Le sol est un milieu vivant dans lequel se développe une multitude d’organismes variés appartenant  à tous les règnes du vivant (animal, végétal, champignons, bactéries….). La composante biologique de la fertilité influe sur l’état physique du sol, sur la quantité de matière organique et sur la disponibilité des éléments nutritifs.

Les racines des végétaux vivent et meurent dans le sol. Leur activité agit sur la structure, modifie localement les conditions physico-chimiques du sol dans la rhizosphère, « point chaud » de l’activité biologique.

Dans 1 g de sol, on dénombre jusqu’à 1 milliard de bactéries, 1 à 3 mètres d’hyphes de champignons, des protozoaires, des nématodes, arthropodes et oligochètes (L. Ranjard, INRA Dijon, 2013). La majeure partie des espèces reste à identifier. On considère qu’un quart de la biodiversité mondiale réside dans les sols mais elle est encore insuffisamment connue.

Fiche FERTI-pratiques N°26 - Activité biologique des sols    ▶ Télécharger

 

Organismes vivants peuplant le sol

Source : ADEME

À l'œil nu, on voit des vers de terre, des mille-pattes, des carabes et des fourmis. Avec un microscope on peut observer des collemboles, des nématodes, des champignons et des bactéries.

 

Principales fonctions assurées dans le sol

Les organismes vivants contribuent notamment à :

• Broyer, réduire puis décomposer les résidus organiques
• Remuer le sol, le déplacer, associer la matière organique à l'argile
• Favoriser la circulation de l'eau et de l'air (porosité, galeries)
• Participer aux cycles bio-géo-chimiques des éléments

 

La faune du sol

On peut la classer par sa taille.

La mégafaune (>8cm) comprend des petits vertébrés tels que les taupes et de nombreux rongeurs (mulot, campagnol, hamster…). 

La macrofaune (de 0.4 à 8 cm) est représentée par des arthropodes, des mollusques et des annélides ou vers de terre.

La microfaune (<0.4 mm) comprend des collemboles, des acariens et des nématodes assurant de très nombreuses fonctions de décomposition de la matière organique, régulation des populations microbiennes et pour certaines de pathogènes sur les racines des plantes. On peut y joindre les protozoaires, animaux unicellulaires grands prédateurs de bactéries.

 

L'activité des vers de terre

 

Lombriciens		Limace		Collembole

 

La flore du sol

Elle comprend algues, champignons, actinomycètes, bactéries et archées.
Les champignons sont capables de dégrader chimiquement les ligninelignineDéfinition: Polymère à longue chaîne lié par des fonctions phénols et constituant du bois....
s très résistantes des parois végétales et organisent une partie de cette matière organique dans des composés humiques. Par la production d'hyphes, longs filaments microscopiques,  et de substances colloïdes, les champignons participent à la stabilisation des agrégats.

Les bactéries dégradent les matières organiques fraiches et les minéralisent. C'est pourquoi elles ont un rôle essentiel dans le recyclage de certains éléments nutritifs (N, P, S ) liés aux composés organiques afin de  les remettre sous leur forme minérale utilisable par les plantes.

Actinomycète		Rhizobactéries

Les techniques de culture du sol doivent tendre à améliorer les conditions de milieu favorables à l'activité de tous ces micro-organismes.

 

Qu'est ce qui stimule la vie dans les sols ?

• la nourriture : Les cultures ou bien les engrais verts laissent des résidus au sol : racines, feuilles, tiges non récoltées et contribuent ainsi à alimenter les organismes vivants du sol en leur apportant des composés carbonés et des éléments nutritifs par exemple de l'azote.
• l'air, l'eau, un sol neutre.

 

De quoi dépend l’activité biologique d’un sol

Les conditions favorables à la faune et aux microorganismes du sol sont de nature physico-chimiques (habitats) et édaphique (nourriture).

Les conditions physico-chimiques favorables sont généralement :

• La température du sol minimum de 5°C pour certains, jusqu’à 15°C pour d’autres espèces plus exigeantes (bactéries de la nitrification). La fluctuation saisonnière de l’activité biologique d’un sol est très importante
• L’humidité du sol indispensable à tous les organismes
• La structure aérée et l’absence d’excès d’eau prolongé
• Un pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
  du sol proche de la neutralité. L’acidité réduit l’activité de nombreuses espèces
• La texture plutôt argileuse et le complexe argilo-humique qui offrent des habitats plus nombreux et mieux protégés aux micro-organismes

Les sources de nourriture :

• Résidus végétaux : racines, feuilles, tiges non récoltées contribuent à alimenter les organismes vivants du sol en leur apportant des composés carbonés et des éléments nutritifs par exemple de l’azote.
• Résidus animaux : excrétions, décomposition des animaux morts. Le sol assure une fonction essentielle dans l’écosystème en recyclant les éléments nutritifs contenus dans la matière organique morte.

 

 

Ce diagnostic est plus large que l'analyse de terre, qui elle, permet d'apprécier le potentiel nutritif du sol mais ne prend en considération que le rôle de la couche de sol travaillée par l'agriculteur dans le comportement de la culture. Le ministère chargé de l’Agriculture tient à jour une base de données des analyses de terre réalisées en France : bdat.gissol.fr/geosol

Indicateurs de qualité physique

Indicateurs de qualité chimique

Indicateurs de qualité biologique

 

L'analyse de terre peut répondre à différents objectifs :

• définir le type de sol (analyses physique et chimique)
• estimer les potentialités d'une parcelle récemment reprise
• évaluer l'évolution du statut acido-basiquestatut acido-basiqueDéfinition: Expression de l'acidité d'un sol en considérant notamment la valeur de son pHeau et son taux de saturation en cations échangeables....
  (pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
  )
• ajuster le plan pluriannuel de fertilisation (analyse chimique)

D'autres observations faites sur la parcelle doivent être prises en considération :

• la pierrosité qui diminue la masse de terre fine,
• la profondeur qui diminue aussi la masse de terre fine du sol et qui limite l'enracinement,
• la structure du sol qui influe sur la densitédensitéDéfinition: La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour les liquides et les solides. La densité est une grandeur sans dimension et sa valeur s'exprime sans unité de mesure.Très souvent, le terme de densité est utilisé improprement à la place de masse volumique...
  de racines.

D'autres méthodes comme la respirométrie, les mesures enzymatiques peuvent également donner des informations sur le développement des micro-organismes et l'évolution de la matière organique du sol. Ce ne sont pas des méthodes de routine.

 

Indicateurs de qualité physique

A partir d'un prélèvement d'échantillon de terre, l'analyse physique étudie le type de sol et les stocks de carbone au travers de : la granulométrie, qui définit la répartition des particules minérales de la terre fine, entre l'argile, les sables, les limons –fin et grossier- la matière organique, calculée à partir de la teneur en carbone organique mesurée dans le sol préalablement séché et tamisé à 2 mm. d'autres mesures telles que les caractéristiques hydriques du sol (capacité de rétention d'eau), la stabilité structurale du sol (type de cultures/apports organiques). Ce ne sont pas des méthodes de routine.

les méthodes d'échantillonnage
(Fiche FERTI-pratiques N°2 – Analyse de terre)
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L'échantillonnage de sol est constitué par mélange de 12 à 14 prélèvements individuels réalisés à une profondeur de 25 à 30 cm dans les terres arables. On considère que les plantes trouvent la majeure partie de leur alimentation dans ce volume de terre ;

Pour qu'un échantillon soit représentatif, il faut :

• prélever dans une zone homogène
• prélever toujours à la même saison
• adopter une méthode et la conserver pour les analyses suivantes
• attendre au minimum de 2 à 4 mois après un apport de fumier ou d'engrais.

 

Deux méthodes d'échantillonnage

D'après GEMAS

 

Le recours à un laboratoire agréé par le Ministère de l'Agriculture garantit la mise en œuvre de méthodes normalisées d'analyse.

 

Indicateurs de qualité chimique

L'analyse chimique permet d'étudier les conditions physico-chimiques de la parcelle ainsi que l'évaluation quantitative des éléments minéraux nutritifs présents et disponibles pour les cultures.

Elle concerne classiquement les mesures suivantes :

• pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
  
• capacité d'échange cationique (CEC)
• calcaire total
• cations échangeables : Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺
• phosphore extractible
• soufre, SO₃ (sulfate et soufre organique disponible)
• oligo-éléments, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo

 

L'analyse chimique

Quelques clés pour comprendre les résultats d'analyse

 

Indicateurs de qualité biologique

L'analyse biologique permet d'évaluer l'évolution du statut organique du sol. Un premier indicateur est le rapport C/N (carbone total sur azote total du sol).

Un rapport C/N < 10 met en évidence une vie microbienne intense qui ne va pas dans le sens de la formation de composés organiques stables.

En complément, il y a la détermination du coefficient de minéralisationminéralisationDéfinition: Transformation de la matière organique qui conduit à la formation de sels minéraux où les éléments fertilisants deviennent solubles et accessibles aux plantes....
K₂ (analyse non disponible en routine), il permet d'élaborer un diagnostic des conditions d'évolution de la matière organique.

On peut enfin mesurer trois compartiments au sein de la matière organique du sol :

1. la Matière Organique Vivante (MOV) ou biomasse microbienne qui regroupe les micro-organismes du sol (bactéries, champignons…). On calcule la quantité de carbone qui est générée par des vapeurs de chloroforme (technique de fumigation-extraction) appliquées sur les organismes vivants. Le carbone organique émis est alors comparé à celui d'un échantillon témoin du sol, non fumigé. Le supplément de carbone extractible est directement proportionnel à la biomasse microbienne présente.
2. la Matière Organique Labile (MOL), qui est la matière organique non vivante, extraite à l'eau chaude sous pression
3. la Matière Organique Stable (MOS), qui résulte de la différence entre la Matière Organique Totale et la somme de Matière Organique Vivante et de la Matière Organique Labile. Ce compartiment est le plus important (75% du total).

 Le carbone fixé par la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
des plantes est la source d'énergie des organismes vivants dans le sol. L'aération du sol, son humidité, son pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
et sa température sont les principales conditions de leur développement.

 

Les indicateurs de l'activité biologique

Les analyses permettent de mesurer soit la quantité, soit l'activité des microorganismes.

• La quantité de la biomasse microbienne est appréciée par la détermination du carbone organique dans la matière vivante de l'échantillon. L'extraction de l'ADN microbien du sol est une autre méthode utilisée en recherche par l'INRA.
• L'activité des microorganismes est appréciée soit par leur respiration correspondant au CO₂ dégagé par l'échantillon de terre, soit par le résultat d'une fonction spécifique comme la nitrification de l'azote ammoniacal par exemple.

Les laboratoires fournissent la méthode de prélèvement et de conservation au froid de l'échantillon à leur adresser.