3.3. Caractéristiques des composés
humiques du sol
Les composés humiques se présentent comme des
ensembles ou « amas moléculaires », de structure chimique
très complexe résultant de la condensation de divers
composés s'associant au cours de l'humification. Vu leur
diversité, il est difficile d'établir une structure unique.
Divers schémas hypothétiques, susceptible d'expliquer leurs
propriétés, ont été proposés :
- une masse centrale formée de très nombreux
composés condensés, probablement de nature aromatique où
l'azote serait sous les formes cyclique et aminée ;
- des chaines latérales polypeptidiques «
accrochées » à la périphérie de la masse
précédente. L'importance relative des deux ensembles varierait
des acides fulviques aux acides humiques. La complexité de la masse
centrale augmenterait avec le degré d'évolution des substances
humiques.
L'humus a des caractéristiques principales suivantes :
- le caractère colloïdal, au dessus d'une certaine
taille, les amas ne peuvent plus traverser les membranes filtrantes,
- la résistance à la minéralisation, le
noyau est d'autant plus difficilement dégradable qu'il est
polycondensé ;
- l'existence et l'importance de la capacité
d'échange due aux groupements -COOH et -OH ionisables présents en
grand nombre sur les chaines latérales.
- l'évolution possible des acides fulviques en acides
humiques et l'obtention par hydrolyse d'acides fulviques à partir des
acides humiques.
3.4. Décomposition des apports organiques
La décomposition des apports organiques exogène
est définie comme processus de séparation de matériaux
organiques apportés dans le sol en leurs constituants de base (Mustin,
1987). C'est le résultat d'une série de réactions
chimiques qui aboutit à la transformation des composés organiques
complexes en composés minéraux simples (Leclerc, 2003), la
majeure partie de cette décomposition est réalisée par des
microorganismes hétérotrophes. Les
différentes modalités influençant la
décomposition de la matière organique apportée (M.O.A.)
sont liées à l'activité de ces microorganismes (Feller,
1993 ; Chaussoud et Houot, 1993).
Réorganisation
Minéralisation rapide
Matière organique
fraiche
Produit de la
minéralisation
NH4 +, NO3 -, CO2,
PO4H2 -, PO4H--, SO4
Produits résiduels ou
transitoires
Substances humifiées
Minéralisation lente
disponibilité en azote
d'après Chenu, 1999
Figure 1.9: Représentation schématique de
la transformation des composés organiques en composés
minéraux simples
Les substances organiques fraîches ou humifiées
sont dégradées par les microorganismes chimioorganotrophes. Ils
les oxydent pour libérer l'énergie métabolique. Une part
est utilisée par eux-mêmes, une autre est dissipée sous
forme d'énergie. Selon la nature de constituants et les conditions,
trois cas peuvent être distingués :
- Les constituants subissent une oxydation complète,
une partie de carbone est métabolisée et une autre
dégagée sous forme de gaz carbonique (CO2). Une importante
quantité d'énergie est libérée.
- Les constituants sont plus modérément
oxydés. La quantité d'énergie libérée est
plus faible que précédemment et une partie du carbone est
utilisée par les microorganismes. Les composés partiellement
oxydés fournissent des matériaux pour la synthèse
d'humus.
- Les constituants subissent une dégradation encore plus
limitée et les produits résiduels, assez résistants
à la biodégradation, sont des précurseurs humiques
(Chabalier et al., 2006). L'ensemble des réactions biologiques
qui aboutit à la libération des éléments chimique
sous forme minérale constitue la minéralisation brute. Une partie
des éléments minéralisés sont immédiatement
réutilisés par les microorganismes. L'ensemble des
réactions correspondantes est désigné comme l'organisation
ou la réorganisation ; selon que les processus d'organisation brute ou
de minéralisation brute l'emportent, on constate une organisation ou une
minéralisation nette.
3.4.1. Dégradation des substrats carbonés
Les végétaux renferment au moins 50% de carbone.
Certains composés carbonés sont insolubles comme la cellulose,
les hémicelluloses et la lignine, d'autres sont solubles comme les
saccharides ou des composés phénoliques.
3.4.1.1. Dégradation de la cellulose
La cellulose est un polymère du glucose, de formule
(C6H10O5) n (n compris entre 200 et 14000). C'est un constituant
principal des végétaux et en particulier de la paroi de leurs
cellules. La cellulose constitue la molécule organique la plus abondante
sur la terre (plus de 50% de la biomasse) (Klemm et al., 1998). La
décomposition de la cellulose est lente et requiert un ensemble de
cellulase essentiellement d'origine fongique et bactérienne (Parsiegla
et al., 1998). En effet, la biodégradation complète de
la cellulose implique l'action d'une succession de microorganismes. Ces
derniers sont taxonomiquement très variés et agissent en forte
interaction pour conduire à une dégradation de la cellulose.
Cette dégradation donne du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau en
condition d'aérobiose et du dioxyde de carbone, de l'eau et du
méthane en condition d'anaérobiose. La décomposition de la
cellulose est fortement influencée par la disponibilité en azote
du milieu.(Abdelhafid et al., 2000; Francou, 2003).
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