Biologie Sol

Nous venons de voir dans la partie précédente les caractéristiques et propriétés physiques du sol. Pour certaines, elles vont être en lien direct avec les êtres vivants du sol ; mais nous allons voir que ceux-xi peuvent aussi modifier les caractéristiques et propriétés chimiques du sol.

Nous commencerons par une partie générale sur la biologie du sol, puis nous verrons plus en détails quelques exemples : û les vers de terre (Io LI la plante, au trave particulier de l’intera (rhizosphère), avec d champignons (mycor û les bactéries du sol p g ionnement ctéries et racines/ D quelques ‘bioagresseurs’ du sol 1. Notions de base sur les Propriétés biologiques du sol 1. 1 Le sol est un système interactif La présence de racines, d’animaux et de micro-organismes dans le sol est en interaction avec ses propriétés physiques et chimiques (structure, dynamique MO, solution du sol… . 1. 1 . 2 Interaction entre biologie et physique du sol Cette présence d’êtres vivants est synonyme d’ activité biologique. Celle-ci est en interaction de porosité aura un impact direct sur la biomasse du sol… 1. 1. 3 Interaction entre biologie et chimie du sol • Les êtres vivants vont êtres des facteurs clefs dans les cycles des éléments. Ils peuvent les faire passer d’une forme organique à minérale (minéralisation) ou, l’inverse, de la forme minérale organique (on parle d’organisation rétrogradation).

De plus, ils peuvent (surtout les bactéries), faire passer les éléments d’un état oxydé à un état réducteur (ou vice-versa) 1. 1-4 Exemples concrets de ces interactions Par exemple -la nature chimique et physique du sol change lorsqu’il passe dans les intestins des vers ou proximité d’une racine. -Les bactéries à proximité des racines vont rendre disponibles our la plante les éléments nutritifs. -Les résidus de plantes ont en soi peu de valeur nutritive dans la forme dans laquelle ils retournent au sol.

Les organismes du sol, qu’ils soient grands (macro-organismes) ou petits (microorganismes), se nourrissent toutefois de ces résidus et les décomposent dans un processus continu. 1. 2 Le sol et sa composan orment un système des êtres vivants du sol, peuvent avoir 3 issues : l’assimilation: les êtres vivants ingèrent, digèrent la matière organique et l’assimilent en matière organique vivante La sécrétion : les êtres vivants sécrètent des molécules rganiques dans le sol ; citons en particulier les polysaccharides pour leur effet d’agrégation des particules du sol.

La minéralisation : une partie de la matière organique est minéralisée, sous forme d’ions minéraux, solubles, qui sont assimilables par les végétaux. Un cortège d’êtres vivants fait évoluer la matière organique fraiche vers des formes humifiées et des minéraux : certains commencent par ingérer les tissus végétaux, les digèrent en interaction avec des bactéries, d’autres se nourrissent des boulettes fécales des premiers, des champignons vont dégrader les tissus végétaux à C/N élevés… ns oublier les consommateurs secondaires (prédateurs, qui consomment les premiers).. 1. 4 Notions sur l’abondance et aperçu de la diversité biologique du sol La biologie du sol représente en masse 5% de… 5%… donc 0,25% de la masse du sol ; ceci est assez faible en part mais re résente tout de même environ 4,5t/ ha (à comparer avec 6 va 23 des prédateurs, et enfin certains autres des décomposeurs. Parmi cette diversité d’êtres vivants la faune co-agit systématiquement avec les bactéries, surtout via leur système digestif (voir exemple du lombric plus loin. De plus, certains organismes ont la propriété de modifier ‘écosystème non pas seulement pour eux mais pour d’autres organismes : on les appelle les Ingénieurs de l’écosystème. Certains d’entre eux, les lombrics, ont sous nos latitudes un rôle prépondérant dans le fonctionnement du sol ; c’est ce que nous allons découvrir dans la partie suivante. 1. 5 Clef de détermination simple de la faune du sol 2. Les lombrics et le fonctionnement du sol 2. 1 Biologie et Diversité écologique des lombriciens 2. 2 Rôle et influence / propriétés physiques 221 .

Effets sur la texture et la structure du sol 221 1 Texture Les rejets des vers de terre ont généralement une texture plus ine (teneurs en limon et en, argile plus importantes) que celle du sol environnant. Cette différence de texture, entre sol et les turricule, serait due à une ingestion préférentielle des particules fines (limons et argiles) plus riches en matière organi ue. Actuellement, le processus par lequel les lombriciens 4 23 sont gros, plus la taille des particules de sol ingérées puis excrétées est importante (Lee, 1985).

En effet, Bolton et Phillipson (1976) ont comparé la taille maximum des particules minérales dans la partiepostérleure du tube digestif d’Apporectodea rosea, Allolobophora caliginosa et Octolasium yaneum : les résultats obtenus sont 100, 200 et 500 um respectivement. Ces dimensions sont corrélées au diamètre des individus composant ces espèces (environ 2-3,5 mm, 3,5-4,5 mm et 6-8 mm respectivement). on préférentielle des particules fines (limons et argiles), plus riches en matière organique. 2212 Structure : expériencel Pontoscolex corethrurus : Explications protocole ; quelles conclusions ?

Expérience 2 Millsonia anomala Explications protocole ; quelles conclusions ? En plus de ces modifications de texture, la structure du sol est également affectée lors du transit intestinal. Dans le tube digestif des vers, les particules de sol ingérées sont soumises à des traitements divers : mécanique, chimique, enzymatique (Barois et al, 1993). Lors de ce transit, la sécrétion de mucus ainsi que l’apport d’une certaine quantité deau favorisent l’activité des microorganismes présents dans le tube digestif du ver et dans le sol ingéré.

Au fur et à mesure du transit, les particules minérales sont réorganisées autour de colonies bactériennes ou de particules organiques, affectant à la fois la microstructure et la macrostructure des particules du sol. 222. Effet sur la stabilité st 3 propriétés hydrauliques du sol et donc sa résistance à l’érosion. En Europe, bénéficiant d’un climat tempéré, les turricules de vers de terre sont plus stables que les macro-agrégats de taille comparable trouvés au champ et ont donc un rôle de stabilisation de la structure des sols (Marinissen, 1994).

La stabilisation des déjections résulte de processus physico- chimiques, biologiques et organiques. Elle dépend essentiellement de la richesse en matières organiques des sols (Swaby, 1950; Lee, 1985; Shipitalo et protz, 1989) mais aussi de l’activité microbienne dans les turricules (Lee, 1985). Les sols de pâturage étant généralement plus riches en matière organique que les sols de grandes cultures, la structure des turricules y est habituellement plus stable. Ceffet du travail purement mécanique des vers ne ferait par lui-même que diminuer la cohésion des agrégats, et donc la stabilité structurale du sol.

Cependant, en favorisant la synthèse de mucus bactérien, de gommes polysaccharides et de composés pré- humiques, et en mélangeant intimement ces composés à la fraction minérale du sol et en y ajoutant parfois des sécrétions calcaires qui contribuent à la floculation des composés argilo- umiques, les vers de terre augmentent la stabilité structurale du sol (Bachelier, 1978). Ainsi, la présence de polysaccharides d’origine microbienne est fortement corrélée à la stabilité des agrégats (Decaëns, 1999).

De plus, les résidus des fibres végétales ingérées (Ponomareva, 1953) et les hyphes fongiques ont un rôle mécanique dans la stabilisation des agrégats (Marinissen et Dexter, 1990). En effet, dès 1955 Beuteispacher (in Bachelier, 1978) a montré, grâce à d 6 3 montré, grâce à des photographies, la structure nette de colloïdes filamenteux dans les excréta des vers, ainsi que ‘enrobement des particules par des substances muqueuses très difficilement oxydables issues des colonies bactériennes. 23. Effet sur la porosité du sol L’activité biologique des vers de terre augmente de façon importante la porosité du sol : de 30-40%, elle peut passer à 60-70% sous leur action (Bachelier, 1978). Les vers, par leurs galeries, peuvent limiter le caractère compact des sols argileux et, en prairie, contrebalancer l’effet du piétinement du bétail.

Les structures biogéniques des vers (galeries et déjections) augmentent la macroporosité, mais influent également sur la icroporosité, à la fois directement via l’assemblage des déjections (cet assemblage constitue une mésoporosité au niveau des parois de galeries conduisant à la diffusion de l’eau des parois de galeries vers la matrice sol) et, plus indirectement, par la stimulation de la micro- et de la mésofaune dont les activités augmentent la microporosité Oeanson, 1971 L’amélioration de la porosité permet une augmentation de l’infiltration de l’eau.

Si les galeries sont connectées avec la surface, elles permettent à l’eau de pluie de s’infiltrer puis de s’écouler dans les galeries et autres structures grumeleuses. Certaines de ces galeries parcourent l’ensemble du profil de sol, assurant un écoulement de l’eau par gravité et limitent le ruissellement de surface et donc l’érosio 1985), beaucoup terre que dans les sols qui en manquent.

Mac Credie et Parker (1991) ont mesuré des taux d’infiltration dans un sol brun sableux de l’ouest de l’Australie en présence et en absence de Aporrectodea trapezoides. En présence de vers de terre, ils ont montré que les taux augmentent de 122% et de 247%, pour les pores de taille inférieure à 2,1 mm et supérieure à 2,1 mm respectivement (les pores sont différenciés par infiltrométrie).

Ainsi, selon la hauteur de la lame d’eau présente au dessus de la colonne de sol, les pores recrutés ne sont pas les mêmes: une hauteur de lame deau importante recrute des «gros» pores (diamètre > 2,1 mm), et inversement. Les résultats de Pères (2003) suggèrent qu’un réseau de galeries long et volumineux n’entraine pas forcément un transfert hydrique plus important qu’un réseau plus court et moins volumineux.

Par contre, la continuité des pores contribue de façon importante au bon fonctionnement hydrique du sol. Les sols dont la porosité est augmentée ont également une meilleure aération car la diffusion azeuse sy effectue plus facilement. 2. 3 Rôle et influence sur la MO et son cycle En tant qu’ingénieurs de l’écosystème, les vers de terre participent activement à la dégradation des matières organiques mortes et les mélangent intimement avec la matière minérale provenant de l’ensemble du profil (Lofty, 1974).

Par ces activités de bioturbation, ils transfèrent des horizons de surface vers les horizons de rofondeurs, des ressources nutritives, utilisables par I de la litière 231 . Fragmentation et enfouissement des débris organlques La fragmentation, première étape de la décomposition de la litière, est réalisée ssentiellement par les vers de terre, les diplopodes, les isopodes, les larves de diptère, les collemboles et les oribates (Lofty, 1974).

Les lombriciens sont capables de consommer (ou de faire disparaître de la surface) une proportion considérable des débris végétaux produits annuellement dans différents écosystèmes (Lofty, 1974) : Raw (1962) a montré que Lumbricus terrestris peut supprimer plus de 93% de feuilles tombées en automne dans un verger de pommiers entre octobre et fin février de l’année (le pic dactivité se situant entre octobre-décembre pour l’automne et mars et mai pour le printemps).