Impact des modes de gestion du sol

Dans les sols, sous le vocable de « matière organique du sol » (MOS), on rassemble un continuum de formes vivantes et mortes allant du résidu végétal, animal ou microbien frais aux substances humiques associées ou juxtaposées à des particules minérales. Cette matière organique joue un rôle fondamental dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres et dans la productivité végétale. Elle participe à la fertilité des sols par ses effets sur la structure et par la fourniture d’éléments minéraux indispensables à la nutrition et la croissance des plantes. La matière organique constitue également une source de nutriments et/ou d’énergie pour les organismes vivants du sol. C’est un déterminant principal de l’activité biologique dans l’écosystème édaphique.

Les sols tropicaux sont, pour l’essentiel, caractérisés par une dégradation progressive, c’est le cas des sols ferrallitiques argileux des tanety sur les Hautes Terres de Madagascar. Les causes majeures de cette dégradation sont principalement liées à la baisse de leur réserve organique. Dans ces sols, le labour intensif entraîne une minéralisation rapide des stocks organiques et expose le sol nu. Cette surexploitation des terres favorise l’érosion hydrique qui entraîne une perte importante de terres arables, de matière organique et de nutriments. Ce phénomène conduit inexorablement à une baisse de la fertilité et des rendements agricoles. Face à cette situation, l’élaboration de stratégies adaptées pour assurer une bonne protection des sols et augmenter la rentabilité agricole s’avère indispensable.

SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

Le sol

Le sol représente la couche superficielle meuble de la croûte terrestre à l’interface entre la lithosphère et l’atmosphère. C’est un milieu vivant qui renferme une grande diversité d’organismes et constitue le support des activités humaines. Il représente pour les organismes qui y vivent un milieu très complexe et très hétérogène. Il est constitué d’une phase solide dominante formée de particules de tailles et de natures variables (particules minérales et organiques), d’une phase aqueuse et d’une phase gazeuse. Le mode de disposition de ces différentes particules forme des vides où pores. Ce milieu minéral poreux est une voie de circulation des phases liquides et gazeuses du sol.

Les constituants du sol

La fraction minérale
C’est la fraction qui représente en proportion 93 à 95% du poids total du sol. Elle est formée d’éléments minéraux de diverses tailles issus de l’altération d’une roche-mère sous-jacente. Ces éléments minéraux de formes et de diamètres différents définissent par leur prépondérance, la nature texturale d’un sol. Ainsi, on di stingue les cailloux ou bl ocs à éléments de tailles supérieures à 2 mm, les sables à éléments de tailles comprisent entre 2 mm et 50 µm, les limons entre 50 µm et 2 µm et les argiles formés d’éléments dont la taille est inférieure ou égale à 2 µm.

La fraction organique
La fraction organique comprend l’ensemble des substances biologiques d’origine animale et végétale que l’on retrouve dans le sol. On peut distinguer deux fractions : une fraction organique vivante et une fraction organique inerte (Theng, 1987).

Le compartiment organique inerte

Ce compartiment est défini par divers stades de décomposition de la matière organique. Les débris végétaux (feuilles et rameaux morts) et animaux (excréments, cadavres etc.) de toute nature qui arrivent au sol constituent la fraction organique inerte. Ces débris qui représentent une source importante de matière organique sont plus ou moins rapidement décomposés dès leur retour au sol sous l’influence de l’activité biologique. Parmi ces débris, la litière constitue une importante masse végétale qui recouvre le sol minéral. Dans les premières étapes de sa décomposition, la litière donne naissance d’une part, à d es éléments minéraux solubles ou gazeux, tels que, CO2, NH3, NO3- , SO4- etc. (c’est la minéralisation). D’autre part, cette litière donne des composés amorphes (fraction organo-argileuse) qui peuvent contracter des  liaisons avec la fraction minérale chimiquement active du sol (argiles) pour former le complexe argilo-humique. Cette matière organique dont la minéralisation est plus lente constitue l’humus. L’humus est relativement plus stable et plus résistant à la biodégradation que la matière organique fraîche. L’humification désigne l’ensemble des processus de transformation de la matière organique fraîche en humus.

La fraction organique vivante

La fraction organique vivante comprend les organismes vivants dans le sol. Il s’agit d’abords de la faune constituée par la macrofaune et la microfaune du sol, les organismes microscopiques ou micro-organismes, et enfin les organes souterrains des plantes. Dans cette revue, nous parlerons uniquement des microorganismes.

Les microorganismes
Les microorganismes du sol sont les acteurs principaux des processus de décomposition de la matière organique du sol et du recyclage des nutriments. Ils sont principalement représentés par les bactéries et les champignons, qui assurent des fonctions essentielles pour la nutrition minérale des plantes.

– Les Bactéries
Ce sont des organismes procaryotes unicellulaires à paroi rigide et de diverses formes. L’un des aspects écologiques les plus saillants chez les bactéries est leur caractère ubiquiste (Horner-Devine et al., 2003). Les bactéries sont présentes dans le sol en proportions variables. Elles apprécient les milieux à p H neutre ou alcalin, riches en azote, et à une température variant entre 20 et 40°C (bactéries mésophiles). Cependant, Thermus aquaticus, une bactérie des eaux thermales reconnue pour sa contribution à la Taq polymérase en biologie moléculaire, a so n optimum de croissance à u ne température variant entre 70 et 79°C, une gamme de température létale pour les plantes et les animaux (Brock et Freeze., 1969). Les bactéries sont abondantes dans la rhizosphère des graminées et des légumineuses et possèdent une grande diversité spécifique et fonctionnelle. Certaines sont capables d’utiliser le carbone sous forme minérale CO2 comme substrat énergétique. Ce sont les bactéries autotrophes. D’autres ont besoin d’une source de carbone organique pour leur métabolisme énergétique et leur croissance. Ce sont les bactéries hétérotrophes. On trouve également parmi les bactéries, des organismes saprophytes qui vivent aux dépens de la nécromasse. Les hétérotrophes et les saprophytes sont les plus nombreuses dans le sol.

Certains groupes de bactéries du genre Rhizobium sont capables d’entrer en symbiose avec les plantes de la superfamille des Légumineuses pour la fixation biologique de l’azote. Cette symbiose est d’une importance agronomique considérable. Elle permet de subvenir aux besoins des plantes pour la nutrition azotée (NO3- , NH4+ ) et de réduire la fertilisation chimique azotée. D’autres groupes bactériens comme les actinomycètes (Eubactéries gram +, High G-C) possèdent des filaments ramifiés et émettent des conidies (Davet, 1996). Ils sont proches de certains champignons avec lesquels ils partagent quelques caractères (filaments et conidies). Cependant leur filament ramifié présente un diamètre plus petit que celui des champignons (0,5 à 1 µm). Ces microorganismes ont généralement les exigences des bactéries aérobies (pH voisin de la neutralité, bonne oxygénation). Les actinomycètes participent activement à l’humification en s’attaquant à la lignine composé biochimique récalcitrant. Mais surtout, ils sont capables de s’attaquer aux humus pour qu’ils libèrent à la fois l’azote qu’ils contiennent, mais aussi les éléments échangeables qu’ils avaient fortement adsorbé. Certains actinomycètes vivent en symbiose avec des espèces végétales de la famille des Casuarinacées (Davet, 1996). Cette symbiose actinorhizienne est définie comme étant l’association entre environ 260 espèces d’Angiospermes et les bactéries fixatrices d’azote du genre Frankia qui aboutit à la formation de nodules au niveau du système racinaire de la plante hôte (Dommergues et al., 1998). Des genres comme Streptomyces et Nocordia sont aussi fréquemment rencontrés dans le sol et sont particulièrement aptes à décomposer les composés récalcitrants. Par ailleurs les bactéries participent à la structuration du sol par la sécrétion de polysaccharides qui lient les particules minérales et contribuent à la stabilité des microagrégats.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Le sol
1.1. Les constituants du sol
1.1.1. La fraction minérale
1.1.2. La fraction organique
1.1.2.1. Le compartiment organique inerte
1.1.2.2. La fraction organique vivante
1. 2. L’organisation du sol
1. 2. 1. La texture
1. 2 .2 . La structure
1. 2 .2 1 – Les agrégats : biotopes hétérogènes
1. 2 .2.2 – Les micro-agrégats
1. 2 .2.3 – Les macro-agrégats
1.2.3. La porosité
2. Activités enzymatiques
2. 1. La ß-glucosidase
2. 2. La phosphatase
3. Les modes de gestion des terres
3. 1. Le labour
3. 2. Le semis direct sur couverture végétale (SCV)
3. 2. 1. Les principaux systèmes SCV
3. 2. 2. Les avantages des SCV
3. 2. 2. 1. Les SCV: source de MO
3. 2. 2. 2. SCV et protection des sols
3. 2. 2. 3. SCV et stockage du C
3. 2. 2. 4. SCV et adventices
CHAPITRE 2: MATERIEL ET METHODES
1. MATERIEL
1. 1. Présentation des sites d’étude
1.1.1. Le dispositif de Bemasoandro
1.1.2. Le dispositif d’Andranomanelatra
1. 2. L’échantillonage
2. METHODES
2. 1. Fractionnement physique du sol
2. 2. Dosage du carbone total et de l’azote total
2. 3. Détermination des activités enzymatiques
2. 3. 1. Activité de la ß-glucosidase
2. 3. 2. Activité de la phosphatase acide
2. 4. Structure génétique des communautés bactériennes totales
2. 4. 1. Extraction de l’ADN total du sol
2. 4. 2. PCR-DGGE
2. 4. 2. 1. La PCR (réaction en chaîne par polymérisation)
2. 4. 2. 2. La DGGE (Gel Electrophorèse en gradient de dénaturation)
2. 5. Analyses statistiques
CHAPITRE 3 : RESULTATS
A. Site de Bemasoandro
1. Teneurs en C et N totaux du sol
2. Activités enzymatiques
2. 1. Activité de la ß-glucosidase
2. 2. Activité de la phosphatase acide
3. Structure génétique des communautés bactériennes totales
B. Site d’Andranomanelatra
1. Teneurs en C et N totaux du sol
2. Activités enzymatiques
2. 1. Activité ß-glucosidase
2. 2. Activité phosphatase acide
3. Structure génétique des communautés bactériennes totales
CHAPITRE 4: DISCUSSION
1. Effets des modes de gestion du sol sur les teneurs en C et N totaux
2. Effets des modes de gestion du sol sur les activités enzymatiques
3. Effets des modes de gestion du sol sur la structure génétique des communautés bactériennes totales
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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