Biodiversité du sol

Fiches techniques

Autonomie en matière organique en maraîchage Résilience climatique Couverture des sols Biodiversité Régénération des sols

Rôle du microbiote du sol

La biodiversité du sol est la variété des formes de vie, animales, végétales et microbiennes, présentes dans un sol par au moins une partie de leur cycle biologique. La biodiversité du sol inclut les habitants de la matrice du sol ainsi que ceux des “annexes du sol” (litière, bois morts en décomposition, cadavres d'animaux, déjections). Ces organismes, jouent un rôle majeur en tant que puits de carbone, producteur de sol, et dans les cycles biogéochimiques terrestres. L'identification, le comptage et la caractérisation de la diversité des organismes vivants des sols permettent de définir des indicateurs (ou bioindicateurs) de la qualité des sols et de l'environnement souterrain (et aérien parfois).

Quel est son rôle?

Son rôle est considérable et très varié: humification et minéralisation, mycorhization, fixation de l'azote atmosphérique, défense des plantes par champignons endophytes.

L'activité de ces organismes est à la base de nombreux services écosystémiques essentiels aux sociétés humaines:

La fertilité du sol: Les organismes du sol supportent indirectement la qualité et l'abondance de la production végétale en renouvelant la structure du sol, en permettant la décomposition des matières organiques et en facilitant l'assimilation des nutriments minéraux disponibles pour les plantes.

La protection des cultures: Avoir une importante biodiversité du sol, c'est augmenter la probabilité que les sols hébergent un ennemi naturel des maladies des cultures. Maintenir ou favoriser la diversité des organismes du sol permet donc de limiter l'utilisation de pesticides.

La régulation du cycle de l'eau et la lutte contre l'érosion des sols: La présence des vers de terre favorise l'infiltration de l'eau dans le sol en augmentant la perméabilité des horizons de surface. -La décontamination des eaux et des sols: Les microorganismes peuvent immobiliser et dégrader les polluants.

Pour plus d’infos sur le sujet: https://agriculture-de-conservation.com/sites/agriculture-de-conservation.com/IMG/pdf/atlas-diversite-sol.pdf

Les différents organismes du sol

Différents organismes prennent part à la vie du sol et sont généralement classés en fonction de leur taille.

Mégafaune

Salamandres, taupes, souris, musaraignes et écureuils. Ils profitent de la biodiversité du sol pour s’alimenter, s’abriter, se défendre et se reposer. À leur tour, ils fournissent de la matière organique qui assure la santé du sol et ils fragmentent mécaniquement la matière en plus petites particules.

Macrofaune

La macrofaune du sol est principalement représentée par les vers de terre (endogés, épigés et anéciques) et les coléoptères. Les espèces de vers de terre ont été regroupées en trois catégories :

endogés (petits vers géophages vivant en permanence dans les premiers centimètres de sol dans un réseau de galeries horizontales).
anéciques (terme étrange désignant des gros vers saprophages vivant dans de grandes galeries, pouvant descendre à 3 m de profondeur, les « laboureurs » du sol).
épigés (petits vers rouges vivant dans la litière, en surface, et ne creusant généralement pas de galeries).

Les vers de terre fabriquent des trous et des tunnels qui aèrent le sol et permettent l’entrée d’eau et d’air. Ils découpent les déchets en plus petites particules utilisables par les organismes du niveau tropique inférieur.

Mésofaune

La mésofaune est constituée d’animaux ayant une taille comprise entre 0,2 à 4 mm environ. Les collemboles et les acariens sont les deux principaux représentants de ce groupe.

Les collemboles : groupe avec une forte diversité (environ 8000 espèces connues, dont plus de 2000 en Europe). Les collemboles sont essentiellement décomposeurs, se nourrissant d’hyphes mycéliens et de matières organiques, ils se retrouvent donc surtout dans le sol et les litières (feuilles et bois morts). Ils ont un rôle majeur dans les processus de décomposition de la litière par fragmentation et brassage de la matière organique et interviennent dans la régulation des populations microbiennes.

Les acariens : ils colonisent de nombreux habitats, notamment ceux riches en matières organiques (tourbe, bois en décomposition, litières etc). Comme les collemboles, la plupart des acariens contribuent à fragmenter la matière organique en produisant des boulettes fécales et, régulent ainsi, de façon indirecte, les communautés microbiennes. Certains sont prédateurs (parasitiformes principalement) et d’autres parasites (de plantes ou d’animaux) ou décomposeurs (acariformes principalement). Certaines espèces transportent des bactéries et des champignons à leur surface, contribuant ainsi à leur dissémination.

Microfaune

Champignons et mycorhizes

Les champignons sont communément classés en deux groupes :

les levures : unicellulaires
les champignons : pluricellulaires, qui forment des ramifications appelées hyphes (fins filaments blancs que l’on observe à la surface du sol ou des feuilles). Ces filaments constituent une biomasse très importante (plusieurs tonnes par hectare) et aussi un réseau impressionnant circulant à travers le sol sur de longues distances : un mètre carré de sol de prairie ou de forêt contient plusieurs kilomètres d’hyphes.

Les champignons peuvent être classés selon leur mode d’alimentation dans le sol : saprophyte, mycorhizien, endophyte et pathogène.

Les champignons mycorhiziens forment des associations symbiotiques avec les racines des plantes. Ces symbioses plante-champignon sont extrêmement répandues et concernent 80 à 90% des espèces végétales. Dans cette relation à bénéfice réciproque, le champignon reçoit de la plante des éléments nécessaires à sa croissance comme les sucres et les vitamines. Il absorbe de son côté divers éléments du sol, dont le phosphore, qu’il transfère en retour à la plante et accroît ainsi considérablement le volume de sol exploré par les plantes pour leur croissance.

On distingue deux grands groupes de champignons mycorhiziens : les ectomycorhiziens et les endomycorhiziens.

Les champignons ectomycorhiziens forment un réseau d’hyphes à la surface des racines des plantes colonisées. Les hôtes végétaux de ces champignons sont surtout de type arbustif et arboré.

Les champignons endomycorhiziens forment des structures intracellulaires, les hyphes entrant à l’intérieur des cellules racinaires pour effectuer des échanges étroits avec la plante.

Nématodes

Les nématodes sont des animaux avec une organisation très simple et se trouvent dans tous les milieux: marins, eau douce, dans les sols, dans les animaux ou bien dans les parties aériennes des plantes. Ces organismes sont très abondants dans tous les types de sols.

De nombreuses espèces sont des parasites des plantes (phytophages) et elles peuvent causer des problèmes graves aux cultures.

Il existe également beaucoup d'espèces de nématodes libres qui favorisent la décomposition des matières organiques, des espèces bactérivores, fongivores, omnivores et même prédatrices.

Microorganismes

Les bactéries sont les microorganismes du sol les plus nombreux et les plus divers. Elles présentent une grande variété de formes et de tailles (majoritairement inférieures à 2 µm). On estime qu’un gramme de sol renferme environ un milliard de bactéries et entre 2000 et 10000 espèces bactériennes selon leur état de santé.

Les bactéries jouent un rôle clé notamment dans le recyclage des nutriments, le développement (par la formation de symbioses), ou encore la structuration du sol. Elles contribuent également à la régulation des maladies, et à la dépollution des sols contaminés. Elles interagissent dans la rhizosphère des plantes (région du sol directement formée et fortement influencée par l’association des racines et des micro-organismes du sol) avec lesquelles elles peuvent former des symbioses avec des végétaux et elles peuvent être également pathogènes, autant pour les animaux que pour les végétaux.

C’est avant tout par leurs fonctions de minéralisation (minéralisation de la matière organique, oxydo-réduction de composés inorganiques, solubilisation ou précipitation de minéraux, transformation de composés organiques plus ou moins récalcitrants …), que les bactéries jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des sols. Elles sont ainsi à la base de la régulation des principaux cycles biogéochimiques des sols (carbone, azote, phosphore, soufre…) et elles sont capables de :

réduire les sulfates en sulfites et sulfides (bactéries sulfato-réductrices),
oxyder le soufre (Thiobacillus par exemple),
fixer l’azote atmosphérique (diazotrophie seule ou en symbiose avec des plantes),
produire des nitrates (bactéries nitrifiantes),
rendre disponible le phosphore (par la phosphatase alcaline par exemple)

De plus, certaines bactéries, notamment celles dites PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, des rhizobactéries favorisant la croissance des plantes), ont la capacité de développer des symbioses avec les plantes, qui leur permettent d’augmenter la mise à disposition d’éléments nutritifs pour leur croissance.

Comment améliorer la biodiversité d’un sol?

Le niveau d'abondance et de diversité varie d'un sol à l’autre, en fonction de facteurs tels que la teneur en matière organique, la texture du sol, le pH et les pratiques de gestion du sol.

Quelques exemples de pratiques favorables à la biodiversité du sol

Augmenter la teneur en matière organique du sol

Des apports réguliers de matière organique améliorent la structure du sol, augmentent la capacité de rétention de l'eau et des nutriments, protègent le sol contre l'érosion et le tassement et soutiennent le développement d'une communauté saine d'organismes du sol. Des pratiques, comme le maintien des résidus de culture à la surface du sol, les rotations qui incluent des plantes à fort taux de résidus, les cultures intercalaires, les systèmes avec peu ou pas de labour ou l'épandage de compost ou d'autres produits résiduaires organiques augmentent la teneur en matière organique des sols.

Limiter les intrants agro-chimiques et la contamination des sols

L'utilisation de pesticides et de fertilisants chimiques favorise les rendements mais les matières actives peuvent nuire aux organismes du sol. Par ailleurs, les apports de contaminants volontaires (ex: bouillie bordelaise à base de cuivre) ou involontaires (ex: cadmium dans les engrais, mercure dans les boues de stations d'épuration, zinc dans les lisiers) peuvent avoir une influence sur les organismes du sol conduisant à des modifications de la biodiversité.

Prévenir le tassement du sol

Le tassement du sol par des passages répétés d'engins, en particulier sur sol mouillé, diminue les quantités d'air, d'eau et d'espace disponibles pour les racines et les organismes du sol. Comme la remédiation est difficile voire impossible, la prévention est essentielle (ex: utilisation de pneus basse pression, réduction du nombre de passages).

Minimiser le risque d'érosion

Un sol nu est sensible à l'érosion par le vent et l'eau, au dessèchement et à l'encroûtement. La présence d'une couverture végétale ou de résidus de cultures protège le sol, fournit des habitats pour les organismes du sol et peut améliorer la disponibilité en eau et en nutriments.