Influence de l’arbuste Piliostigma reticulatum sur le fonctionnement biologique d’un sol cultivé en mil
Thèse soutenue le 28 avril 2014 à l'Université Cheick Anta Diop (UCAD)
Document de thèse
En zone soudano-sahélienne, les arbustes présents dans le paysage sont souvent utilisés par les populations locales, y compris en agriculture. En intégrant ces arbustes au sein des systèmes de culture, il est possible d’intensifier les processus écologiques pour améliorer la productivité primaire (principe d’intensification écologique). Notre hypothèse est que l’arbuste local Piliostigma reticulatum permet d’optimiser le biofonctionnement d’un sol cultivé en mil, en s’appuyant sur les interactions biologiques (microorganismes et nématofaune) impliquées notamment dans la fourniture de nutriments.
Notre étude porte sur les communautés microbiennes (abondance-activités-diversités fonctionnelle et génétique), les communautés de nématodes (guildes fonctionnelles), et le réseau trophique développé par ces communautés au sein du sol. L’échantillonnage a été réalisé dans l’horizon superficiel du sol (0-10 cm) de quatre modalités choisies dans un dispositif expérimental existant (Nioro-du Rip, Sénégal) : i) sol nu (traitement de contrôle, noté C) ; ii) mil lorsqu’il est cultivé seul (traitement M, mil) ; iii) touffe arbustive (traitement P, Piliostigma reticulatum), et iv) association mil et arbuste avec une gestion des résidus de recépage de l’arbuste sous forme de mulch (traitement M+P). Par ailleurs, une expérimentation en conditions contrôlées permet d’appréhender l’impact de l’apport des résidus de P. reticulatum sur une population de nématode phytoparasite de l’espèce Helicotylenchus dihystera.
Sous la canopée de l’arbuste, le sol présente de plus fortes teneurs en éléments (notamment en azote minéral) (traitement P vs. C), une augmentation significative de l’activité catabolique des microorganismes (technique MicroResp™, notamment celle liée au tréhalose connu par ailleurs pour son rôle dans la fermeture des stomates) et une modification de la structure des communautés de microorganismes et de nématodes. Dans le sol de la culture du mil associant l’arbuste et le mulch (M+P), les teneurs en azote minéral sont plus élevées ainsi que certaines activités enzymatiques (uréase, arylsulfatase et déshydrogénase) et l’activité catabolique de l’acide protocatéchique (acide phénolique). Les résultats ont également montré une modification de la structure et de la diversité de la communauté bactérienne totale alors que pour les champignons, seule la structure est impactée par la gestion de P. reticulatum dans le système cultivé. La structure des assemblages de nématodes est affectée à travers une augmentation significative des nématodes bactérivores et une baisse significative des nématodes phytoparasites, notamment la famille des Hoplolaimidae. Notre étude en conditions contrôlées confirme l’effet nématicide des résidus de P. reticulatum sur Helicotylenchus dihystera. L’analyse des réseaux trophiques du sol basée sur la nématofaune montre pour le traitement M+P une augmentation du niveau d’enrichissement (indicateur de la disponibilité en éléments nutritifs) et de la complexité de la chaine trophique.
La gestion de P. reticulatum dans le système cultivé affecte le réseau tropique du sol (plus de nématodes bactérivores et moins de phytoparasites) et conduit à une intensification des processus écologiques impliqués dans le cycle de l’azote, et possiblement à une inhibition de la nitrification