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Modification des propriétés physico-chimiques du sol par les vers de terre endogés géophages: rôle des attributs fonctionnels

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par Yannick Diby Armel BAIDAI
Université Nangui Abrogoua - Master II - Biodiversité 2012
  

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1.3. Impact des vers de terre sur le stockage du carbone organique et de l'azote total du sol

1.3.1. Impact des vers de terre sur les stocks de carbone du sol

Les stocks de carbone dans les traitements évoluent dans la strate 0 - 10 cm selon l'ordre suivant : témoin < D. terraenigrae < H. africanus + D. terraenigrae < M. omodeoi < M. omodeoi + H. africanus + D. terraenigrae < H. africanus = M. omodeoi + D. terraenigrae < M. omodeoi + H. africanus, tandis que dans la strate 10 - 20 cm, ce paramètre évolue selon l'ordre : M. omodeoi + H. africanus < H. africanus + D. terraenigrae < H. africanus < M. omodeoi + H. africanus + D. terraenigrae < témoin = M. omodeoi < D. terraenigrae < M. omodeoi + D. terraenigrae. Ainsi, quelle que soit la strate, les stocks les plus élevés en carbone tendent à être observés dans les traitements où sont présentes les deux espèces M. omodeoi et D. terraenigrae (13,1 #177; 0,77 t C.ha-1 dans la strate 0 - 10 cm et 14,3 #177; 0,35 t C.ha-1 dans la strate 10 - 20 cm). Toutefois ces variations ne sont pas significatives (Fig. 17).

1.3.2. Impact des vers de terre sur les stocks d'azote du sol

Dans la strate superficielle de sol (0 - 10 cm), les stocks d'azote les plus importants ont été enregistrés dans le traitement combinant les trois espèces (1,26 #177; 0,09 t N.ha-1). Tandis que dans la strate 10 - 20 cm, les traitements "M. omodeoi" (1,37 #177; 0,13 t N.ha-1), "M. omodeoi + D. terraenigrae" (1,25 #177; 0,12 t N.ha-1) et "H. africanus + D. terraenigrae" (1,3 #177; 0,14 t N.ha-1), affichent les valeurs les plus élevées pour ce paramètre (Fig. 17). Cependant, l'impact des vers de terre sur les stocks en azote du sol n'a pas été significativement établi par l'analyse statistique.

Figure 17 : Effets de la présence de vers de terre (Te : témoin ; Mo: M. omodeoi ; Dt: D. terraenigrae ; Ha: H. africanus) sur les stocks en carbone organique (a) et en azote total (b) du sol.

2. Discussion

2.1. Impact des vers de terre sur les propriétés physiques du sol

L'importante mortalité des populations de vers de terre dans les mésocosmes semble résulter de la rigueur des conditions climatiques qui ont prévalu dans la zone d'étude pendant la durée de l'expérimentation (Août à Novembre 2009). En effet, cette période remarquablement sèche, a été caractérisée par une pluviosité extrêmement faible (entre 37,8 et 70,9 mm) comparativement aux moyennes des 10 dernières années (variant entre 112,1 et 180,9 mm), et des températures moyennes (entre 25,1 et 26,8°C) relativement élevée par rapport à celles des 10 dernières années (entre 24,6 et 25,6°C). Toutefois, en dépit de leur faible taux de survie, la présence des vers de terre dans les mésocosmes s'est traduite par un profond impact sur les caractéristiques physiques du sol. En effet, les inoculations de vers de terre ont entraîné, quel que soit leur groupe fonctionnel (compactant ou décompactant), une importante stimulation de la vitesse d'infiltration de l'eau dans le sol, particulièrement prononcée dans le cas des traitements « H. africanus » et de « M. omodeoi + D. terraenigrae ». Cependant, de tels résultats ne sont que partiellement conformes avec les observations antérieures de Blanchart, 1990 ; Gilot-Villenave et al., 1996 ; Derouard et al., 1997 ; Blanchart et al., 1999, qui énoncent que la modification du fonctionnement hydrodynamique du sol par les vers endogés géophages est principalement orientée par le groupe fonctionnel auquel appartient l'espèce de ver. Selon ces auteurs, l'activité des vers de petites tailles de la famille des eudrilidae, principaux représentants du groupe des vers décompactants, se traduirait par une augmentation significative de l'infiltration de l'eau dans le sol et une réduction de la capacité de rétention hydrique. A l'inverse, celle des vers à effets compactants tels que M. omodeoi ou D. terraenigrae, serait à la base d'une diminution de l'infiltration de l'eau, au profit de l'augmentation de la rétention hydrique. En effet, si la présence dans le sol de l'eudrilidae à effet décompactant H. africanus, a produit les résultats attendus au niveau de ce paramètre, notre étude a plutôt mis en évidence, à l'inverse des précédentes observations, l'importante contribution que peuvent avoir les vers à effet compactant, dans la stimulation du fonctionnement hydrodynamique du sol. Cette contribution s'exprime à travers une amélioration significative de l'infiltration en présence de ce groupe d'espèces (30 % d'augmentation par rapport au témoin pour M. omodeoi, 29 % pour D. terraenigrae et 46 % pour la combinaison des deux espèces). La stimulation de l'infiltration induite par ce type fonctionnel a été reliée à l'importante production de turricules de ces espèces, comme le suggère les récents travaux de Bottinelli et al. (2010), au Nord Vietnam, avec le ver endogé Metaphire posthuma. En rejetant dans le sol d'importantes quantités de turricules, ces espèces auraient entraîné une importante réorganisation du sol en particules globulaires, aboutissant à une modification de sa porosité structurale, notamment à travers la macroporosité (Blanchart, 1990) et la mésoporosité ou porosité d'assemblage (Hallaire et al., 2000). Cette augmentation de la porosité induite à la fois par les activités de forage, de consommation de terre et de production de turricules par les vers de terre, a été décrite comme un des processus majeurs aboutissant à l'amélioration de la conductivité hydraulique du sol (Francis et Fraser, 1998). Les résultats de cette étude révèlent ainsi, que les galeries et macropores ouverts par les vers de terre ou « biopores » constitueraient, indifféremment de l'espèce ou du groupe fonctionnel, des voies préférentielles d'infiltration et d'écoulement des fluides dans le sol, à la base d'une amélioration subséquente de la perméabilité du sol.

Relativement à la stimulation du fonctionnement hydrodynamique, ces travaux ont également mis en évidence, une augmentation significative de la résistance à la pénétration du sol induite par la présence des espèces D. terraenigrae et M. omodei (plus de 75 % d'élévation du niveau de compaction induit par l'espèce D. terraenigrae, dans la strate 0 - 10 cm). Cette modification de l'état mécanique du sol résulte du réarrangement de la structure initiale du sol en une structure agrégée majoritairement constituée de turricules décrits par Decaëns et al. (2001), comme des agrégats coalescents et très compacts. Whalley et al. (1995) ont montré que la compaction du sol entraînait des conséquences négatives sur la croissance des plantes cultivées, conduisant à long terme, à une réduction des rendements des cultures et de la biodiversité du sol. Cependant, les résultats de notre étude révèlent que l'introduction de H. africanus, permet de réduire de 30 à 60 % les effets compactants des espèces M. omodeoi et D. terraenigrae, en particulier dans la strate 10 - 20 cm, où s'est principalement concentrée l'activité des différentes populations de vers de terre. Barré et al. (2009) rapportent des résultats similaires en Australie, où ils ont démontré que l'activité des communautés de vers de terre permettait de ramener des sols avec différents niveaux de compaction, à des états structuraux intermédiaires plus stables et favorables à la croissance des plantes. La présence simultanée d'espèces de vers de terre appartenant aux deux groupes fonctionnels, apparaît ainsi, comme un facteur déterminant dans le maintien et la régulation du niveau de compaction du sol. Ce fait souligne le caractère synergique et complémentaire de l'activité de ces deux groupes de vers de terre sur la régulation de la structure du sol, antérieurement évoqué par Blanchart (1990), Blanchart et al. (1997), Derouard et al. (1997) et Blanchart et al. (1999).

Cette expérimentation confirme en outre, le rôle prépondérant des vers endogés géophages à effets compactants dans les processus de macroagrégation du sol, précédemment mis en évidence par des travaux antérieurs (Gilot-Villenave et al., 1996; Blanchart et al., 1997; Blanchart et al., 1999 ; Coq et al., 2007, Loranger-Merciris et al., 2008 ; Eltaif et Gharaibeh, 2009). En effet, l'activité des acanthodrilidae M. omodeoi et D. terraenigrae a engendré une augmentation du pourcentage de macroagrégats de 3 à 10 fois supérieure à celle intervenant naturellement dans les mésocosmes. Ces résultats sont conformes à ceux de Coq et al. (2007), qui ont mis en évidence une augmentation d'une ampleur similaire (2,5 fois supérieure au sol témoin), induite par Pontoscolex corethrurus, dans un dispositif expérimental très proche de celui de notre étude. La modification de la macroagrégation du sol induite par M. omodeoi et D. terraenigrae, s'est traduite par une augmentation subséquente du diamètre moyen pondéral (MWD) dans les sols inoculés avec ces espèces (variant entre 1,32 et 2,09 mm selon la strate et le traitement considéré). Un pattern similaire a été observé par Eltaif et Gharaibeh (2009), en mésocosmes, avec le ver endogé géophage Allobophora caliginosa. L'augmentation du MWD, indice fréquemment utilisé dans l'estimation du niveau de stabilité structurale du sol (Kemper et Rosenau, 1986 ; Jouquet et al., 2008 ; Paul et al., 2008), indique le potentiel des vers compactants dans le processus de stabilisation de la structure du sol, à partir de la production d'agrégats biogéniques globulaires. Toutefois, une augmentation excessive de la proportion de macroagrégats du sol, est susceptible d'entraîner des effets négatifs sur la croissance des plantes (Rose et Wood, 1980). La réduction de la macroagrégation enregistrée dans les traitements plurispécifiques incluant l'espèce H. africanus, souligne l'implication de cette espèce dans les phénomènes de désagrégation des sols et sa capacité à maintenir l'agrégation du sol à des niveaux adéquats (Blanchart, 1990 ; Nooren et al., 1995 ; Derouard et al., 1997 ; Blanchart et al., 1999).

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"I don't believe we shall ever have a good money again before we take the thing out of the hand of governments. We can't take it violently, out of the hands of governments, all we can do is by some sly roundabout way introduce something that they can't stop ..."   Friedrich Hayek (1899-1992) en 1984