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Micro-organismes, macro-effets


Méconnus, les bactéries et les champignons présents dans le sol jouent néanmoins un rôle primordial. Ces micro-organismes influencent la qualité des sols et les rendements.


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Le sol est un écosystème à part entière. Il ne remplit pas seulement des rôles physique (substrat) et chimique (nutrition), il est un formidable habitat pour de nombreux organismes. Parmi eux, les micro-organismes (champignons et bactéries principalement) représentent une majorité de cette vie du sol. L’activité et la diversité de ces micro-organismes ont des effets spectaculaires sur la qualité des sols et le cycle des éléments nutritifs comme l’azote et le phosphore. Les sols agricoles ne font pas exception à la règle.

Approche communautaire
Les chiffres qui démontrent l’importance de la vie microbienne dans les sols sont astronomiques: jusqu’à 3,5 tonnes de micro-organismes potentiellement retrouvées dans un hectare, plus d’un milliard de bactéries et cinq kilomètres de mycélium de champignons dans un seul gramme de sol! 

L’immense quantité de ces micro-organismes n’est pour autant pas gage de qualité en ce qui concerne les «services» apportés à l’écosystème. La notion de diversité est tout aussi importante, sinon plus. Parmi les milliers d’espèces de bactéries du sol, certaines sont identifiées et reconnues pour leur rôle bénéfique dans l’agriculture. C’est le cas par exemple des bactéries du genre rhizobium, qui s’associent aux légumineuses en formant des nodosités et transforment l’azote atmosphérique en ammonium, source d’azote utilisable pour la plante. 

D’autres bactéries sont également capables de cette trans­formation d’azote, comme les genres azotobacter ou azospirulum. Celles-ci ne vivant pas directement en symbiose et étant libres dans le sol, l’azote qu’elles transforment peut ainsi bénéficier à différents types de plantes. La liste des rhizobactéries favorisant la croissance des plantes pourrait encore s’allonger longtemps, notamment avec celles utilisées en biocontrôle (bacillus, pseudomonas fluorescens, etc.). Mais la majorité de la diversité et de la fonctionnalité des micro-organismes du sol reste indéterminée. Et c’est cela la première richesse du sol et de l’agriculteur. 

Récemment, des chercheurs de l’INRA de Dijon ont pu démontrer qu’il existait des liens dit «sociaux» entre les différents micro-organismes du sol. Evidemment, ces espèces interagissent selon des modèles de compétition, de co­opération, de symbiose ou même alternent entre ces différents modes en fonction du temps. Ainsi, la présence ou l’absence d’une espèce particulière pourra directement influencer la présence ou l’absence d’autres espèces, selon un gradient d’affinité. 

La diversité des micro-organismes doit donc se raisonner à l’échelle de la communauté, ou chaque espèce pourra occuper une niche écologique et prendre le relai d’une espèce à la fonctionnalité similaire, en cas de perturbation.

L’écologie au service de la productivité
Il est possible d’obtenir de bons rendements dans des sols où l’activité microbienne et relativement faible et peu diversifiée. Pour cela il faudra une adéquation parfaite entre les conditions climatiques, l’absence de maladie, les besoins de la culture et les capacités fonctionnelles de la communauté microbienne. Mais les risques sont beaucoup plus grands que dans un sol offrant une grande diversité de micro-organismes. Par exemple, il est possible d’avoir une communauté microbienne dominée par les bactéries nitrificatrices, qui permettront d’avoir de bons rendements de blé mais qui, l’année suivante, donneront une luzerne famélique, car il n’y a pas assez de mycorhizes ou d’autres organismes pour solubiliser les phosphates nécessaires à la bonne implan­tation de la culture. Sur des sols argileux, une communauté bactérienne trop peu diversifiée peut avoir des conséquen­ces néfastes en cas d’année légèrement plus humide, due à l’incapacité des micro-organismes à aérer le sol. 

Après avoir pris conscience des services apportés par les communautés microbiennes dans ses sols, l’agriculteur peut avoir le désir de les «cultiver». 

Les règles à suivre dans ce cas consistent à respecter l’habitat et la fonction des micro-organismes, en leur offrant un maximum de niches écologiques propices à leur développement. Ainsi il faudra veiller à lutter contre l’acidification des sols. Un maximum d’espèces de bactéries ou de champignons subsistent parfaitement dans des sols neu­tres, alors que des sols trop acides favoriseront certaines espèces et feront baisser la diversité. 

Un deuxième paramètre à contrôler est le taux de matière organique (MO), servant de ressource nutritive, qui a souvent tendance à être trop faible dans les sols agricoles. De manière générale, les champignons sont responsables des premières phases de dégradation de la MO, alors que l’on retrouve plutôt des bactéries actives dans les dernières phases de la minéralisation. Comme il n’existe pas de champignon anaérobe, il sera important de ne pas enfouir de MO fraîche, afin de respecter la chaîne de travail des micro-organismes.

Connaissances à acquérir
Suite aux épisodes de surfertilisation survenus lors des décennies passées, les scien­ces agronomiques ont tenté d’éditer des règles de fumure pour nourrir la plante au lieu de fertiliser le sol. Si cette démarche partait d’une bonne intention, afin de limiter les risques de pollution, elle s’avère être une erreur majeure. En simplifiant à outrance un écosystème complexe, le sol a été réduit à son état de substrat physique, les interactions sol-plante à des normes d’exportations d’éléments nutritifs et la fameuse vie du sol a été oubliée. 

L’agriculture d’aujourd’hui doit faire face à des défis technologiques et politiques sans précédent. Il ne s’agit pas d’occulter une partie de la science. Au contraire, chaque élément doit être intégré dans les modèles de compréhension. Aujourd’hui, nous sommes incapables de comprendre entièrement les mécanismes qui régissent certains phénomè­nes dans le sol. Mais l’étendue de nos connaissances s’accroît chaque jour, tout comme la qualité de l’agriculture suisse.
Aurélien Roger, Timac Agro, 26 juillet 2019



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LES INSTITUTS DE RECHERCHE SUISSES À LA POINTE

Les institutions de recherches suisses sont à la pointe en ce qui concerne les micro-organismes du sol et continuent d’investir massivement dans cette thématique d’avenir. A l’Université de Lausanne (Unil), le Département d’écologie et évolution est spécialiste des endomycorhizes, alors que le Département de microbiologie fonctionnelle travaille plutôt sur les interactions bactériennes. L’Université de Neuchâtel abrite des équipes de recherches travaillant sur les nématodes et les interactions plantes-champignons. On retrouve à Berne des chercheurs très portés sur l’effet des micro-organismes sur la culture du maïs. A l’Ecole polytechnique fédérale de Zürich (ETHZ), une équipe est capable de recréer artificiellement des communautés bactériennes entières, à partir d’espèces isolées sur les feuilles de plantes. Hors des universités, Agroscope et l’Institut de recherche de l’agriculture biologique (FiBL) comportent également des équipes spécialisées sur les micro-organismes. Un grand projet de recherche interdisciplinaire a été soumis au Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) récemment, soutenu par l’Unil et l’ETHZ, pour étudier en détails les microbiômes du sol, des animaux d’élevages et des humains. Nul doute que le financement d’un tel projet apporterait de nouvelles connaissances primordiales pour l’agriculture de demain.
AR, 26 juillet 2019



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LES MYCORHIZES SOUS LA LOUPE

Les mycorhizes sont des champignons qui vivent en symbiose avec 80% des plantes terrestres, à qui ils fournissent principalement des phosphates et de l’eau, et reçoivent en échange des carbohydrates issus de la photosynthèse végétale. 

Parmi eux, on distingue généralement les ectomycorhizes et les endomycorhizes. Ces dernières sont les plus présentes dans les milieux agricoles et ont la particularité de ne vivre que dans le sol (sous forme de mycélium et de spores) et directement dans les racines des plantes (sous forme d’arbuscules). Elles sont capables de créer une symbiose avec la plupart des cultures agricoles d’importance mondiale (blé, riz, maïs, pomme de terre, manioc, etc.). Dans nos rotations classiques en Suisse, seules les betteraves et le colza sont connus pour ne pas être mycorhizés. 

Incidences sur les rendements
Les bénéfices apportés par cette symbiose sont multiples: limitation des stress, meilleure nutrition phosphatée, résistance aux pathogènes, etc. Leur intensité peut fluctuer grandement. 

Il a d’ailleurs été démontré par des chercheurs de l’Université de Lausanne, que la diversité génétique au sein d’une même espèce d’endomycorhize, pouvait faire varier du simple au double le rendement d’une culture de poireaux ou la résistance des fraisiers face à une attaque d’insectes.

Une autre caractéristique spécifique aux mycorhizes, par rapport aux autres micro-organismes, est leur temps générationnel très lent, de quelques semaines à quelques mois. 

L’agriculteur désireux de cultiver ses mycorhizes devra limiter le labour, qui détruit les réseaux mycéliens si lents à se construire. Il lui faudra aussi éviter les épisodes ou le sol est nu car, contrairement aux plantes, les mycorhizes ne peuvent pas survivre sans leurs symbiontes.
AR, 26 juillet 2019

 

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