Analyses microbiologiques de sol Interpréter les indicateurs : le cas du ratio champignons/bactéries

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L’importance de la vie microbienne pour la santé du sol et des plantes n’est plus à démontrer. Bactéries, champignons et autres microorganismes sont reconnus pour être des acteurs majeurs de la dégradation des matières organiques, du bon fonctionnement des cycles biogéochimiques et même de la nutrition et protection directes des végétaux. Le Centre de développement de l'agroécologie (CDA) nous en dit plus sur le sujet.

Sol Restaurer le lien entre microbiologie du sol et nutrition des plantes est un enjeu majeur pour mettre en place des systèmes résilients et les plus autofertiles possibles. (©Terre-net Média)

En plus de continuer à creuser scientifiquement le fonctionnement de ce monde microscopique, l’enjeu majeur aujourd'hui est de généraliser sa compréhension. Et surtout, pour les agriculteurs, de rendre le plus opérationnel possible l’interprétation des analyses pour que les indicateurs microbiens deviennent des outils d'aide à la décision agricoles. 

La composition qualitative et quantitative d’un sol en microorganismes peut, en effet, permettre d’identifier des dysfonctionnements (déblocage du phosphore, nutrition en fer), d’évaluer le potentiel de certaines fonctions majeures d’un sol (dégradation de la MO, cycle de l’azote) et, in fine, de prendre des décisions opérationnelles : choix des apports en matières organiques, ou encore application d’un produit de biostimulation.

À chaque objectif son indicateur 

Avec la prise de conscience autour de l’importance de la microbiologie du sol pour la production agricole, de plus en plus de technologies et outils sont mis à disposition pour mesurer ce monde invisible. Il existe trois grandes « catégories » d’indicateurs pour étudier et comprendre le système sol-plantes-microorganismes (figure 1, ci-dessous).

Indicateurs majeurs pour aborder le système sol-plantes-microorganismesFigure 1 : indicateurs majeurs pour aborder le système sol-plantes-microorganismes (©Centre de développement de l'agroécologie)

L'interprétation et les objectifs vont être différents, en fonction de chaque catégorie d'indicateurs : 

  • Biomasse microbienne : analyses quantitatives du nombre total de microbes contenus dans un échantillon (souvent exprimé en microgrammes de microorganismes/grammes de sol).
  • Activité microbienne : analyse quantitative de l’activité totale (mesure de respiration) et analyse qualitative d’une activité précise (études enzymatiques).
  • Diversité et structure des communautés : analyses qualitatives de la composition microbienne du sol avec différents niveaux de précision. Le ratio champignons/bactéries donne une indication générale sur la répartition des communautés bactériennes et fongiques alors qu’une étude génétique des sols permettra de déterminer l’abondance relative de chaque espèce présente ainsi que leur potentiel génétique à assurer certaines fonctions.

Le CDA travaille actuellement avec plusieurs laboratoires partenaires, et dispose également en son sein d’outils de terrain et de laboratoire pour observer et qualifier au mieux l'état microbiologique des sols. L’objectif est de parvenir à choisir un panel d’analyses pertinent ainsi que les bons référentiels d’interprétation, afin d’obtenir des informations concrètes sur la microbiologie applicable à un contexte agronomique.

Rapport analyses Biome Makers (analyse Becrop)Figure 2 : rapport analyses Biome Makers (analyse Becrop). (©Centre de développement de l'agroécologie)

Étude de la proportion relative des gènes microbiens des sols et de leur implication dans certaines fonctions majeures pour le sol et la plante (cycle de l'azote, intégration du carbone, présence de pathogènes, production de molécules d'aide à l'adaptation aux stress végétaux). En couplant ces analyses avec, entre autres, des analyses de terrain, le CDA travaille sur l'interprétation qualitative de l'état microbiologique des sols. Cela permet aussi d'évaluer l'effet d'un changement de pratique ou d'un nouvel intrant.

Le ratio champignons/bactéries, un indicateur clé

Parmi les indicateurs microbiologiques du sol, le ratio champignons/bactéries (ratio C/B) donne une information « générale » mais tout à fait pertinente. Basé en partie sur les travaux d’Elaine Ingham, chercheuse en microbiologie et biologie du sol, ce ratio peut être interprété comme un indicateur du stade écologique du sol sur lequel on travaille.

L’évolution d’un sol naturel, qui ne subit pas de perturbations majeures, suit un schéma de « succession écologique » précis. On a tendance à bien connaître cette succession d’un point de vue végétal (de l’adventice pionnière à la forêt primaire), mais elle se déroule aussi dans le sol, avec le passage d’un sol pionnier à dominance bactérienne vers un sol de plus en plus fongique. Cette augmentation va de paire avec l’augmentation du taux de matières organiques (MO), de la biomasse totale de l’écosystème ainsi que du rapport C/N du sol.

Succession écologique dans le sol et ratio champignons/bactéries à viser pour son système de culture.Figure 3 : succession écologique dans le sol et ratio champignons/bactéries à viser pour son système de culture. (©Centre de développement de l'agroécologie)Dans une logique agroécologique, basée sur la conception de systèmes agronomiques intégrés dans l’écosystème naturel, cet indicateur prend tout son sens d’un point de vue opérationnel. Le CDA travaille sur la mise en place d’un référentiel autour de cet indicateur grâce à l’outil de mesure microBiometer, rapide et abordable. L’idée est d’atteindre le ratio C/B dans lequel pousse naturellement la culture que l’on met en place. Des grandes cultures de céréales se complairont dans des sols avec des ratio C/B = 1 ; en revanche, plus on va vers des cultures ligneuses (vignes, arbustes puis vergers), plus la dominance fongique est recherchée.

Ainsi cet indicateur peut servir à adapter ses apports en MO. Par exemple, des matières organiques plus carbonées, lignifiées (BRF) seront à favoriser pour stimuler les champignons s’ils manquent (ce qui est majoritairement le cas dans l’ensemble des situations agricoles). En effet, labour ou utilisation massive d’engrais ont tendance à renvoyer les sols vers des stades de succession pionniers/herbacées annuelles (forte dominance bactérienne).

Cette approche semble aussi montrer des résultats intéressants sur la gestion des adventices. En effet, la plupart des adventices problématiques en grandes cultures notamment, sont favorisées dans des sols pionniers (dominance bactérienne) avec des volumes en champignons presque nuls. Si ces travaux sont encore à confirmer, ils constituent une piste d’outils supplémentaires pour la mise en place de systèmes performants. N’y aurait-il pas ici aussi une façon d’interpréter ce ratio pour comprendre une dominance de certaines adventices et s’en débarrasser ?

Système sol-plantes-microorganismes

Restaurer le lien entre microbiologie du sol et nutrition des plantes est un enjeu majeur pour mettre en place des systèmes résilients et les plus autofertiles possibles. Coupler une analyse de fonctionnalité génétique du sol (type Biome Makers, cf figure 2) avec des analyses de sève permet d’identifier des blocages de nutriments liés à une microbiologie pauvre et mal équilibrée. Elaine Ingham (citée plus haut) aime à dire que dans la majorité des cas, les nutriments nécessaires à la croissance des cultures sont présents, c’est la microbiologie qui manque.

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