La fraction organique vivante

“Le sol représente la couche superficielle, meuble, de la croûte terrestre, résultant de la transformation de la roche mère enrichie par des apports organiques. Il contient une grande diversité d’organismes. Ces espèces participent à la vie dans le sol, au travers de leurs interactions permanentes, entre elles et avec les autres constituants du sol” (DUCHAUFOUR, 1977).

LES CONSTITUANTS DU SOL

Le sol représente pour les organismes qui y vivent un milieu très hétérogène. Il est constitué d’une phase solide dominante, formée de particules de tailles et de natures variables, d’une phase aqueuse et d’une phase gazeuse. La taille, la forme et l’arrangement de ces particules (simples ou complexes) et des vides associés définissent la structure du sol (BREWER, 1964). La phase solide est séparée en deux fractions : la fraction minérale formée d’argiles, de limons, de sable, de gravier et la fraction organique formée d’organismes vivants animaux et végétaux, de débris végétaux et de particules d’humus (MUSTIN, 1987).

La fraction minérale

La fraction minérale est pondéralement la plus importante du sol ; elle représente de 93 à 95 % du poids total du sol. Elle est composée de différentes particules minérales élémentaires de tailles différentes représentées par les sables, limons et argiles. Ces particules sont liées entre elles pour former des agrégats (MUSTIN, 1987). La proportion relative de ces particules définit la texture du sol ou composition granulométrique. Ces particules élémentaires agrégées en unités structurales sous l’effet des liants organiques ou minéraux (CALLOT et al., 1982). Ces particules sont classées en fonction de leur taille: les sables grossiers (0,2 mm à 2 mm), les sables fins (50 µm à 200 µm), les limons grossiers (de 25 µm à 50 µm), les limons fins (2 µm à 25 µm), et les argiles (< 2 µm).

La fraction organique

Cette fraction est répartie en quatre groupes.

LA FRACTION ORGANIQUE VIVANTE

Elle est constituée par des organismes vivants animaux et végétaux et englobe la totalité de la biomasse en activité. Les organismes vivants animaux sont constitués par la faune (termites, nématodes, ver de terre, etc.) et par la flore du sol (bactéries et champignons). Ces organismes peuvent être classés par taille (SWIFT et al., 1979) : la macrofaune est constituée d’organismes dont la taille est supérieure à 1 cm (termites, fourmis, vers de terre), la mésofaune d’organismes dont la taille est comprise entre 200 µm et 1 cm (nématodes, arthropodes) et des microorganismes qui ont une taille <200 µm (bactéries, actinobactéries, champignons). Ces organismes sont impliqués dans la production des éléments nutritifs et leur transfert à la plante (CHOTTE et al., 2002). Leur densité et leur activité dépendent des conditions climatiques, du type de sol, de la quantité de matière organique, de l’humidité, du pH et de la température du sol (CHAUSSOD et al., 1986 ; AMATO & LADD, 1992). Les microorganismes jouent un rôle important dans la décomposition des résidus organiques et la disponibilité des éléments nutritifs pour les plantes (PAUL & CLARK, 1989). La faune du sol participe activement à l’organisation physico-chimique des constituants du sol et à la décomposition de la matière organique du sol (BEARE et al., 1997). Les organismes vivants végétaux sont constitués par les racines des plantes qui s’y développent. Ces racines exsudent des composés organiques qui favorisent la formation d’agrégats (COLEMAN et al., 1978). Les exsudats et les débris racinaires sont la source de 30 à 40% des entrées organiques dans la grande majorité des écosystèmes terrestres (COLEMAN et al., 1978). Ces rhizodépots font que la rhizosphère (zone située immédiatement au contact des racines) constitue une zone d’activité microbienne très élevée (SORENSEN, 1997). La quantité et la composition des exsudats varient selon les espèces de plantes (SORENSEN, 1997 ; LAVELLE & SPAIN, 2001), entraînant des taux de prolifération microbienne différents (GRAYSTONE & JONES, 1996).

LA FRACTION ORGANIQUE MORTE

Elle est constituée par les débris d’origine végétale et animale comme les résidus végétaux et les déjections animales. La matière organique morte du sol joue un rôle dans la stabilisation des agrégats et la survie de la faune qui est à l’origine des pores par lesquels l’eau et l’air circulent (FELLER, 1979). Elle joue un rôle majeur dans la rétention d’eau et constitue surtout le substrat de la quasi-totalité de la vie biologique du sol. La matière organique évolue dans le sol en suivant deux processus plus ou moins simultanés : la minéralisation, qui est la transformation des résidus organiques en composés minéraux (CO2, H2O, NH3) et l’humification, qui est la transformation de ces mêmes résidus en polymères de poids moléculaires élevés plus stables que les produits de départ. La matière organique est surtout présente dans les horizons de surface (entre 0 et 10 cm de profondeur) auxquels elle donne une teinte plus foncée que les horizons sous-jacents.

LES FRACTIONS ORGANIQUES INTERMEDIAIRES

Ces fractions sont formées de litières et de racines en cours de décomposition. Leur taux dans le sol dépend de la présence de décomposeurs et des conditions climatiques. Ces fractions sont composées en large partie des composés chimiques récalcitrants telles que la lignine et la cellulose.

LES FRACTIONS ORGANIQUES STABILISES

Elles proviennent de l’évolution des matières citées précédentes. Ces composés sont formés de nouvelles molécules polymérisées (acides humiques, acides fulviques) obtenues à partir des molécules simples (sucres, celluloses, composés phénoliques, lignines, matières azotées) par décomposition des matières végétales. Les types d’humus formés sont variés et c’est surtout le rapport C/N qui sert de critère pour la classification de type d’humus car il a une valeur caractéristique pour chaque type d’humus. Il est de l’ordre de 10 à 15 pour les humus de type mull, de l’ordre de 15 à 25 pour les humus de type moder et supérieur à 25 pour les humus de type mor.

La phase liquide du sol

La phase liquide est constituée par l’eau du sol dans lequel sont dissous les minéraux. L’eau du sol est responsable des échanges ioniques et contient les composantes organo minérales en solution (Ca2+, Mg2+, K+ et Na+ ). Sa disponibilité contrôle l’activité biologique dans le sol (LAVELLE & SPAIN, 2002). L’eau peut être présente dans les sols à l’état solide, gazeux et dans sa forme habituelle à l’état liquide (LAVELLE & SPAIN, 2002). L’état liquide de l’eau se présente sous trois formes: l’eau libre des fissures, à laquelle s’ajoute l’eau de ruissellement superficiel; elles circulent en entraînant une partie des composés du sol ; l’eau interstitielle ou de percolation, circulant entre les particules du sol et constituant les nappes phréatiques et l’eau d’imbibition qui est soit adsorbée à la surface des grains, soit absorbée par certains corps hygroscopiques comme les argiles (FRONTIER &PICHOD-VIALE, 1995).

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Table des matières

INTRODUCTION
1. LE SOL
1.1. Les constituants du sol
1.1.1. La fraction minérale
1.1.2. La fraction organique
1.1.3. La phase liquide du sol
1.1.4. La phase gazeuse du sol
1.2. Les propriétés physiques du sol
1.2.1. La texture
1.2.2. La structure
1.3. Quelques exemples de l’importance de la structure des sols
1.3.1. Sur la croissance des plantes
1.3.2. Sur l’activité biologique
2. APPORTS ORGANIQUES EXOGENES : CAS DES LITIERES
2.1. Les principaux constituants des litières
2.1.1. L’azote et le carbone organique
2.1.2. Les composés phénoliques des litières
2.1.3. Les autres constituants des litières
2.2. Processus et acteurs de la décomposition des litières
2.2.1. Flux de C et N pendant la décomposition
2.2.2. Impact de la qualité des litières sur le processus de décomposition
2.2.3. Impact de la qualité des litières sur l’activité des microorganismes du sol
2.2.4. Les méthodes d’études de la décomposition
3. LES PRINCIPALES SOURCES D’AZOTE
3.1. N organique
3.2. N minéral
3.3. La fixation de l’azote atmosphérique
4. LE S PROCESSUS DE TRANSFORMATION DE L’AZOTE
4.1. L’ammonification
4.2. La nitrification
4.2.1. La nitrification autotrophe
4.2.2. La nitrification hétérotrophe
4.3. L’immobilisation de l’azote minéral
4.4. Le lessivage
4.5. La fixation de l’ammonium par les argiles
4.6. La dénitrification
4.7. La volatilisation de l’ammonium
4.8. L’assimilation
5. ECOLOGIE DES BACTERIES NITRIFIANTES
5.1. Caractérisation des populations nitrifiantes
5.2. Répartition des bactéries nitrifiantes
5.3. Facteurs du milieu influençant la croissance et l’activité des bactéries nitrifiantes
5.3.1. La disponibilité du substrat
5.3.2. Le pH
5.3.3. La température
5.3.4. L’oxygène dissous
5.4. Inhibiteurs de la nitrification
5.5. Différence de sensibilité des souches nitrifiantes
CONCLUSION

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