La fraction organique vivante : les microorganismes du sol

Les microorganismes du sol sont composés par les bactéries, les actinomycètes et les champignons. Les bactéries et champignons sont les principaux responsables de la transformation de la MO. Ils participent aussi à l’humification notamment par l’excrétion d’enzymes dans le sol ainsi qu’à la formation des complexes organo-minéraux.

Les bactéries

Ce sont des organismes vivants unicellulaires. Elles prolifèrent dans les milieux riches en azote, et peu acides. Elles sont surtout abondantes autour des racines de certaines plantes (graminées, légumineuses). Généralement les bactéries sont hétérotrophes et saprophytes et elles participent à la décomposition de la cellulose et du sucre. Cependant il existe des bactéries autotrophes qui tirent leur énergie de l’oxydation de certains composés tels que le souffre et l’oxyde nitreux. Elles assimilent également le carbone du CO2. Les bactéries du sol appartiennent à cette catégorie et la plupart d’entre elles jouent un rôle important dans le cycle de l’azote, du souffre, du fer, du magnésium, en intervenant dans les processus d’oxydo-réduction (Paul et Clark, 1989).

Les Actinomycètes

Les actinomycètes sont des organismes intermédiaires entre les bactéries et les champignons. Ils se caractérisent par des filaments mycéliens très ramifiés et non cloisonnés. Ils jouent un rôle très important dans la décomposition de la matière organique du sol. Ils participent aussi dans la décomposition de la lignine et de certains tanins qui sont des composés aromatiques de la matière organique fraîche. Certaines espèces d’actinomycètes sont à l’origine d’une fixation active d’azote atmosphérique qui explique le rôle améliorant de ces espèces et leur fréquente utilisation pour les reboisements de sols minéraux dépourvus d’humus. Cependant il faut noter que deux genres d’actinomycètes seulement sont bien représentés dans le sol : Streptomyces et Nocardia (Dommergues, 1968).

La phase liquide

L’eau et les substances dissoutes du sol ont une importance considérable sur la nutrition des plantes. Elles interviennent directement en tant que véhicules des éléments nutritifs dissouts. Ce sont les principaux facteurs dans le processus de la pédogenèse. Les sources principales de l’eau du sol sont : l’eau de gravité et l’eau de rétention.
– L’eau de gravité est représenté par l’eau qui circule dans les pores grossiers et moyens (> 10μm). Elle est entraînée par la pesanteur, et circule le plus souvent verticalement ou obliquement dans les sols peu perméables. L’eau de gravité à écoulement vertical se subdivise en deux parties :
• L’eau de gravité à écoulement rapide, qui circule dans les pores grossiers (> 50μm), dans les quelques heures qui suivent les pluies.
• L’eau de gravité à écoulement lent, qui descend lentement dans les pores moyens (diamètre compris entre 50μm et 10μm). L’ensemble des eaux de gravité alimente le drainage profond, si le sol est perméable.
– L’eau de rétention est l’eau retenue par le sol au cours de l’infiltration des pluies. Elle occupe les pores fins et très fins (< 10μm) : les forces capillaires et d’absorption sont suffisamment élevées pour s’opposer aux forces de gravité. L’eau retenue se subdivise en deux parties :
• L’eau capillaire dont une partie est retenue sous forme de film assez épais autour des particules de sol ou dans la microporosité. Elle constitue la réserve utile qui est l’eau facilement disponible pour les plantes et les microorganismes. Les mouvements de l’eau capillaire se font en direction des zones d’évaporation soit par remontée vers la surface (évaporation), soit par les mouvements vers les racines (évaporation-transpiration des plantes).
• L’eau liée appelée aussi eau d’absorption qui forme une fine pellicule à la surface des particules du sol (pores très fins, diamètre < 0,2μm), et qui retenue très énergiquement, n’est pas absorbable par les racines.
Il est important de noter que les argiles sont le principal « support » de l’eau dans le sol. Ce sont des phyllosilicates (Si4O10)4-, c’est-à-dire des minéraux à base de silice qui, comme les micas, présentent une structure en feuillets. La diversification des feuillets augmente la taille des cavités issues de l’agencement des molécules. Ceci multiplie le nombre de molécules, donc les contacts entre elles et l’eau et, par conséquent, la capacité de rétention d’un sol. Cette capacité de fixation des molécules d’eau est une composante de la capacité d’échange cationique (CEC) . C’est cette même propriété qui explique la fixation du calcium sur l’argile pour créer un pont calcique avec l’humus et former ainsi le complexe argilo-humique.

La phase gazeuse

La phase gazeuse du sol, appelée atmosphère du sol, est plus enrichie en CO2 que l’atmosphère proprement dite et moins riche en O2 (< 21%). Ceci pour deux raisons :
– L’oxygène est consommé par toute une série de phénomènes se déroulant dans le sol respiration des végétaux supérieurs, métabolismes des micro-organismes aérobies, minéralisation de la matière organique
– Parce que le renouvellement de l’oxygène à partir de celui de l’atmosphère est lent, le cheminement suivi par les gaz peut être tortueux, ralenti, bloqué par le fait que certains pores sont occupés par de l’eau. Les caractéristiques de la porosité du sol (son importance et son organisation), en particulier dans ses horizons superficiels, jouent donc un grand rôle sur les teneurs en O2 et CO2 de l’atmosphère du sol.

Les sols tropicaux

Caractéristiques des sols tropicaux

Les sols tropicaux sont caractérisés par leur extrême pauvreté en éléments nutritifs. Celle-ci est due le plus souvent à la nature des roches mères et au climat. La matière organique y est très faible (taux élevé de minéralisation, passage des feux). Ils sont en outre, très souvent, l’objet de très fortes contraintes physiques : faible profondeur, indurations latéritiques, compacité, hydromorphie, faible capacité de rétention hydrique. Ils sont sensibles à l’érosion, et plus particulièrement à l’érosion hydrique et éolienne, dès qu’ils ont perdu toute couverture végétale protectrice.
Au Sénégal, les sols tropicaux sont les plus représentatifs. Selon Khouma (2000) les sols tropicaux occupent près de 50% de la totalité des différents types de sols enregistrés. Ces sols tropicaux sont subdivisés en trois groupes : sols ferrugineux tropicaux faiblement lessivés sur sable (20%), les sols ferrugineux tropicaux lessivés sur grès sablo-argileux (17,2%), les sols ferrugineux tropicaux lessivés cuirassés sur schiste (12,4%).
Les sols ferrugineux tropicaux faiblement lessivés sur sable sont caractérisent par une texture sableuse comprenant plus de 95% de sables totaux. Ils ont une structure particulaire devenant fondue à sec. Leur teneur en carbone est très faible (0.20% en moyenne) de même que leur teneur en azote total (0.15‰ en moyenne) et en bases échangeables (0.7 méq/100g pour Ca, 0.04 pour K et 0.5 pour Mg). Ils ont un pH entre 5,4 et 6,1, et un faible pouvoir tampon. Lors du dessèchement, il se produit une prise en masse qui rend difficile tout travail du sol avec les moyens traditionnels de traction. Leur capacité de rétention en eau est faible. Les teneurs en eau utile des horizons de surface sont de l’ordre de 4,5% contre 6% pour les horizons de profondeur. La kaolinite est le type d’argile dominant. La coloration rouge en profondeur est due à un certain lessivage du fer. Ces sols se caractérisent aussi par leur mauvaise structure qui les rend peu perméables lorsqu’ils sont gorgés d’eau sur les premiers centimètres Khouma, 2000.

Gestion de la fertilité dans les sols tropicaux

Surmonter le déclin de la matière organique du sol est un composant important dans le développement des agro-systèmes. La gestion judicieuse des sols a toujours impliqué que cesderniers soient utilisés de manière à maintenir, et si possible, améliorer leur productivité. Pour ce faire, il faut que les conditions chimiques et physiques du sol ne diminuent pas son aptitude à la croissance des plantes lorsque la culture commence.
Une bonne gestion des terres doit non seulement répondre aux besoins immédiats de l’agriculture mais également être acceptable pour l’ensemble de la communauté. Les problèmes généraux de gestion durable des terres sont examinés de manière approfondie dans World Soil Resources 73, FELSM : An International Framework for Evaluating Sustainable Land Management (FAO, 1995). Dans les région tropicales, différents modes de gestion de la matière organiques du sol sont utilisés afin d’améliorer la fertilité des sols.

L’amendement humique

L’apport defumier

Le fumier est une source importante d’éléments nutritifs, particulièrement d’azote, de phosphore et de potassium. Il contient aussi plusieurs microéléments. Le fumier peut apporter quelques-uns ou tous les éléments nutritifs nécessaires aux besoins des cultures quand il est manipulé, entreposé et épandu correctement. Il joue le rôle d’un amendement en améliorant les propriétés physiques du sol grâce à son contenu en matière organique. Cependant, le fumier peut avoir des effets négatifs sur la santé et l’environnement à cause du déplacement possible des éléments nutritifs et des bactéries dans l’eau souterraine et les autres plans d’eau.
Une meilleure connaissance de la dynamique des éléments nutritifs du fumier permet une bonne gestion des épandages de fumier et d’éviter ainsi la contamination de l’eau. Des études qui ont été mené par Dridi et Toumi (1999) ont montré le rôle prépondérant du fumier tant sur le sol que sur la culture. Cependant, dans les pratiques actuelles des paysans, le fumier seul ne peut pas maintenir la fertilité des sols en culture continue (Sanford, 1987). Dans ce contexte et face à la persistance de la sécheresse et aux multiples risques associés à l’application des engrais chimiques en conditions de sécheresse, il convient de déterminer des doses, méthodes et périodes d’application de la fumure organique de manière à synchroniser les besoins des cultures en nutriments et leur disponibilité dans le sol.

La restitution des résidus de culture

Les résidus de culture sont les parties non exportées lors de la récolte et laissées sur place. Ils sont plus ou moins importants selon la culture. Ces résidus permettent une restitution de la majorité des éléments minéraux et des oligo-éléments au sol consommés durant la croissance de la culture. Ils enrichissement également le sol en matière organique (Ambouta et al., 1998).
Ces résidus de culture referment beaucoup de cellulose et de lignine qui donneront l’humus stable suite à leur décomposition par la vie biologique pour enrichir le taux de matière organique, donc améliorer le complexe argilo-humique. Ils protégent également le sol contre les précipitations en amortissant l’effet de compaction de la chute des gouttes d’eau.
Sur le plan agronomique, donner les résidus de récolte aux animaux d’abord et collecter le fumier ensuite pour l’appliquer au sol peut accélérer le processus d’humification. Cependant, dans la zone semi-aride tropicale de l’Afrique de l’Ouest, il existe une forte compétition pour les résidus de récolte entre les besoins domestiques, leur usage pour l’amendement de sol et l’alimentation du bétail.

Le parcage

Le parcage consiste à faire en sorte que les animaux stationnent pendant une période longue ou courte dans les champs pour favoriser le piétinement du sol et le dépôt d’excréments.
Après suppression de l’enclos, la végétation se développe à la surface, constituée d’un mélange de terre et de déjections. Les quantités de déjections déposées sur ces champs varient considérablement selon l’importance du troupeau et son temps de séjour sur le site. Cette pratique relativement efficace, de maintien de la fertilité est particulièrement bien indiquée dans les zones sylvopastorales (Ambouta et al., 1998).

L’apport de litière

La litière provenant des arbres constitue un important mode de transfert d’éléments des végétaux aux sols. Dans les régions tropicales, l’amendement avec les litières a deux fonctions principales :
– augmenter la teneur en matière organique du sol en vue de préserver les propriétés physiques et chimiques du sol;
– apporter des éléments nutritifs à la plante.
Ces deux aspects sont essentiels pour la production végétale. Le maintien de bonnes caractéristiques physiques et chimiques du sol est un facteur crucial, parce qu’il assure une utilisation efficiente des nutriments disponibles et une récupération efficace des apports d’éléments nutritifs d’origine naturelle. La production végétale accrue obtenue après un apport de litière est attribuée à la fois à celui de nutriments par le fertilisant organique et à une amélioration des conditions physiques et chimiques du sol (De Ridder et Van Keulen, 1990).
Des études qui ont été mené par Samba, (1999) ont montré que la litière foliaire de Cordyla pinnata a permis d’améliorer la fertilité des sols et le rendement des cultures.