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

INTRODUCTION

La structure du sol constitue un facteur déterminant de son fonctionnement des sols, de sa capacité à supporter la vie et à affecter la qualité de l'environnement, particulièrement à travers la séquestration du carbone et l'amélioration de la qualité de l'eau (Bronick et Lal, 2005). Elle a une contribution vitale dans la production durable d'aliments et le bien-être de l'ensemble de la société. De fait, elle peut être considérée comme un concept qualitatif ou un indice de qualité, faisant référence à une propriété intégrative du sol (Amézketa, 1999). Sa définition la plus acceptée est celle de Dexter (1988) qui en restant certes, très générale, prend néanmoins, en compte ses aspects aux diverses échelles d'organisations : « La structure du sol est l'hétérogénéité spatiale des différents constituants ou propriétés du sol ». Dexter (1988) assimile donc la structure à l'arrangement des particules ou des propriétés aux différents niveaux d'analyse du sol. Cet arrangement résulte d'une conjonction de nombreux facteurs biotiques et abiotiques.

Parmi les causes biologiques, l'activité « d'ingénieurs de l'écosystème » assurée par les vers de terre est depuis longtemps, reconnue comme l'un des processus les plus importants de formation et d'évolution des sols (Darwin, 1881; Blanchart, 1990; Lavelle et al., 1994; Blanchart et al., 1997; Blanchart et al., 2004). Par leurs activités mécaniques et métaboliques, les vers de terre affectent profondément les différents aspects de la structure physique du sol, et modifient la distribution, la disponibilité et l'accessibilité des éléments nutritifs dans le sol (Lee, 1985 ; Decaëns et al., 2001 ; Tapia-Coral et al., 2006).

Les effets de ces organismes sur les processus du sol varient considérablement avec l'importante diversité biologique, écologique et fonctionnelle qui les caractérise (Blanchart, 1990 ; Blanchart et al., 1999 ; Sheehan et al, 2006 ; Ernst et al, 2009). Cette diversité a permis de les classifier en différentes catégories écologiques (Bouché, 1971 ; Bouché, 1977 ; Lavelle, 1981). On distingue ainsi, les espèces épigées, endogées et les vers anéciques. Ces catégories se singularisent par une grande variété de réponses et d'effets potentiels induits sur les propriétés physiques, chimiques et sur le fonctionnement général du sol. Cependant, leur influence sur l'aspect physique du sol reste principalement modulée par les propriétés spatiales des galeries élaborées par les vers (Ehlers, 1975 ; Lee, 1985 ; Chan, 2004), et la morphologie des structures biogéniques qu'ils produisent (Blanchart et al., 1997; Lavelle et al., 1997; Hallaire et al., 2000).

Ainsi, depuis plusieurs décennies, deux groupes fonctionnels majeurs de vers de terre, différenciés selon le type de turricules rejetés, ont été identifiés dans les savanes humides : les espèces compactantes et les espèces à effet décompactant. Les vers compactants produisent des turricules de type globulaire, composés de sous-unités coalescentes, caractérisées généralement par un haut niveau de stabilité à l'inverse des turricules granulaires produits par les formes décompactantes. Ces derniers consistent en une accumulation de petites et de fragiles boulettes fécales à texture fine et facilement désagrégeable (Lavelle, 1978 ; Nooren et al., 1995). Les rôles complémentaires de ces deux groupes fonctionnels dans la régulation de la structure des sols de savanes de Lamto, en moyenne Côte d'Ivoire ont été confirmé par des études en mésocosmes (Blanchart et al., 1997). En soulignant le rôle de ces deux groupes dans la restauration de la structure macro-agrégée de sols déstructurés de savanes, ces auteurs ont montré que dans les sols naturels, leur activité synergique constitue un phénomène fondamental des processus de régulation et de maintien de la structure des sols. Des effets synergiques analogues ont été décrits par Sheehan et al. (2006), entre vers endogés et anéciques au niveau de la régulation des caractéristiques chimiques du sol, notamment au niveau de la teneur en nitrate. Ces effets se manifestent à travers une protection et une stabilisation de l'azote au sein des turricules de certaines formes, s'opposant à l'intense dénitrification intervenant à l'intérieur des turricules des autres espèces et qui aboutissent conjointement à la régulation de la teneur en nitrates du sol.

La pluralité caractéristique des effets des vers de terre sur les différents paramètres du sol illustre ainsi, l'influence complexe de ces organismes sur le fonctionnement du sol. Néanmoins, en dépit de leur importance vraisemblable dans le fonctionnement et la production durable des agroécosystèmes, l'hétérogénéité singulière qui caractérise les interactions entre les communautés de vers de terre et la structure physico-chimique du sol est restée relativement peu abordée par la littérature scientifique qui la relie classiquement à deux moteurs principaux : le groupe fonctionnel et la catégorie écologique du ver étudié.

Cette étude constitue un préalable aux perspectives d'utilisation des vers de terre comme biofertilisants dans les systèmes agricoles à faibles intrants répandus dans les pays en voie de développement. Elle vise principalement, à établir les relations qui existent entre les différents attributs fonctionnels de vers de terre, les paramètres physico-chimiques et le fonctionnement du sol. Elle est guidée par une conjecture générale découlant des observations antérieures de Schrader et Zhang (1997), Flegel et al. (1998) et de Loranger-Merciris et al. (2008), qui formule que la régulation de la structure physique et des propriétés chimiques du sol dans les agroécosystèmes résulteraient de la diversité des traits phénotypiques déterminant le rôle des vers de terre (ou attributs fonctionnels) présents dans le sol. La vérification de cette hypothèse s'est basée sur l'évaluation en conditions semi-naturelles, des impacts à court terme de l'activité de trois espèces tropicales de vers de terre endogés (Hyperiodrilus africanus, Millsonia omodeoi et Dichogaster terraenigrae) caractérisées par des exigences alimentaires et des groupes fonctionnels distincts, sur la structure du sol, ses propriétés hydrodynamiques et la séquestration de la matière organique du sol. Elle s'est plus spécifiquement articulée autour de deux axes distincts  (i) l'évaluation de l'influence des différentes espèces de vers de terre seules ou en association, sur des propriétés déterminant le niveau et l'état de structuration physique des sols, tels que le fonctionnement hydrodynamique (à travers notamment, l'estimation de la dynamique de l'infiltration de l'eau), le niveau de compaction, et la granulométrie ; (ii) l'estimation de la capacité des vers de terre à stocker le carbone organique et l'azote total dans les agroécosystèmes.

I. REVUE DE LITTERATURE

1. Modification des propriétés physiques et de la morphologie du sol par les vers de terre géophages