Evaluation de la capacité de nitrification d'un sol sableux de Kinshasa: une contribution à l'étude de la dynamique de l'azote dans le sol

Tableau 2 : Caractéristique des bactéries nitrifiantes

espèce	Morphologie cellulaire Taille	Reproduction	Mobilité	Cytomembranes	Habitats
Nitrosomonas	Bacille ; 0,8-1,0 x 1,0-2,0 um	Scission binaire	#177;1 ou 2 flagelles subpolaires	Périphériques, lamellaires	Sols, égouts, eaux douces, marines
Nitrobacter	Bacille ; 0,6-0,8 x 1,0-2,0 um	bourgeonnement	#177;1 flagelle polaire	Calotte polaire et vésicules aplaties à la périphérie de la cellule	Sols, eaux douces, marines

Source : Prescott, Hartley, Klein : Microbiologie, éditions De Boeck Université

Les bactéries nitrifiantes (les Nitrosomonas et les Nitrobacter) présentent des exigences écologiques très strictes : in vitro, elles sont aérobies et neutrophiles ; mais dans le sol, l'interaction de divers processus physico-chimiques et biologiques leur permet de se développer à des pH moyens inferieurs à 6,0 ou même 5,0.

L'activité de bactéries nitrifiantes est proportionnelle à la concentration en azote ammoniacal, et inversement proportionnelle à celle de nitrite (rétrocontrôle). Cette activité est fortement ralentie en dessous de 5° C et optimale entre 30 et 35° C (Van Burg et al, 1982).

Dans les sols acides, la nitrification peut être réalisée par des organismes hétérotrophes (champignons, actinomycètes et autres bactéries comme l'Aspergillus flavus). On parle de nitrification hétérotrophe. Ces organismes oxydent les composés azotés réduits (incluant l'azote organique) en NO₃^-. Ces organismes ont des exigences écologiques moins stricts que les autotrophes, mais le rendement est bien inférieur.

II.2.2.4. Facteurs influençant la nitrification

Les bactéries nitrifiantes sont très sensibles aux conditions du milieu dans les quelles ils vivent. Leur croissance et les enzymes qu'ils produisent pour catalyser chaque stade de la séquence de nitrification de l'azote, subissent l'influence des facteurs du milieu.

Les quelques facteurs, parmi ceux qui conditionnent la vie des bactéries nitrifiantes que nous avons citées dans ce travail ne constituent pas une liste exhaustive.

a. Aération (l'oxygène)

La nitrification est un processus d'oxydation enzymatique. Les organismes nitrifiants ont fortement besoin d'oxygène (O₂) pour leur vie (ils sont aérobies). En effet, l'oxygène est exploité comme accepteur ultime d'électrons, par les bactéries nitrifiantes, pour réaliser les réactions de la nitrification.

Nous pensons qu'un labour à des moments favorables pourrait offrir de bonnes conditions pour l'activité des microorganismes nitrifiants et c'est également le moyen de doper l'horizon travaillé en éléments minéraux.

b. Disponibilité de l'ammonium (NH₄⁺)

L'assimilation microbienne d'ion NH₄⁺ diminue la disponibilité de ce dernier pour les nitrifiants et donc réduit la nitrification. La disponibilité des ions ammoniums dépend, pour ANDRIANARISOA (2009), de l'assimilation microbienne ou racinaire (qui consomme de l'ion NH₄⁺), alors que la production d'azote ammonium dans un sol donné est fortement liée aux teneurs de ce sol en azote.

c. Température

La température joue un double rôle, sur la croissance des microorganismes et sur les enzymes qu'ils produisent.

Pour HAYNES (1986) cité par ANDRIANARISOA (2009), la nitrification est sensible à la température. Elle se produit, la plupart du temps, entre 5 et 40°C, son optimum se situant entre 25 et 35°C.

Il est a noté que la nitrification hétérotrophe, peut aller jusqu'à 50 voire 60°C.

d. Structure et Teneur en eau du sol

La quantité d'eau présente dans le sol constitue un facteur important pour la nitrification de l'azote. A l'absence de l'eau, la nitrification est inhibée.

Il faut signaler que l'eau du sol qui ne se trouve pas à l'état libre, y est soumise aux forces de rétention suivantes : forces matricielles (qui provient de l'attraction des molécules d'eau sur les particules solides et du phénomène de capillarité) et forces osmotiques (résultant de la présence dans l'eau du sol de substances dissoutes). La combinaison de ces deux forces s'appelle  « Potentiel Hydrique ».

Selon MALHI et McGILL (1982), le maximum de nitrification se manifeste à un potentiel hydrique de -10 à -30kPa (pF 2 à 2.5). À 0 kPa, la nitrification est absente ou très faible à cause de l'absence d'oxygène causée par l'excès d'eau.

La nitrification diminue quand le potentiel hydrique diminue. En dessous d'un potentiel hydrique de -15000kPa (très sec), l'activité des organismes nitrifiantes est inhibée.

Quand le sol est réhumidifié, il y a une augmentation soudaine de la minéralisation et de la nitrification.

e. pH

Le pH du sol est un facteur capital qui affecte la nitrification. Le pH optimal donné dans la littérature pour la nitrification varie entre 7 et 9 (BOUGARD, 2004).

Plusieurs études prouvent que la nitrification s'amplifier quand le pH du sol croit (Tacon, 1976 ; Li et al, 2007 ; Pietri et Brookes, 2008) cités par Andrianariaoa (2009).

Il a été généralement rapporté que la nitrification est faible à pH acide car, les bactéries nitrifiantes sont sensibles à l'acidité (DE BOER et KOWALCHUK, 2001).

f. Composés toxiques

La nitrification est inhibée par une large variété de composés. Martin (1979) cite spécialement les métaux lourds (le cuivre, le nickel, le cobalt, le zinc et le chrome), les amines, les phénols, les composés cycliques azotés et les composés contenant le groupe SCN.

L'auteur souligne cependant, que tous ces composés ne sont pas inhibiteurs aux mêmes concentrations et il faut noter que les micro-organismes nitrifiants possèdent une forte capacité d'adaptation.

g. Les engrais

Les engrais apportés au sol procurent à ce dernier des sels de tous genres et même des oligoéléments, ce qui active la nitrification. C'est pourquoi, l'apport surabondant d'un élément entre N, P et K, au détriment des autres, risque de compromettre les autres phases de la minéralisation de l'azote. BUCKMAN et BRADY cités par ABDALA, 1979 ne renseignent que l'application des quantités considérables d'azote ammoniacal sur des sols basiques à pour effet de retarder la deuxième phase de la nitrification. Dans ce type de sol, les effets nuisibles peuvent également résulter de l'application d'un composé tel que l'urée qui apporte des ions NH₄⁺ dans le sol par hydrolyse.