Introduction à l’écologie des sols

1. Introduction à l’écologie des sols S. Barot IRD, UMR 137 http://millsonia.free.fr/

2. Donner des éléments permettant de comprendre l’intérêt de l’écologie des sols Faire un catalogue rapide des organismes et mécanismes intervenant E des sols, Barot

3. Plan Pourquoi faire de l’écologie des sols? Qu’est ce qu’un sol? Quels sont les organismes du sol? E des sols, Barot

4. Pourquoi faire de l’écologie des sols? E des sols, Barot

5. Les sols sont le support de toutes la biosphère continentale Ils supportent les plantes qui effectuent toute la production primaire terrestre, qui sert de base à tous les réseaux trophiques terrestre Herbivores Prédateurs Sols Plantes E des sols, Barot

6. Les sols sont le support de toutes l’alimentation humaine Il y a finalement peu d’agriculture hors sol! Les sols posent de nombreux problèmes quand à la durabilité de leur utilisation E des sols, Barot

7. Une utilisation des sols trop intensive La plupart des sols cultivables sont cultivés E des sols, Barot

8. Quels problèmes cela pose-t-il? Une partie des systèmes de culture ne permet qu’une production faible +Problème pour les pays en voie de développement E des sols, Barot

9. Quels problèmes cela pose-t-il? Une partie des systèmes de culture permet une production élevée mais n’est probablement pas durable + Problème pour l’agriculture industrielle des pays développés E des sols, Barot

10. Quels problèmes cela pose-t-il? On estime que 40 % des sols cultivés (cultures et prairies cultivées) sont dégradés (Lal 2007)  Érosion par l’eau  Érosion par le vent  Dégradation chimique  Dégradation physique  Perte de matière organique (5 % de la MO totale des sols, bcp plus/MO sol cultivés) E des sols, Barot

11. Quels problèmes cela pose-t-il?  Perte de matière organique (5 % de la MO totale des sols)  La fixation industrielle d’azote minéral (engrais) est deux fois plus importante que la fixation par les plantes légumineuses + Pollution + Coup énergétique E des sols, Barot

12. Rôle de l’écologie? Elle étudie les relations entre organismes et entre organismes et milieu physique Interactions entre le sol et les plantes Interactions entre les organismes du sol et les plantes Effet des pratiques culturales sur ces interactions Interactions entre le biologique et le physico-chimique E des sols, Barot

13. Qu’est ce qu’un sol? Et particularités de l’écologie des sols… E des sols, Barot

14. E des sols, Barot

15. Le sol est l’interface entre la lithosphère et la biosphère!!! Qu’apporte le sol à la biosphère? E des sols, Barot

16. Support physique pour les plantes Nutriments minéraux (Ca, Mg, P …) Réserve d’eau E des sols, Barot

17. Formation du sol E des sols, Barot

18. Facteurs de formation du sol La roche mère Facteurs physiquesLe climat: l’eau, l’alternance de gel et dégel… La dissolution de certains composants chimiques La transformation de certains composants chimiques Facteurs biologiquesAction physique des racines Apport de matière organique Changements chimique du sol (pH…) E des sols, Barot

19. Importance des facteurs biologiques E des sols, Barot

20. Formation des horizons E des sols, Barot

21. Description des horizons Humus Encore riche en matière organique, horizon appauvri Encore pauvre en matière organique, horizon d’accumulation Horizon d’altération de la roche E des sols, Barot

22. Facteurs de formation du sol Orientation verticale du sol La matière organique arrive par le haut Lixiviation Entraînement d’ions et molécules en solution LessivageEntraînement de particules en profondeur Piégeage/fixation des molécules/ions Réactions chimiques Bioturbation E des sols, Barot

23. La texture Sable d>0.02 mm Limon 0.02>d>0.002 mm Argile 0.002>d La structure 50 mm E des sols, Barot

24. Importance De la biologie!!! En outre rôle important des organismes ingénieurs!!! E des sols, Barot

25. Rôle de l’eau 3 phases! E des sols, Barot

26. Particularité du milieu sol Emboîtement des structures Hétérogénéité Très grande variabilité temporelle Difficulté de déplacement pour les macroorganismes E des sols, Barot

27. A-t-on toujours un sol? Climat laissant pousser les plantes Topographie permettant la stabilité du sol et de la couverture végétale E des sols, Barot

28. Particularité de l’écologie des sols Interactions très fortes Physique/chimie-biologie Interactions micro-macroorganismes Importance fondamentale de la relation sol-plante et belowground- aboveground E des sols, Barot

29. Quels sont les organismes du sol? E des sols, Barot

30. Classification générale par taille  <20 mm Microflore : Bactéries et champignons  20 < <100 mmMicrofaune :Protistes et nématodes  100 mm < <2 mmMésofaune : Microarthropodes et enchytréides  2 mm< Macrofaune : Termites, vers de terre, myriapodes, fourmis  Les racines !!! E des sols, Barot

31. E des sols, Barot

32. Les bactéries Des procaryotes Eubactéries Archées (bactéries extrémophiles, mais aussi du sol…) Actinobactéries: bactéries filamenteuses (dont des bactéries symbiotiques fixatrices d’azote) E des sols, Barot

33. Les bactéries Concept d’espèce difficile à utiliser à cause de la plasticité génétique Mobilité extrêmement réduite Organismes aquatiques Dépendent de ressources (MO, nutriments minéraux) réparties d’une manière extrêmement hétérogènes La plupart des bactéries du sol sont inactives (formes de résistance) E des sols, Barot

34. Les bactéries A l’origine de très nombreuses fonctions écologiques du sol Métabolisme très varié Source d’énergie / source de carbone Photoautotrophe (comme les plantes) Photohétérotrophe Chimioautotrophe Chimiohétérotrophe E des sols, Barot

35. Les bactéries Participent à la décomposition de la matière organique morte des sols: Pour se procurer du carbone et des nutriments minéraux Participent au recyclage des nutriments minéraux (azote, phosphore… ) Fixation symbiotique (Rhizobium) et non- symbiotique (Azotobacter) de l’azote Nitrification (chimiotrophe) Dénitrification E des sols, Barot

36. Les champignons Eucaryote Structure végétative filamenteuse : mycélium Classification selon le mode de reproduction et selon la structure du mycélium (Zygomycète, Ascomycète, Basidiomycètes, Deutéromycète) E des sols, Barot

37. Les champignons Métabolisme : fondamentalement hétérotrophe pour le carbone et l’énergie Participent à la décomposition de la matière organique morte Feuille Bois Capable de dégrader la lignine et les complexes phénol-protéine E des sols, Barot

38. Les champignons Les symbioses mycorhisiennes Le mycélium apporte des sels minéraux aux plantes Ectomycorhises  La plante apporte de la matière organique aux champignons E des sols, Barot

39. Les champignons Comparaison avec les bactéries La structure filamenteuse leur confère une certaine ‘‘mobilité’’ (pour acquérir l’eau, les nutriments minéraux et la MO) Translocation du protoplasme vivant vers les parties vivantes du mycélium  Pénètre ‘‘de force’’ à l’intérieur des cellules à décomposer E des sols, Barot

40. Les nématodes Classe de l’embranchement des némathelminthe Se déplacent dans l’espace poral rempli d’eau et à la surface des films d’eau sur les agrégats  Forme juvéniles dormantes et résistantes à la dessiccation + cryptobiose chez les adultes E des sols, Barot

41. Les nématodes Régime alimentaire très varié Bactérivores Champignons Prédateurs (nématodes…)  Phytoparasites  Omnivores E des sols, Barot

42. Régime alimentaire très varié C. Villenave Lien structure-fonction très clair E des sols, Barot

43. Les nématodes phytoparasites Nématodes à gales Nématodes à kystes  Dégâts énormes sur les cultures  Des tonnes de nématicides E des sols, Barot

44. Les protozoaires Restent dans les pores en dehors des microagrégats Dépendent de l’eau du sol (sinon enkystement) Se nourrissent essentiellement de bactéries E des sols, Barot

45. Les rotifères Embranchement à part de métazoaires Dépend de l’eau du sol 2 couronnes de cils permettant de filtrer l’eau pour manger des particules en suspension E des sols, Barot

46. Les collemboles Hexapodes aptères Ordre de la classe des Entognathes (≠Insectes) Vivent dans la litière ou l’espace poral de la surface du sol E des sols, Barot

47. Les collemboles Se nourrissent de mycélium, bactéries, algues qui poussent eux-mêmes sur la litière en décomposition Certains mangent directement la litière Certains sont géophages et mangent directement la matière organique du sol Participation importante à la décomposition de la MO du sol E des sols, Barot

48. Les acarien du sol Microarthropode, ordre de la classe des arachnides Vivent dans la litière et l’espace poral à la surface du sol Oribate E des sols, Barot

49. Les acarien du sol Certains se nourrissent directement de la litière Certains se nourrissent de bactéries, algues, champignons (comme le collemboles) Certains sont prédateurs de microarthropodes et Enchytréides E des sols, Barot

50. Autres microarthropodes Thysanoure: hexapodes aptères. Ordre des Insectes Les diploures: hexapodes aptères. Ordre de la classe des Entognathes (saprophage et herbivores) Les protoure: hexapodes aptères. Ordre de la classe des Entognathes (prédateurs et herbivores) E des sols, Barot