Les sols et la vie souterraine
Des enjeux majeurs en agroécologie
Jean-François Briat, Dominique Job, coordinateurs
Éditions Quae
Remerciements7
Préface9
Introduction11
Chapitre 1. Le sol habitat : environnement physicochimique et conditions de développement des différents organismes présents dans le sol17
Le sol, genèse et évolution : création d'un habitat17
Implications au plan physicochimique18
La structure du sol, habitat pour les êtres vivants21
Conclusion26
Chapitre 2. Localisation des matières organiques et des activités microbiennes : conséquences pour le fonctionnement du sol29
Biodégradation des matières organiques : de multiples facteurs30
Les processus à l'échelle microscopique affectent les flux à une échelle macroscopique, voire globale36
Conclusion37
Chapitre 3. Couplages et contrôles des cycles du carbone et de l'azote par les communautés microbiennes dans les sols cultivés43
Les mécanismes mis en jeu44
Quelles options envisager pour l'évolution des systèmes cultivés ?56
Conclusion59
Chapitre 4. La richesse des communautés microbiennes des sols, un trésor inestimable65
Les sols, réacteurs bio-physicochimiques65
Les sols, réservoirs de microorganismes aux activités multiples67
Les microorganismes des sols, clés des recyclages biogéochimiques, agents de fonctions essentielles des sols70
Les sols abritent des systèmes biologiques hautement régulés71
Les sols, habitats de biosystèmes adaptés72
Pourquoi nos connaissances des communautés microbiennes et des conditions de leur activité sont-elles encore si réduites ?73
Les connaissances à développer pour mieux valoriser les organismes du sol et leur potentiel génétique75
Conclusion76
Chapitre 5. Modélisation de la croissance des cultures considérant l'hétérogénéité physique et spatiale du sol81
Expérimentations au champ82
Modélisation couplant sols-végétation-atmosphère82
Conclusion85
Chapitre 6. Impact des invertébrés sur les fonctions des sols et leurs applications dans les systèmes sol-plante89
Les sols, milieux vivants89
Implications de la faune du sol pour la production primaire94
Piloter la biodiversité des sols ?115
Chapitre 7. Les relations trophiques microfaune-bactéries rhizosphériques-mycorhizes : quel rôle dans le recyclage des nutriments (N et P) ?133
La plante et son environnement biologique dans le sol133
Le cycle de l'azote et effet des composants biologiques sur la nutrition azotée des plantes140
Cycle du phosphore et effet des composants biologiques sur la nutrition phosphatée des plantes146
Conclusion150
Chapitre 8. Effets en surface avec impacts sous surface : réponse de la rhizosphère d'arbres forestiers à une exposition élevée à l'ozone troposphérique155
Effets de l'O3 dans le sol158
Interactions O3/sécheresse160
Modèle expliquant les effets sols de l'O3161
Nouvelles connaissances sur la réaction de l'arbre adulte à l'O3164
Signification écologique et conclusions166
Chapitre 9. Mise en place d'outils et de bio-indicateurs pertinents de la qualité des sols175
Un intérêt croissant pour les sols et leur composante biologique176
Des outils classiques complétés par de nouvelles approches177
Construction de référentiels d'interprétation184
De l'indicateur à la fonction et aux services écosystémiques potentiels192
Acceptabilité et compréhension des bio-indicateurs195
Sélection d'indicateurs pertinents pour évaluer la qualité des sols200
Conclusion202
Chapitre 10. Compréhension et valorisation des interactions entre plantes et microorganismes telluriques : des enjeux majeurs en agroécologie207
Des progrès majeurs dans les stratégies et les méthodes d'analyse de la biodiversité tellurique et des interactions plantes-microorganismes208
Recrutement du microbiote rhizosphérique par la plante hôte211
Des interactions à bénéfices réciproques212
Les interactions plantes-microorganismes dans les agroécosystèmes215
Conclusions et perspectives217
Chapitre 11. Les associations mycorhiziennes dans les sols : pour une meilleure maîtrise de la production végétale223
La symbiose mycorhizienne224
La valorisation de la symbiose mycorhizienne en agriculture227
Conclusion231
Chapitre 12. Mécanismes cellulaires et moléculaires et ingénierie écologique des mycorhizes à arbuscules237
Introduction : mycorhizes à arbuscules et services écosystémiques237
Mécanismes sous-jacents aux échanges de nutriments dans la mycorhize à arbuscules238
Régulation des protéines de transport impliquées dans les échanges trophiques de la mycorhize à arbuscules247
Réseaux mycéliens communs249
Ingénierie écologique des mycorhizes à arbuscules251
Conclusion252
Chapitre 13. Orienter les communautés et populations microbiennes telluriques via l'utilisation de plantes à exsudation modifiée255
La rhizosphère, lieu privilégié d'échanges entre microorganismes et végétaux256
Orienter les populations et les communautés microbiennes de la rhizosphère256
Vers une nouvelle vision des interactions entre plantes et microorganismes associés265
Chapitre 14. Orienter les communautés et les populations microbiennes telluriques via l'utilisation de biostimulants perturbant la communication moléculaire bactérienne271
La lutte biologique utilisant les microorganismes du sol271
De l'intérêt d'être à l'écoute des communications microbiennes274
Comment perturber la communication des bactéries pathogènes ?275
Biostimulation de la dégradation des signaux de quorum sensing276
Un agent bactérien capable d'une dégradation efficiente des signaux de quorum sensing277
Transfert d'échelle et application en sols279
Perspectives281
Chapitre 15. Défis et perspectives pour l'utilisation de la fixation biologique de l'azote en agriculture285
L'addiction de l'agriculture à l'azote285
La fixation symbiotique de l'azote, pierre angulaire d'une future agriculture durable287
Utilisation d'endophytes diazotrophes comme bio-inoculant288
La production de la nitrogénase dans des organites végétaux : les « nitroplastes »290
L'organogenèse de nodosités chez des plantes de grande culture292
Conclusion299
Chapitre 16. Communication entre les partenaires dans la symbiose mycorhizienne à arbuscules305
Les strigolactones : des molécules de signalisation aux multiples fonctions306
Émission de strigolactones et de Myc-LCO : monologues ou dialogue ?314
Conclusions et perspectives315
Liste des auteurs322