Dans ces pages nous allons décrire quelques stratégies, comme "Push-Pull", d'utilisation des auxiliaires.

Parmi les auxiliaires, nous allon parler de

• Vers de terre
• Mycorhizes
• Bactéries

 

Comment ne pas parler des vers de terre, infatigable laboureurs dans l'amélioration des sols ! Leur présence augmente significativement l'activité des bactéries et mycorhizes bénéfiques. Il en existe à peu près 3000 variétés connues. Leur taille est très différente. Il existe des longs géants comme Megascolides australis. Comme son nom l'indique, il peut aller jusqu'à 3 mètres de long et vit en Australie (image à droit). En France, on trouve chez la variété Lombricus Montpellierus des individus d'un mètre de long. Ils sont surtout actifs au printemps et en automne quand les températures se situent entre 10°C et 17°C.
En quelques chiffres, une population de 100 individus par m2, peut libérer près de 8 kg d’azote par hectare et par an. Des expériences ont montré qu’une population de vers de terre d'une tonne par hectare peut enfouir dans le sol jusqu’à 20 tonnes de litière dans la couche arable pendant quelques mois d’hiver. Une tonne de vers de terre, soit 4-5 millions d’individus, peuvent produire à peu près 150-200 tonnes d’excréments par hectare et par an et forent un réseau de 9000 km de long, correspondant à un volume de 90 m3. Ils consomment tout le sol en 3-4 ans.

On peut, très schématiquement, les classer sous 3 grandes espèces:

• Anéciques
• Endogés et
• Epigés
  

 

1-Anéciques:
Ce sont des gros vers de terre marrons-rouges voire noirs. On peut noter leur présence par leur signature spécifique sur le sol, les turricules. Il s'agit des tortillons souvent spiraux correspondant à leur déjection. La composition chimique des turricules contient en moyenne 5 fois plus d’azote, 7 fois plus de phosphore, 11 fois plus de potassium, 2 à 3 fois plus de magnésium et 1.5 fois plus de calcium que la terre environnante.
On les appelle également "Lombric". Il en existe à peu près une centaine de variété en France. Les lombrics constituent 80% de la biomasse des vers de terre. Malheureusement, ils ont une fécondité réduite. Ils deviennent adultes au bout de 2 ans et ne pondent que 2 à 10 cocons par an. Ils forment des galeries profondes et verticales qui font respirer la terre d'où le surnom "Ingénieurs Ecosystèmes". Les racines y trouvent non seulement des éléments minéraux mais aussi de l'oxygène et de l'eau ruisselante dans ces cavités. Les anéciques sont des auxiliaires indispensables d'une agriculture seine. Il y a quelques années, les agronomes qui parlaient des vers de terre passaient pour des gentils rêveurs. Néanmoins, les expériences en champs ayant montré à la fois leurs bénéfices économiques ainsi que le confort de culture, l'adhésion de plus en plus d'agriculteurs adoptant une approche "sans ou faible laboure" n'est plus surprenantes.

Leurs glandes calcifères ou glandes de Morren très riche en Ca2+ jouent un rôle très important dans la formation du complexe argilo-humique en liant l'humus et l'argile grâce au Ca2+. C'est grâce à cette fonction que le sol se forme. Un exemple? C'est à cause des vers de terre que les archéologues sont obligés de creuser la terre formée couche par couche par nos amis dans le temps. Nous allons parler en détail dans les pages concernant le "sol" de la formation du sol et les intéractions entre les bactéries, les champignons et les insectes comme les vers de terre.

2-Endogés:
Les endogés sont des vers timides formant la deuxième grande variété écologique. Ils vivent dans le sol en creusant des galeries horizontales. Ils sont apigmentés, de taille variable se nourrissant essentiellement de terre plus ou moins mélangée à la matière organique, de cocons et d'autres vers de terre.

3-Epigés:
Ce sont des vers digesteurs. On les appelle également vers de composte, vers tigre etc. Ils sont de petites tailles et de couleur rouge vif, rouge-marron selon les variétés. En France on trouve souvent des Eisenias andrei ou des Eisenia foetida. Dans les pays anglosaxons on élève également leurs cousins robustes, des Dendrobaenas. Ils se nourrissent des matières organiques des couches superficielles du sol.

 

Voici un témoignage:

 

 

 

Vers de Terre
GROUPES	Anécique	Endogé	Epigé
PROPRIETES	Galeries verticales allant jusqu'à 5m	Galeries horizontales	Galeries proches du surface
IMAGES
EXEMPLES	Lumbricus terrestis, Allobophora longa	Octolasion lacteum, Allolobophora caliginosa, Aporrectodea caliginosa	Lumbricus rubellus, Eisenia fetida, Eisenia andrei,Perionyx excavatus, Dendrobaena veneta etc.
COULEURS	Marron, marron foncé	Peu pigmenté, pâle rosatre	Rouge avec des anneaux oranges, rouge clair
HABITAT	Dans toutes les couches de la terre et dans des trous allant jusqu'à 5m de profondeurs	Dans des galeries horizontales à 5-40cm de surface dans les terres surtout humiques.	En surface sous les feuilles, composte ou résidus organiques.
TAILLE	jusqu'à 3 mètres	jusqu'à 20cm	3-8cm
REPRODUCTION	Faible 2-10 cocons/an	Modérée	Vigoureuse jusqu'à 100 cocons/an
ESPERANCE de VIE	Longue 4-8 ans	Modérée 3-5 ans	Courte 1-3 ans
SENSIBILITE à la LUMIERE	Modérée	Forte	Faible

 

Vous en avez douté ? Voici un film témoignant le travail acharné des chers vers de compostes sur 20 jours à produire du composte à haute teneur d'azote et pleins de bonnes choses :-)

 

 

Cette fois-ci nous vous proposons une aperçu d'une expérience d'un grande intérêt sur des changements structuraux du sol effectués par des vers anéciques et endogés qui a lieu dans la région du Nord de la France, à Estrées-Mons. Si vous avez des sols comme nous l'avons reçu, argileux, compacté et basique (pH 8-8.4) invitez nos amis les vers de terre. La colonisation des sols compactés ne prend que 3 mois. La compaction des sols surtout dans des champs ou les passages fréquent des tracteurs lourds et leur remorque diminue de 40% la population des vers de terre selon les observations du Dr. Yvan Capowiez.

Au bout de 3 mois, une recolonisation prend place. Ce sont surtout les endogés qui peuplent et travaillent une couche superficielle de 7 cm la rendant viable. La formation des galeries verticales grâce aux vers anéciques est plus lente et étalée sur au moins 2 ans.
Nous vous invitons à visiter les résultats sur 2 ans dans le sol en plein champ filmé par la tomographie aux rayons X.

 

(Source: Dr. Yvan Capowiez - INRA UR1115 PSH Unité de recherche Plantes et Systèmes de Culture Horticoles)  

 

 

 

Rhizosphère

L'observation des relations bénéfiques entre des plantes légumineuses et des légumes date de la Grèce antique. Les grecs et les romains, il y a des siècles, utilisaient la rotation légumineuses-légumes pour obtenir des rendements accrus. Dans les années 1880, Hellriegel et Wilfarth ont démontré que l'amélioration des cultures des végétaux suivantes les cultures des légumineuses dépendait de la conversion de diazote atmosphérique en ammoniac, une forme d'azote facilement utilisable par les plantes et par des micro-organismes comme les bactéries rhizobium (ex: R. leguminosarum).
La symbiose entre une plantes et des micro-organismes se réalise par des bactéries et par des champignons microscopiques. Les bactéries sont des procaryotes tandis que les champignons sont des eucaryotes.
Ici, nous allons référer aux bactéries quand nous utiliserons le terme "RHIZOBIA" et aux champignons quand nous utiliserons le terme "MYCORHIZES".

Rhizobia - Nodules
Les bactéries sont surtout logées dans des nodules qui se positionnent sur le chevelu racinaire des plantes légumineuses comme on le voit dans la figure. Cette découverte a inspiré Lorenz Hiltner qui a passé sa carrière à la recherche et le développement des inoculants rhizobiums pour améliorer la productivité des cultures. En 1904, ses recherches lui ont permis de proposer le concept de "rhizosphère".

Ce terme est composé du mot grec "rhiza", ce qui signifie racine et sphère. Hiltner décrit la rhizosphère comme la zone autour d'une racine qui est habitée par une population unique de micro-organismes en symbiose avec des racines.

Grâce aux travaux de Hiltner, l'interaction entre les rhizobiums et les légumineuses a été étudié depuis, élucidant plusieurs facettes des interactions entre les racines et les micro-organismes qui vivent en symbiose dans la zone rhizosphèrique.

Par exemple, le dialogue entre les bactéries et la plante commence d'abord par un signal chimique. Les flavonoïdes sont libérés des racines lorsque la plante maque d'azote. Ce signal induit une réponse chez des bactéries qui envoient des lipo-chito-oligosaccharides à la plante connue sous le nom de "facteurs-Nod (nodulaire)". Les facteurs-nod déclenchent dans les racines, une cascade de processus chimiques. Grâce à ces processus, les racines permettent l'installation des bactéries sur leur parois et ainsi facilitent la formation des nodules formés par des micro-organismes bénéfiques. Les nodules et ses habitants (bactéries) sont très souvent spécifiques à une espèce de plante.

Cette spécificité est tout à fait surprenante car un gramme du sol (environ la taille d'un raisin sec) contient plus d'un milliard de bactéries appartenant à plus de 10.000 espèces différentes dont seulement une infime quantité possède la capacité de cohabiter en symbiose avec une plante donnée.

Mycorhizes

Contrairement à rhizobiums et leurs partenaires de légumineuses, les associations plantes-mycorhizes sont omniprésentes et peu sélectives. On estime que les associations symbiotiques racines-mycorhizes ont eu lieu au début de l'évolution des plantes il y a à peu près 450 millions d'années. L'association bactéries-légumineuses est plus récente et date d'approximativement de 60 millions d'années. Colonisant les racines, les champignons racinaires apportent de l'eau et des minéraux aux plantes (P, Zn, Cu, etc) et reçoivent des racines en retour de substances carbonées.

Comme on peut le constater de la figure (Modifiée de http://cse.naro.affrc.go.jp), la rencontre entre les racines (chevelure racinaire) et les micro-organismes se fait dans la rhizosphère.

Il existe deux grandes catégories d'association mycorhiziennes: endo-mycorhizes et ecto-mycorhize, qui se différencient par leur interface physique avec la plante (Figure).

• Ecto-mycorhizes
  Les ecto-mycorhizes se trouvent principalement en dehors des racines. Les spores développent des bras miniscules pour former un réseau dense appelé le réseau d'Hartig. Les poils de ce chevelu champignonnaire entrent dans les racines et former un revêtement hyphallique (gaine fongique ou manteau formé de hyphes) dense sur la pointe de la racine. Le chevelu champignonnaire (mycellium) ne pénètre pas dans les cellules corticales mais se placent dans des interstices.
  
  
• Endo-mycorhizes
  En revanche, les hyphes des endo-mycorhizes fongique se développent dans le cortex de la racine et pénètrent dans les cellules formant un éventail, une structure fortement ramifiée connue sous le nom de "arbuscule". Dans la nature, des associations fongiques de type endo-mycorhizienne demeurent majoritaires. Le réseau d'Hartig et les arbuscules augmentent la surface de contact entre le champignon et la plante à travers laquelle le transfert des nutriments vers la plante et des substances carbonées vers les champignons se produisent. Contrairement aux ecto-mycorhizes, les endo-mycorhizes sont totalement dépendants des racines pour trouver leur carbone.

Les racines ont une grande importance chez une plante. C'est essentiellement par les racines qu'elle se nourrit. On ne peut imaginer la densité des racines sous nos pieds.
Une racine n'est pas un tube mais composée de kilomètres de petites racines difficilement visible à l'œil. Par exemple, sous un plant de maïs, on peut compter entre 10 et 30 km de racines, de radicelles et de filaments qui interagissent avec le sol. L'environnement proche des racines dans un sol vivant est riche en micro- et macro-organismes composés notamment des champignons et des bactéries. On y voit alors trois acteurs entrant ainsi en relation : les racines, le sol et les organismes qui y vivent. La zone où tout ce petit monde et le sol entre en contact s'appelle rhizosphère. Les racines déterminent les propriétés physico-chimiques de la rhizosphère, surtout par deux actions principales:

• Elles acidifient le sol dans leur entourage en donnant des protons
• Elles larguent des exsudats et des diffusats

L'exsudation est un phénomène de suintement des molécules à partir des racines vers le sol. Les exsudats sont les produits de la photosynthèse descendus vers les racines grâce aux circuits des phloèmes. Les exsudats sont des mucilages composés de 90% de polysaccarides (sucres), de protéines, des acides aminés, des acides organiques, des phénols, des stérols et des vitamines. Les plantes utilisent des processus actifs nécessitant de l'énergie pour libérer des exsudats. Les diffusats sont les produits de la sudation osmotique qui se manifeste lors des déséquilibres de concentration osmotique entre la plante et le sol qui l'entoure.

Ainsi, la rhizosphère est la zone où 10% et 30% de matière organique formée par la photosynthèse passe au sol. Il s'agit alors de l'incorporation très importante de carbone dans le sol. C'est grâce à ces exsudats, les organismes formant la rhizosphère se nourrissent et redonne, en échange aux racines, ce dont elles ont besoin comme des vitamines ou hormones non synthétisées par des plantes.

La rhizosphère est ainsi impliquée dans plusieurs processus:

• Assurer la disponibilité de plusieurs éléments nutritifs et de l'eau pour les racines.
  
• Minéralisation, synthèse et relargage vers les racines des substances très importantes comme des éléments libres, vitamines et hormones.
  
• Assurer la zone racinaire d'un équilibre pour contrôler l'émergence des pathologies racinaires.
  
• Fixation de l'azote soit par voies symbiotiques soit par synthèse des bactéries indépendantes comme les azobacters.
  
  
  

Image à droit montre la différence entre une plante mycorhizée et une plante dépourvue de mycorhizes

 

Une Forme Intéressante de Protection Anti-Pathogènes
N'oublions pas que la vie commune entre les bactéries, les champignons racinaires et des racines est analogue à celle que nous avons dans notre système digestif. Les racines, à leur tour, régulent les populations de micro-organismes par exemple, en libérant des molécules comme des composés phénoliques dont l'action peut être comparée à celle des antibiotiques.

Donc:

• Les mycorhizes avec des kilomètres de mycéliums exercent une pression sur d'autres populations de micro-organismes et régulent ainsi la densité des pathogènes putatives.
  
• Certains champignons mycorhizes font synthétiser et libérer des racines des substances agissant comme antibiotique mais sans effets sur eux-mêmes. Ainsi, une zone de protection préventive est créée.
  
• De plus, certains autres acides comme l'acide jasmonique libérés par les racines grâce aux mycorhizes agissent contre les larves nuisibles.

Les Collemboles dans tout ça

Les collemboles sont de minuscules arthropodes munis de 6 pattes mais pas d’aile. Ils peuplent sont le sol des forêts où l’on en trouve jusqu’à 300 000 individus/m2. Leurs régimes alimentaires sont variés, mais consistent surtout en végétaux ou débris de végétaux.

Ces animaux sont particulièrement utiles pour la vie du sol car ils participent à la fragmentation et au recyclage des végétaux morts. Certains collemboles préfèrent se nourrir des champignons saprophytes que des mycorhizes.

Attirés par des exsudats libérés par des racines et mangeant des champignons saprophytes, ils favorisent la croissance des mycorhizes.

Ce cycle permet une production maximale des exsudats par des racines qui favorise les populations des mycorhizes qui, à leur tour, protègent les plantes, augmentent leur résistance et permettent une croissance considérablement différente que celle des plantes non-mycorhizées.

 

Des insectes, les vers de terre anéciques et épigés, des bactéries et des champignons FABRIQUENT la terre (voir pages "sol").

 

Tableau des plantes très sensibles à la présence des Endo-Mycorhizes

Associations	ENDO-Mycorhizes	Plantes
Abricotier	Figue	Olivier
Acacia	Fraisier	Onion
Ail	Framboisier	Pêcher
Amandier	Fuschia	Poireau
Asperge	Genévrier	Poirier
Aubépine	Géranium	Poivron
Aubérgine	Groseille	Pommier
Avocats	Haricot	Pomme de terre
Bananier	Hibiscus	Prunier
Begonia	Hortensia	Rose
Butternut	Impatients	Souci
Cactus	Kiwi	Sureau
Camellia	Laitue	Tomate
Carotte	Lis	Tournesol
Céleri	Magnolia	Vigne
Cerisier	Maïs	Yucca
Charme	Manioc
Châtaignier	Mélèse
Chèvrefeuille	Melon
Chrysanthème	Mûrier
Citron	Myrte
Citrouille	Noyer
Concombre	Noisettier