Archaea's Role in Soil Health

Le rôle d'Archaea dans la santé du sol

Que sont les archées ? Que font-ils pour améliorer la santé de mon sol? Voici un indice : ce sont des organismes unicellulaires qui recyclent les nutriments du sol, entre autres fonctions. Regardons le monde microscopique étonnant du phylum des archées.

Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que les archées étaient des bactéries qui ne vivaient que dans des environnements extrêmes.

Vraiment extrême; évents hydrothermaux, sources chaudes, pergélisol, environnements hautement salins, acides ou anaérobies.

Mais en 1977, Carl Woese, un microbiologiste américain, a découvert que les archées présentaient de nombreuses différences avec les bactéries et se trouvaient dans tous les environnements, y compris vos champs ou votre verger. Ils sont si différents qu'ils ont leur propre branche de l'arbre de vie phylogénétique.(1)

Les archées sont le 3ème microorganisme le plus abondant au monde et les scientifiques découvrent encore de nouvelles espèces. Ce sont des micro-organismes dans votre sol , les entrailles des mammifères (y compris nous, les humains), et dans les environnements les plus extrêmes de la planète. Il s'agit d'un domaine d'études en pleine expansion. Mais qu'est-ce que tout cela a à voir avec la productivité de votre sol ? Une bonne question, mais avant de pouvoir répondre, nous devons nous mettre d'accord sur les caractéristiques déterminantes d'un sol sain.

Comment définir un sol sain ?

Le sol, tel que défini par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture "… est la capacité du sol à fonctionner comme un système vivant, avec des limites d'écosystème et d'utilisation des terres, à maintenir la productivité des plantes et des animaux, à maintenir ou à améliorer la qualité de l'eau et de l'air, et promouvoir la santé des plantes et des animaux Des sols sains maintiennent une communauté diversifiée d'organismes du sol qui aident à contrôler les maladies des plantes, les insectes et les mauvaises herbes nuisibles, forment une association symbiotique bénéfique avec les racines des plantes, recyclent les nutriments essentiels des plantes, améliorent la structure du sol avec des répercussions positives sur l'eau du sol et la capacité de rétention des éléments nutritifs, et finalement améliorer la production agricole » (FAO 2008).

Cette définition peut être ressentie par vous lorsque vous marchez à l'extérieur et que vous voyez de nombreuses couleurs de vert différentes provenant de plusieurs espèces d'arbres, d'arbustes et de plantes. Lorsque vous entendez le bourdonnement de nombreux insectes, le gazouillis des oiseaux. Quand tu sens l'air après une pluie, le parfum des arbustes sauvages. Lorsque vous entrez dans votre champ avec une pelle, creusez un peu de terre et sentez-la, touchez-la, goûtez-la et voyez les vers de terre et autres arthropodes visibles à l'œil nu. Il y a de fortes chances que vous ayez un sol sain s'il sent, sent, goûte et a l'air bien.

Un sol sain contient des milliards de micro-organismes et est riche en matière organique . C'est un écosystème incroyable qui réagit aux événements météorologiques, aux saisons et même aux cultures particulières que nous plantons. Si nous le traitons bien en ne labourant pas ou en n'appliquant pas de produits synthétiques, il répond en nous donnant des récoltes abondantes, de belles forêts et une myriade d'organismes microscopiques et visibles à l'œil nu. Certains de ces micro-organismes sont des archées, des micro-organismes unicellulaires très utiles pour la santé du sol.

Comment les archées profitent-elles à votre sol ?

La famille des archées compte des membres qui peuvent vivre dans n'importe quel environnement et peuvent utiliser de nombreuses sources d'énergie organiques et inorganiques différentes. Les scientifiques estiment que jusqu'à 10 % des micro-organismes des sols tempérés sont des archées(2). La partie de votre champ qui retient l'eau plus longtemps en été devient inhospitalière pour les micro-organismes aérobies, de sorte que les archées anaérobies se déplacent et recyclent les nutriments. La rhizosphère autour des racines de vos plantes peut devenir anaérobie lorsque le biote du sol consomme de l'oxygène plus rapidement qu'il ne peut être recirculé. Cela peut être dû à une humidité localement élevée ou, en particulier dans les sols argileux, au compactage. Archaea à nouveau à la rescousse !

Les archées sont également dans vos champs pendant les chaleurs de l'été. Les espèces d'Archaea peuvent vivre dans des conditions aérobies ou anaérobies. Leur polyvalence est un avantage pour la santé de votre sol.

"Les archées améliorent la santé des plantes en favorisant la croissance, y compris la résistance, et en augmentant la tolérance au stress abiotique. Le cycle des nutriments (N, C, P et S) et la production de sidérophores par les archées pourraient fournir des nutriments qui soutiennent et favorisent la croissance des plantes."

"Les composés organiques volatils (COV) encore non identifiés des archées déclenchent la croissance des plantes et induit une résistance systémique… Les signatures fonctionnelles pour la résistance au stress oxydatif et la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) suggèrent que les archées pourraient protéger les plantes dans des conditions de stress abiotiques." (2)

Cela signifie que les archées pourraient être très bénéfiques pour maintenir, voire augmenter, la productivité de votre ferme. Archaea travaille sur plusieurs fronts en même temps.

Archaea utilise plusieurs sources d'énergie pour la santé du sol

Archaea s'est adapté à presque tous les extrêmes de la planète et apporte cette adaptabilité à vos champs. Certaines archées, les photoautotrophes, utilisent la lumière du soleil comme source d'énergie et le dioxyde de carbone comme source de carbone. Leur processus énergétique n'est pas photosynthétique, ils ne créent donc pas d'oxygène à partir du processus. D'autres archées utilisent des produits chimiques inorganiques (tels que le soufre ou l'ammoniac) comme source d'énergie et sont appelées chimiotrophes. Certaines archées fixent même le carbone provenant de sources inorganiques. Les autotrophes utilisent le CO2 de l'atmosphère comme source d'énergie, fixant efficacement le carbone dans le sol. L'adaptabilité des archées pourrait s'avérer précieuse à l'avenir.

Les bactéries aiment un environnement chaud, humide, riche en protéines, au pH neutre ou légèrement acide. Il existe quelques exceptions, mais les nombreuses espèces d'archées peuvent gérer presque tous les environnements. Si vous avez un sol salin ou sodique, les archées peuvent vous aider à le rendre sain. Au fur et à mesure que votre sol change, les espèces de micro-organismes changent également. La santé du sol dépend de l'équilibre des micro-organismes, y compris les bactéries et les archées.

Les archées sont des cycleurs de nutriments efficaces pour la santé de vos plantes et de votre sol

Les plantes et le sol obtiennent les nutriments sous les formes les plus bénéfiques pour une santé optimale. Les archées fonctionnent souvent en tandem avec des bactéries pour décomposer les nutriments du sol en formes disponibles pour les plantes. La plupart des cycles des nutriments archéens se produisent dans la rhizosphère des plantes. Les archées nouent des relations avec d'autres micro-organismes et sont mutualistes, augmentant l'efficacité de l'ensemble.

L'azote est crucial pour la croissance des plantes. La majeure partie de l'azote du sol est sous forme d'ammonium et de nitrate, et non sous des formes assimilables par les plantes. Les archées oxydent l'ammoniac en nitrite qui est ensuite oxydé par les bactéries en nitrate pour l'absorption par les plantes. Étant donné que ce processus se produit principalement dans la rhizosphère de la plante, les nutriments peuvent être facilement absorbés par la racine de la plante.

Le phosphore est un autre élément important pour la santé des plantes. Les archées et les plantes peuvent solubiliser l'orthophosphate à partir de phosphore organique, mais les archées se sont avérées plus efficaces dans le processus. Cela signifie que le phosphore de votre sol pénètre dans vos plantes sans que vos plantes aient à utiliser une partie de leur énergie pour la métabolisation. Cela laisse vos plantes avec plus d'énergie et des niveaux de P corrects, pour plus de croissance.

Le soufre existe dans tous les sols principalement sous forme d'esters de sulfate et de sulfonates. Ceux-ci ne sont pas solubles dans les plantes et doivent être métabolisés par les organismes du sol avant d'être biodisponibles. Les archées qui utilisent le soufre comme source d'énergie réduisent les sulfates du sol en sulfures grâce à des enzymes, gagnant de l'énergie et rendant le soufre disponible pour vos plantes.

Le cycle du carbone est crucial non seulement pour vos plantes mais aussi pour notre planète. Un sol sain doit contenir du carbone, à la fois pour la séquestration et la croissance vigoureuse des plantes. Les archées aérobies et les bactéries agissent comme des décomposeurs de la matière organique qui reste dans et sur vos champs et recyclent le carbone dans le sol et vos cultures.

Les zones anaérobies telles que les marécages et les zones humides sont habitées par un groupe d'archées appelées méthanogènes. Ils recyclent le carbone et génèrent du méthane. Une partie du méthane est utilisée par les bactéries anaérobies et une partie contribue aux émissions atmosphériques de méthane. Ceci est inévitable dans une situation de zone humide mais peut être évité dans vos champs. Vous pouvez repousser cette zone humide dans votre champ, qui deviendra anaérobie et improductive, en plantant des cultures de couverture et en évitant le compactage.

Santé des sols et stress biotiques et abiotiques des plantes

Les archées se sont avérées bénéfiques pour aider les plantes à éviter le stress biotique et abiotique. Leur adaptabilité aux extrêmes a conduit les chercheurs à examiner comment les archées peuvent améliorer les réponses des plantes aux stress.(3)

Vos cultures sont-elles stressées par des micro-organismes pathogènes, des insectes et des mauvaises herbes en compétition pour l'eau et les nutriments ? C'est un stress biotique et avant de sortir les synthétiques, réfléchissez à la façon dont les plantes des zones non cultivées ont survécu pendant des éternités.

Au fil du temps, les plantes ont développé des mécanismes de défense élaborés contre les agents pathogènes et les insectes. Les archées sont étudiées comme étant bénéfiques pour déclencher une résistance systémique induite (ISR) chez les plantes contre les agents pathogènes. L'analyse génétique des espèces d'archaea montre la production de terpène et de bactériocine, qui découragent l'alimentation des herbivores et la colonisation microbienne. Ces substances produites par les archées se retrouvent ensuite dans le sol et éventuellement absorbées par la plante. Un excellent partenariat entre microbe et plante pour éviter une mort certaine de la plante.

Les stress abiotiques sont de plus en plus fréquents. Des facteurs environnementaux tels que la sécheresse, la chaleur, les inondations et d'autres phénomènes météorologiques extrêmes rendent l'agriculture plus difficile. Des conditions environnementales défavorables affectent et limitent la productivité des cultures dans le monde entier, pas seulement sur votre ferme. Des décennies d'agriculture conventionnelle ont entraîné des conditions de sol néfastes telles que la salinité, la toxicité des métaux et le stress oxydatif. Des études ont montré que les archées peuvent aider les cultures à surmonter les stress abiotiques. (4) Certains des premiers endroits où les archées ont été découvertes étaient très salins, chauds ou sulfuriques. Peut-être que le fait que les archées se trouvent dans les endroits les plus inhospitaliers profitera à vos champs car ils subissent des stress abiotiques.

Archaea peut être un grand allié dans votre système de culture. Ce micro-organisme commence tout juste à être étudié et les avantages complets pour vous sont encore inconnus. Avec l'évolution des conditions climatiques, l'agriculture deviendra moins rentable si vous n'êtes pas au courant de la recherche sur les archées, la santé des plantes et la santé des sols.

"Les archées sont connues comme des "artistes de la nourriture et de la survie" et pour leur capacité à s'adapter au stress énergétique chronique", selon Julian Taffner.(5) Ce trait serait-il précieux pour la rentabilité de votre ferme à l'avenir ? Ou même au présent ? Pour plus d'informations sur la santé des sols, abonnez-vous à notre newsletter.


Références:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Phylogenetic_tree
  2. Jihye Jung et al, Archaea, minuscules auxiliaires des plantes terrestres, Comput et Struct Biotech Journal 18 (2020) 2494-2500
  3. Wang et al, Caractérisation des grappes de gènes biosynthétiques du métabolite secondaire chez les archées . Comput Biol Chem, 78 (2019), pp165-169
  4. Taffner, J et al, Quel est le rôle des archées dans les plantes ? Nouvelles perspectives sur la végétation des tourbières alpines , mSphere 3 3 10.1128/mSphere.00122-18
Publié dans: Soil For Humanity, Soil Health

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