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La structure d’un sol oasien
Dans la majorité des profils, on distingue morphologiquement trois séries d’horizons dans les sols des oasis :
Horizon de surface ; généralement d’une trentaine de centimètres correspondant à l’horizon de travail du sol. Il est le plus souvent meuble et humifère. Les racines de 1a strate inférieure (cultures annuelles) y sont exclusivement localisées.
Horizons moyens ; caractérisés en premier lieu par une densité maximale de l’enracinement du palmier dattier. La strate moyenne (arbres fruitiers) exploite la partie supérieure de ces horizons. Les sols de cet horizon sont peu humifères et affectés par l’hydromorphie, pseudogley, amas et faible encroûtement gypseux.
Horizons de profondeur ; l’enracinement du palmier-dattier est totalement absent ou de faible densité et en mauvais état en raison de la présence de la nappe qui détermine une hydromorphie d’intensité variable.
Les sols des oasis sont tous plus ou moins marqués par l’action de l’homme qui a modifié le profil naturel initial . On observe des modifications :
De texture et de structure dues aux laboures au cours des siècles. En effet le retournement a homogénéisé les profils sur 40 cm et parfois plus. En plus dans certaines oasis du littoral on a coutume d’incorporer aux sols lourds du sable afin d’alléger la texture de surface .
De teneurs en matières organiques ; dues aux amendements organiques et il en résulte au bout de plusieurs siècles une teneur élevée en matière organique. D’hydromorphie due à l’irrigation fréquente qui tasse le sol et fait remonter la nappe.
Caractères biologiques
Relation sol-eau : En zone aride et subaride l’élément essentiel pour la mise en valeur agricole est l’eau, facteur limitant le plus important de la production végétale .
L’évapotranspiration dans les oasis sahariennes est de l’ordre de 1700 à 2100 mm ce qui nécessite des doses d’irrigation importantes sur le complexe végétal «palmiers dattiers et cultures sous-jacentes», sachant que la principale ressource d’eau est constituée par les eaux souterraines qui présentent l’un des plus vastes réservoirs hydrauliques du monde .
Les conditions lithologiques, hydrodynamiques et hydrochimiques sont variées, notamment dans la région d’Ouargla, et confèrent de ce fait un intérêt particulier à ces nappes.
Par ailleurs, diverses études montrent que les eaux de cette région sont caractérisées par une minéralisation totale excessive , le plus souvent associée à une dureté élevée et des concentrations élevées en fluorures .
Matière organique : En général, les sols des oasis sont définis comme physiquement divers, mais présentant un caractère commun, celui d’être pauvre en humus . Cet humus se localise dans l’horizon de surface avec une teneur comprise entre 0.5 et 1% .
L’activité microbienne dans les sols oasiens : Dans les sols oasiens les microorganismes participent à la décomposition de la matière organique (fumier) d‘autant plus vite que le sol est humide et que la température est élevée ; ceci explique la rapidité de consommation du fumier dans ces sols, et la faiblesse de son arrière-action d’une année sur l’autre .
La survie et l’activité des microorganismes dans le sol sont relativement limitées dans la plupart des oasis sahariennes où l’on pratique une culture extensive sous palmiers et dans lesquelles les sols sont insuffisamment pourvus en matière organique.
Aperçu sur l’environnement oasien
Définition de l’oasis : L’oasis est un mot grec qui dérive de l’égyptien et qui correspond, dans le désert, à une petite région où la présence de l’eau permet la culture .
Les oasis sont nombreuses au Sahara, mais la superficie totale de toutes les oasis sahariennes n’atteint dans les estimations les plus optimistes que le chiffre de 8000 à 9000 km², soit environ un millionième de la superficie du Sahara dans son ensemble. Elles représentent sur le globe, pour celles qui sont plantées en palmiers dattiers, près d’un million d’hectares .
Particularités du microclimat oasien : L’espace environnant des oasis est caractérisé par des températures élevées qui peuvent dépasser, les 40°C à l’ombre en été, une précipitation faible de moins 100 mm/an et des vents de sable fréquents .
L’oasis est par conséquent une zone nettement différente de l’espace environnant et le changement des propriétés de surface s’accompagne d’un changement des propriétés de la basse atmosphère au contact de l’oasis ; il y a donc une modification locale du climat oasien en comparaison avec son environnement qui est le plus souvent chaud et sec .
L’intégration des cultures basses et des cultures fruitières permet d’assurer un ombrage contre le fort ensoleillement. L’ombrage et l’humidité constante (oueds, irrigation par inondation, densité de la couverture végétale) permettent de pallier les fortes chaleurs et entraînent ainsi le rafraichissement et l’humidification de l’air dans l’oasis .
Les principales espèces fourragères
La luzerne pérenne (Medicago sativa) : C’est la principale culture fourragère des oasis ; elle occupe près de 80% des superficies fourragères et près du tiers des superficies irriguées. C’est une culture très bien adaptée au climat saharien et très productive puisqu’elle peut produire dans de bonnes conditions jusqu’à 100 tonnes de vert/ha.
La fève (Vicia faba) : Les fèves, culture traditionnelle en Algérie, ont fait l’objet d’un travail d’amélioration soutenu durant la période coloniale, les variétés locales se montrent plus intéressantes (précocité, productivité) que les variétés d’introduction (surtout européennes). Dans certaines régions comme les Ziban (wilaya de Biskra) et les oasis, il existe certaines variétés locales de fève très précoces.
Le tadelaght (Vigna unguiculata L.) : C’est est une légumineuse saharienne peu connue, cultivée traditionnellement dans le Touat, Gourara, Tidikelt et le reste du sud-ouest algérien .
C’est depuis l’extension prise par le haricot (Phaseolus vulgaris) que la loubia s’est localisée dans les régions à climat chaud et sec où il est d’une culture plus facile que celle du haricot. Il existe des variétés fourragères et des variétés comestibles. Ces dernières ont la graine grosse et généralement blanche . Le tadelaght a été introduit donc depuis fort longtemps en Algérie mais il n’a jamais été cultivé à très grande échelle. Les variétés ou cultivars ont été maintenus chez les populations des régions les plus reculées (régions montagneuses, oasis, etc…) .
Importance des légumineuses
Nous savons maintenant que la culture des légumineuses ne nécessite pas d’apport d’engrais azoté d’origine industrielle, ce qui est d’un avantage considérable en termes d’économie et d’écologie. La synthèse, le transport et l’épandage des engrais azotés sont, en effet, très coûteux et polluants.
Cette pollution est à la fois due aux gaz à effet de serre produits par ces processus et au fait qu’une partie des engrais est entraînée dans les eaux continentales et lessivées dans les nappes phréatiques.
On estime que la symbiose fixatrice d’azote rhizobia-légumineuses fixe chaque année, à l’échelon planétaire, au moins autant d’azote que l’industrie mondiale de fabrication d’engrais. Après la culture et la récolte des légumineuses, une partie de l’azote fixé se retrouve dans le sol sous forme de résidus peu lessivables, pouvant servir de source d’azote pour la prochaine culture. Ainsi, depuis fort longtemps, on a observé que l’introduction des légumineuses dans une rotation a des effets bénéfiques .
Un autre intérêt à cultiver des légumineuses est la forte teneur en protéines de toutes les parties de ces plantes, qu’il s’agisse des graines, comme pour le soja, le lupin ou la féverole, ou de l’ensemble des parties aériennes, comme pour la luzerne ou le trèfle.
Cette forte teneur en protéine est liée à leur aptitude à fixer l’azote. C’est ainsi que les légumineuses représentent 35 % des protéines végétales utilisées au niveau mondial pour l’alimentation humaine et animale.
D’un point de vue nutritionnel, la composition en acides aminés des légumineuses est très complémentaire de celle des céréales .
Les sous espèces de légumineuses utilisées tels que Dolichus biflorus L., alfalfa (Medicago sativa), fève (Vicia faba), bersim (Trifolium alexandrinum), Calicotome villosa, Lotus creticus, Melilotus, Retama, Astragalus, quelques Acacia, Genista et autres, sont toutes bien adaptées aux régions arides et aux oasis sahariennes . Cependant, en dépit de leur importance potentielle dans l’agriculture durable dans les terres sèches, peu d’études se sont concentrées sur les facteurs limitant une production et un usage plus large de ces espèces légumineuses dans les oasis sahariennes .
Table des matières
Etude bibliographique
Introduction
Chapitre I : Aperçu sur l’écosystème des oasis sahariennes
1. Nature et caractères physiques, chimiques et biologiques des sols des palmeraies
sahariennes
1.1. Caractères physiques
1.2. Caractères chimiques
1.3. Caractères biologiques
2. Aperçu sur l’environnement oasien
2.1. Définition de l’oasis
2.2. Particularité du microclimat oasienne
3. La flore des palmeraies sahariennes
4. Aperçu sur la culture dans les oasis
4.1. Arboriculture fruitière
4.2. Les principales espèces fourragères
Chapitre II : Les légumineuses
1. Généralités
1.1. Importance des légumineuses
1.2.Taxonomie
2. Le genre Medicago
2.1.Généralités
2.2.L’espèce Medicago littoralis Rhode
3. Le genre Melilotus
3.1. Généralités
3.2. L’espèce Melilotus indicus (L.) All
Chapitre III : Fixation symbiotique de l’azote atmosphérique
1. Généralités
1.1.Les microorganismes fixateurs d’azote
2. La fixation symbiotique de l’azote atmosphérique
2.1.Rhizobia
2.1.1. Caractères généraux des rhizobia
2.1.2. Taxonomie des rhizobia
2.2.Les rhizobia dans l’environnement aride
2.2.1. La sécheresse
2.2.2. La salinité
2.2.3. La température
2.3.Mécanisme de la symbiose légumineuse-rhizobia et la fixation d’azote
2.3.1. Spécificité d’hôte
2.3.2. Modulateurs de la symbiose
2.3.3. Etapes du processus de nodulation
2.3.4. Forme des nodules
2.3.5. Mécanisme moléculaire de fixation d’azote atmosphérique
2.3.6. L’activité fixatrice d’azote dans l’environnement aride
Etude expérimentale
Chapitre IV : Matériel et méthodes
1. Présentation de la région d’étude
1.1. Nature du sol
1.2. Site d’échantillonnage
2. Matériel utilisés
2.1. Matériel biologiques
2.2. Milieux de culture
2.3. Matériel
2.3.1. Principaux appareils
2.3.2. Colorants réactifs et autres
3. Méthodes
3.1. Collecte et conservation des nodules
3.2. Isolement des bactéries à partir des nodules
3.2.1. Stérilisation de la surface des nodules
3.2.2. Ecrasement des nodules et ensemencement des bactéries
3.3. Examen microscopique des isolats : coloration à la Fuschine
3.4. Purification des isolats
3.5. Conservation des souches
3.6. Essais de nodulation
3.6.1. Préparation des pots
3.6.2. Préparation du substrat
3.6.3. Préparation de la solution d’arrosage
3.6.4. Germination des graines
3.6.5. Semis et inoculation
3.6.6. Vérification de la nodulation
3.6.7. Mesure du poids sec de la partie végétative
3.7. Tests d’identification préliminaire
3.7.1. Coloration différentielle de Gram
3.7.2. Recherche de la catalase
3.7.3. Test d’absorption du colorant Rouge Congo sur milieu YEMA
3.7.4. Test d’acidification/alcalinisation du milieu
3.7.5. Test croissance sur milieu Glucose Peptone Agar (GPA)
3.7.6. Test de la croissance sur gélose à l’acétamide
3.8. Caractérisation phénotypique
3.8.1. Test de tolérance aux températures élevées et aux différentes concentrations de NaCl
3.8.2. Test de tolérance aux différents pH
3.8.3. Test de tolérance au stress hydrique
3.8.4. Test de résistance intrinsèque aux antibiotiques
3.8.5. Test de distinction Rhizobia/Agrobacterium
3.8.6. Caractérisation biochimique et auxanotrophique
3.8.7. Analyses statistiques
3.9. Séquençage et analyse phylogénétique des gènes de l’ARNr 16S
Chapitre V : Résultats et discussions
1. Objectif de l’étude
2. Les légumineuses sahariennes étudiées
2.1. Récolte des plants des légumineuses
2.2. Les légumineuses spontanées étudiées
2.2.1. L’espèce Medicago littoralis Rhode
2.2.2. L’espèce Melilotus indicus (L.) All
3. Les isolats des nodules racinaires
4. Caractérisation culturale et morphologique des isolats
4.1. Temps de croissance
4.2. Observation macroscopique et microscopique des isolats
4.3. Tests d’absorption de rouge Congo (RC) et d’acidification ou alcalinisation du milieu
4.4. Croissance des isolats sur milieu GPA et gélose à l’acétamide
4.5. Résultat de la coloration de Gram
5. Caractérisation symbiotique
5.1. Essais de nodulation
5.2. La nodulation croisée
6. Etude de la tolérance des isolats aux différents stress
6.1. La tolérance à la température
6.2. La tolérance à la salinité
6.3. Analyse en composantes principales (ACP) : Relation entre la tolérance à la salinité et aux températures élevées
6.4. La tolérance aux pH acides ou alcalins
6.5. La tolérance au stress hydrique
7. Test de distinction Agrobacterium/Rhizobia
8. Etude de la résistance ou sensibilité des isolats aux antibiotiques
9. Caractérisation biochimique et assimilation des hydrates de carbone
9.1. Recherche de la catalase
9.2. Assimilation des hydrates de carbone (API 20 NE et API 50 CH)
10. Caractérisation phylogénétique des isolats : Séquençage et analyse phylogénétique du
gène de l’ARNr 16S
Conclusion générale et perspectives
Références bibliographiques
Annexes
