Les micro-organismes sont de très petites formes de vie qui peuvent parfois vivre sous forme de cellules uniques, bien que beaucoup forment aussi des colonies de cellules. Un microscope est généralement nécessaire pour voir les cellules individuelles de ces organismes. Il y a beaucoup plus de micro-organismes dans la couche arable, où les sources de nourriture sont abondantes, que dans le sous-sol. Ils sont particulièrement abondants dans la zone située à proximité immédiate des racines des plantes (appelée rhizosphère), où les cellules mortes et les substances chimiques libérées par les racines constituent des sources de nourriture faciles à exploiter. Ces organismes sont les principaux décomposeurs de la matière organique, mais ils font d’autres choses, comme fournir de l’azote par fixation pour aider les plantes en croissance, détoxifier les produits chimiques nocifs (toxines), supprimer les organismes pathogènes et produire des produits susceptibles de stimuler la croissance des plantes. Les micro-organismes du sol ont eu une autre importance directe pour les humains – ils sont la source de la plupart des médicaments antibiotiques que nous utilisons pour combattre les maladies.
Bactéries
Les bactéries vivent dans presque tous les habitats. On les trouve à l’intérieur du système digestif des animaux, dans l’océan et l’eau douce, dans les tas de compost (même à des températures supérieures à 130°F) et dans les sols. Bien que certains types de bactéries vivent dans des sols inondés sans oxygène, la plupart ont besoin de sols bien aérés. En général, les bactéries ont tendance à mieux se comporter dans les sols à pH neutre que dans les sols acides.
En plus d’être parmi les premiers organismes à commencer à décomposer les résidus dans le sol, les bactéries profitent aux plantes en augmentant la disponibilité des nutriments. Par exemple, de nombreuses bactéries dissolvent le phosphore, le rendant plus disponible pour les plantes. Les bactéries sont également très utiles pour fournir de l’azote aux plantes, dont elles ont besoin en grande quantité mais qui est souvent déficient dans les sols agricoles. Vous vous demandez peut-être comment les sols peuvent être déficients en azote alors que nous en sommes entourés – 78 % de l’air que nous respirons est composé d’azote gazeux. Pourtant, les plantes comme les animaux sont confrontés à un dilemme similaire à celui de l’Ancien Marin, qui était à la dérive en mer sans eau douce : « De l’eau, de l’eau, partout et pas une goutte à boire. » Malheureusement, ni les animaux ni les plantes ne peuvent utiliser l’azote gazeux (N2) pour leur alimentation. Cependant, certains types de bactéries sont capables de prélever l’azote gazeux de l’atmosphère et de le convertir en une forme que les plantes peuvent utiliser pour fabriquer des acides aminés et des protéines. Ce processus de conversion est connu sous le nom de fixation de l’azote.
Certaines bactéries fixatrices d’azote forment des associations mutuellement bénéfiques avec les plantes. Une de ces relations symbiotiques, très importante pour l’agriculture, concerne le groupe de bactéries rhizobia fixatrices d’azote qui vivent à l’intérieur des nodules formés sur les racines des légumineuses. Ces bactéries fournissent de l’azote sous une forme que les légumineuses peuvent utiliser, tandis que la légumineuse fournit aux bactéries des sucres pour l’énergie.
Les gens mangent certaines légumineuses ou leurs produits, comme les pois, les haricots secs et le tofu fabriqué à partir de soja. Le soja, la luzerne et le trèfle sont utilisés pour l’alimentation animale. Le trèfle et la vesce velue sont cultivés comme cultures de couverture pour enrichir le sol en matière organique et en azote pour la culture suivante. Dans un champ de luzerne, les bactéries peuvent fixer des centaines de livres d’azote par acre chaque année. Avec les pois, la quantité d’azote fixée est beaucoup plus faible, environ 30 à 50 livres par acre.
Les actinomycètes, un autre groupe de bactéries, cassent les grosses molécules de lignine en plus petites tailles. La lignine est une grande molécule complexe que l’on trouve dans les tissus végétaux, notamment les tiges, et qui est difficile à décomposer pour la plupart des organismes. La lignine protège aussi fréquemment d’autres molécules comme la cellulose de la décomposition. Les actinomycètes ont certaines caractéristiques similaires à celles des champignons, mais ils sont parfois regroupés par eux-mêmes et on leur accorde une facturation égale à celle des bactéries et des champignons.
AMORTISSEMENTS RELATIFS DES BACTERIES ET DES CHAMPIGNONS
Tous les sols contiennent à la fois des bactéries et des champignons, mais ils peuvent avoir des quantités relatives différentes selon les conditions du sol. Les façons générales dont vous gérez votre sol – le degré de perturbation, le degré d’acidité autorisé et les types de résidus ajoutés – détermineront l’abondance relative de ces deux grands groupes d’organismes du sol. Les sols qui sont régulièrement perturbés par un travail intensif du sol ont tendance à avoir des niveaux plus élevés de bactéries que de champignons. Il en va de même pour les sols de riz inondés, car les champignons ne peuvent pas vivre sans oxygène, alors que de nombreuses espèces de bactéries le peuvent. Les sols qui ne sont pas travaillés ont tendance à avoir une plus grande quantité de matière organique fraîche à la surface et à présenter des niveaux plus élevés de champignons que de bactéries. Les champignons étant moins sensibles à l’acidité, on peut trouver des niveaux plus élevés de champignons que de bactéries dans les sols très acides. Malgré de nombreuses affirmations, on sait peu de choses sur l’importance pour l’agriculture des communautés microbiennes du sol dominées par les bactéries par rapport à celles dominées par les champignons, si ce n’est que les sols à prévalence bactérienne sont plus caractéristiques des sols plus intensivement travaillés qui ont tendance à avoir également une grande disponibilité des nutriments et des niveaux de nutriments améliorés en raison d’une décomposition plus rapide de la matière organique.
Fungi
Les champignons sont un autre type de microorganisme du sol. La levure est un champignon utilisé en boulangerie et dans la production d’alcool. D’autres champignons produisent un certain nombre d’antibiotiques. Il nous est probablement déjà arrivé de laisser reposer un pain trop longtemps et d’y trouver des champignons. Nous avons vu ou mangé des champignons, les structures de fructification de certains champignons. Les agriculteurs savent que les champignons sont à l’origine de nombreuses maladies des plantes, comme le mildiou, la fonte des semis, divers types de pourriture des racines et la tavelure du pommier. Les champignons sont également à l’origine de la décomposition des résidus organiques frais. Ils aident à faire avancer les choses en ramollissant les débris organiques et en facilitant la participation d’autres organismes au processus de décomposition. Les champignons sont également les principaux décomposeurs de la lignine et sont moins sensibles aux conditions acides du sol que les bactéries. Aucun d’entre eux n’est capable de fonctionner sans oxygène. La faible perturbation du sol résultant des systèmes de travail réduit du sol tend à favoriser l’accumulation de résidus organiques à la surface et près de la surface. Cela tend à favoriser la croissance fongique, comme cela se produit dans de nombreux écosystèmes naturels non perturbés.
De nombreuses plantes développent une relation bénéfique avec les champignons qui augmente le contact des racines avec le sol. Les champignons infectent les racines et envoient des structures ressemblant à des racines appelées hyphes (voir figure 4.2). Les hyphes de ces champignons mycorhiziens absorbent l’eau et les nutriments qui peuvent ensuite nourrir la plante. Les hyphes sont très fines, environ 1/60 du diamètre d’une racine de plante, et sont capables d’exploiter l’eau et les nutriments dans les petits espaces du sol qui pourraient être inaccessibles aux racines. Ceci est particulièrement important pour la nutrition en phosphore des plantes dans les sols pauvres en phosphore. Les hyphes aident la plante à absorber l’eau et les nutriments, et en retour, les champignons reçoivent de l’énergie sous forme de sucres, que la plante produit dans ses feuilles et envoie aux racines. Cette interdépendance symbiotique entre les champignons et les racines s’appelle une relation mycorhizienne. Tout bien considéré, c’est une bonne affaire pour la plante et le champignon. Les hyphes de ces champignons aident à développer et à stabiliser de plus grands agrégats de sol en sécrétant un gel collant qui colle les particules minérales et organiques ensemble.
FONGES MYCORRHIZES
Les champignons mycorhiziens aident les plantes à absorber l’eau et les nutriments, améliorent la fixation de l’azote par les légumineuses et aident à former et à stabiliser les agrégats du sol. La rotation des cultures permet de sélectionner des types de champignons plus nombreux et plus performants que la monoculture. Certaines études indiquent que l’utilisation de cultures de couverture, en particulier de légumineuses, entre les cultures principales permet de maintenir des niveaux élevés de spores et favorise un bon développement mycorhizien dans la culture suivante. Les racines qui ont beaucoup de mycorhizes sont mieux à même de résister aux maladies fongiques, aux nématodes parasites, à la sécheresse, à la salinité et à la toxicité de l’aluminium. Il a été démontré que les associations mycorhiziennes stimulent les bactéries azotées libres azotobacter, qui à leur tour produisent également des produits chimiques stimulant la croissance des plantes.
Algues
Les algues, comme les plantes cultivées, convertissent la lumière du soleil en molécules complexes comme les sucres, qu’elles peuvent utiliser comme énergie et pour aider à construire d’autres molécules dont elles ont besoin. Les algues se trouvent en abondance dans les sols inondés des marécages et des rizières, et on peut les trouver à la surface des sols mal drainés et dans les dépressions humides. Les algues peuvent également être présentes dans des sols relativement secs et elles entretiennent des relations mutuellement bénéfiques avec d’autres organismes. Les lichens que l’on trouve sur les rochers sont une association entre un champignon et une algue.
Protozoaires
Les protozoaires sont des animaux unicellulaires qui utilisent divers moyens pour se déplacer dans le sol. Comme les bactéries et de nombreux champignons, ils ne peuvent être vus qu’à l’aide d’un microscope. Ils sont principalement des consommateurs secondaires de matières organiques, se nourrissant de bactéries, de champignons, d’autres protozoaires et de molécules organiques dissoutes dans l’eau du sol. On pense que les protozoaires, en broutant des organismes riches en azote et en excrétant des déchets, sont responsables de la minéralisation (libération des nutriments des molécules organiques) d’une grande partie de l’azote des sols agricoles.