Bactéries et vie du sol

« Dans une poignée de bonne terre, il y a plus de petits êtres vivants que d’humains sur la Terre entière. » Annie Francé-Harrar, Humus - Bodenleben und Fruchtbarkeit. München 1958)

Dans les sols, les êtres vivants les plus abondants sont aussi les moins visibles. Ces micro-organismes – bactéries, champignons, algues et protozoaires – ont pourtant un rôle central dans la formation des sols, leurs fonctionnements (cycles biogéochimiques) et la croissance des plantes.

Les bactéries sont très abondantes dans les sols : 1 milliard d’individus par gramme de sol en moyenne (2,5 t/ha en équivalent carbone !). Ce sont des organismes procaryotes [i.e dont la structure cellulaire ne comporte pas de noyau (s’oppose à eucaryote)] vivant dans des conditions aérobies (en présence d’oxygène) ou anaérobies ("sans" oxygène).

Les bactéries du sol consomment des molécules organiques en sécrétant des enzymes dans l’espace extracellulaire permettant de les hydrolyser (découper) en molécules simples absorbables au travers de leur paroi et de leur membrane plasmique.

L’acquisition de ces ressources permet à la bactérie de croître jusqu’à une taille suffisante pour se diviser, division qui produit alors deux bactéries identiques. En général, les bactéries ont une croissance rapide. Mais cette vitesse de croissance est vite ralentie en fonction des conditions de milieu (facteurs limitants) : disponibilité en ressources nutritives, humidité du sol.

Dans les sols, il existe une diversité d’espèces de bactéries extrêmement forte de l’ordre d’1 million d’espèces par gramme de sol. Elles peuvent être classées de plusieurs manières : sur la base de leurs caractéristiques (morphologie, métabolisme, ressources nutritives…), sur la base de leur génome ou par grandes catégories de fonctions.

Avec les champignons, les bactéries du sol sont considérées comme les ingénieurs chimiques du sol. Elles réalisent un très grand nombre de fonctions impliquées par exemple dans la minéralisation des matières organiques, le cycle de l’azote (Figure 1), la disponibilité du phosphore ou encore la dégradation de molécules phytosanitaires. Par ailleurs, elles peuvent être impliquées dans la régulation de la croissance racinaire (bactéries PGPR).

Rôles environnementaux majeurs des bactéries du sol

Formation des sols :

Les roches récemment exposées n’offrent pas d’éléments carbone et oxygène disponibles. Les cyanobactéries, capables de fixer le carbone et l’azote atmosphérique, en sont les premiers colonisateurs et permettent l’accumulation de nutriments dans les sols.

Cycles nutritifs :

les bactéries du sol sont impliquées dans la décomposition de la matière organique, formant l’humus et libérant des nutriments disponibles pour les plantes.

Les bactéries cellulolytiques dégradent la cellulose. C’est le groupe le plus important dans la dynamique de la matière organique, car elles décomposent la cellulose, molécule structurelle la plus répandue chez les végétaux.

Les bactéries pectinolytiques dégradent la pectine et ses dérivés. Les bactéries les plus abondantes sont du genre Arthrobacter.

Cycle de l’azote :

Les bactéries ammonifiantes décomposent les matières organiques azotées en ammoniac ou en ions ammonium.

Les bactéries nitrifiantes permettent l’oxydation de l’ammoniac en nitrate.

Les bactéries fixatrices d’azote captent l’azote atmosphérique (N2) et le transforment en composés utilisables par les plantes (ammoniac). Ce sont notamment les bactéries symbiotiques localisées dans la rhizosphère des plantes cultivées (rhizobium chez les légumineuses).

En association symbiotique avec les plantes les Rhizobium forment des nodules fixateurs d’azote au niveau des racines des légumineuses : soja, trèfle, luzerne, haricot... Cette association favorise la croissance des plantes dans les sols pauvres en azote.

La teneur en azote des cadavres des micro-organismes multiplie par deux la quantité de matière nutritive d’un sol fertile et vivant.

Cycle de l’eau

Les micro-organismes peuvent absorber plus d’eau qu’ils n’en ont besoin dans l’immédiat : le surplus est restitué, en cas de sécheresse, à l’environnement, au sol et aux plantes." (Tompkins/Bird 1989)

Les micro-organismes sont parfois répartis en trois grandes familles :

La première regroupe les micro-organismes responsables de la dégénérescence, de la putréfaction, de l’oxydation. Lorsque ces phénomènes prennent trop d’ampleur, ils entraînent le milieu vers la maladie (augmentation de l’entropie, perte d’énergie). Les plantes s’affaiblissent et deviennent sensibles aux agressions des ravageurs. Cette famille représente environ 10% de l’ensemble des micro-organismes.

La deuxième est constituée par les micro-organismes responsables de la régénération, de la fermentation, de l’anti-oxydation, qui entraînent le milieu vers la vitalité et la bonne santé (inversion de l’entropie, enrichissement en énergie). Les plantes sont parfaitement nourries, leur système immunitaire renforcé, elles résistent aux maladies et parasites. Comme la première famille, elle représente environ 10% de l’ensemble.

La troisième famille, dont les membres sont les plus nombreux (80%), regroupe les micro-organismes neutres. Ils suivent l’orientation décidée par les deux premiers groupes : vers la maladie si la première famille est prépondérante, vers la santé si la deuxième famille est dominante.

Les communautés microbiennes, et notamment bactériennes jouent un rôle dans le maintien de l’état structural du sol. En effet, la sécrétion de mucilages (composés de glucides et de protéines) par les bactéries permet de stabiliser les microagrégats dans le sol grâce à leur propriété collante et le développement des hyphes de champignons permet de stabiliser les macro-agrégats.
Ce qui confère au sol à la fois une structure grumeleuse, une capacité à stocker de l’eau et une moindre sensibilité à l’érosion.

Des recherches récentes ont permis de mettre en évidence la dépendance de la biomasse moléculaire ou de la biodiversité bactérienne des sols à des caractéristiques physico-chimiques des sols (pH, texture du sol, teneur en carbone, rapport entre la teneur en carbone et en azote : figure 3) ; mais aussi de l’utilisation du sol (grandes cultures, forêts, prairies,…). D’autres études démontrent la sensibilité des communautés microbiennes des sols aux pratiques agricoles. Cette sensibilité fait aujourd’hui des communautés microbiennes des sols des bio indicateurs opérationnels pour évaluer l’impact (positif ou négatif) des pratiques agricoles.

Mis en ligne par La vie re-belle
 31/08/2019
 http://lavierebelle.org/?bacteries-et-vie-du-sol