Le sol de votre jardin est un milieu particulièrement complexe, constitué de différents éléments qui sont complémentaires et dont les interactions sont indispensables : matières minérales, organismes vivants et humus. C’est ce dernier qui rend le sol fertile. Comprendre ces mécanismes est le premier pas vers une pratique du jardinage qui respecte les cycles naturels et favorise la résilience des écosystèmes cultivés.
La nature et la formation de l'humus
Qu’est-ce que l’humus ? L’humus est le résultat de l’humification, c'est-à-dire du processus qui transforme la matière organique fraiche en matière organique stabilisée, se trouvant dans la couche superficielle du sol. La matière organique ne se confond donc pas avec l’humus : elle est la matière carbonée produite par les êtres vivants, animaux ou végétaux.
La formation de l’humus se fait par toute une chaine de dégradation de la matière organique, sous l’action des champignons, des bactéries, de la microfaune et des vers de terre qui ont un rôle essentiel. Par exemple, au fond du bac de compost, le terreau sombre qui sent le sous-bois, c’est de l’humus. Et ce sont tous les décomposeurs qui ont fait évoluer la matière organique initiale en élément nutritif qu’est l’humus. Selon la couleur de l’humus, on peut connaitre ses atouts : plus il est foncé et plus il est riche en carbone, s’il tire vers l’ocre il aura une forte teneur en fer.
Les fonctions vitales de l'humus dans le sol
L’humus est un concentré d’éléments nutritifs et ne peut pas être utilisé pur ; il est là pour apporter la fertilité à un sol de différentes façons. Premièrement, l’humus protège les argiles du lessivage provoqué par les pluies ou le vent, et empêche donc l’élimination des éléments minéraux qui conduirait à appauvrir la terre. Deuxièmement, l’humus évite le compactage du sol, et permet donc un travail plus facile. Enfin, l’humus stocke l’eau ainsi que les éléments nutritifs comme l’azote, le phosphore, la potasse, comme le fait également l’argile, mais dans des proportions moindres puisque sur ce plan là, 10 % d’argile font la même chose qu’1 % d’humus !
L’humus est donc un élément essentiel du sol, sans lequel petit à petit la terre se dégraderait, se stériliserait et ne produirait plus rien.
#05: Francis Hallé explique La formation des sols
Les stratégies de gestion : Paillage et Engrais verts
Les jardiniers le savent bien, il ne faut jamais laisser une terre nue, d’où l’utilisation du paillage qui permet de protéger le sol. En plus, le paillage organique va progressivement se décomposer en humus et ainsi fournir des éléments nutritifs au sol. Sans compter qu’il va également protéger la microfaune indispensable à la vie du sol. Parmi les paillages organiques, vous pourrez utiliser les tontes de pelouse, les feuilles mortes, le BRF, ou alors acheter de la paille, des écorces de pin, des paillettes de lin ou de chanvre, notamment.
Comme le paillage, les engrais verts à croissance rapide empêchent de laisser le sol à nu entre deux cultures. Ils empêchent aussi les mauvaises herbes de se développer mais surtout enrichissent le sol car après avoir coupé les plantes laissées au sol ou enfouies, lorsqu’elles se décomposent, leur matière organique revient dans la terre, produisant à terme de l’humus. Les plantes les plus intéressantes sont celles de la famille des légumineuses (trèfle, luzerne, sainfoin, lupin, fève…) mais également la phacélie ou la moutarde.
Le cycle biologique : Humification et Minéralisation
Finalement, l’apport d’humus à la terre revient à lui rendre toute la matière organique qu’on lui a prise durant les mois précédents (feuilles mortes, fruits et légumes récoltés, branchages, adventices…). La plante doit au sol son existence et le couvert végétal contribue à la formation des sols et à leur évolution. Sous l’action du climat, des microorganismes et des plantes, la roche-mère se dégrade et libère des argiles et des sels minéraux.
La matière organique est la matière fabriquée par les êtres vivants. Lorsque les matières organiques sont intégrées au sol, dans la litière, elles sont soumises à l’action des organismes vivants du sol. Ces derniers vont intervenir de deux façons : une partie de la MO va être travaillée et humifiée, donc être ajoutée au stock d’humus existant, tandis qu’une seconde partie va être utilisée par la pédofaune pour se nourrir, donc être minéralisée et constituer une source de nourriture pour les plantes.
On parle de minéralisation primaire lorsqu’elle a lieu directement sur la matière organique déposée, de minéralisation secondaire lorsque les microorganismes s’attaquent à l’humus. Le travail de minéralisation est le moment où sont mis à disposition des nutriments pour les plantes. Celles-ci vont alors grandir et produire à leur tour de la MO : on a donc un système qui s’entretient par lui-même, et qui est d'ailleurs largement excédentaire car les nutriments sont stockés dans le sol.
L’activité biologique d’un sol est inversement proportionnelle à la vitesse de minéralisation de l’humus. Plus la vie du sol est intense, plus la minéralisation est lente. Plus l’activité biologique d’un sol est intense, plus elle mobilise la matière organique et la stocke sous forme stable. D’où l’antagonisme : l’humification naturelle empêche une minéralisation trop rapide. Sans la vie du sol, il n’y a pas d’humification donc pas de minéralisation naturelle. Toute minéralisation trop importante de l’humus entraîne une dégradation biologique rapide des sols donc une perte de fertilité. L’humification et la minéralisation sont donc deux phénomènes biologiques complémentaires.
La biodiversité du sol : Un réseau d'interactions complexes
Dans une poignée de terre fertile, on trouve jusqu’à 5 à 6 milliards d'êtres vivants, constituants d’une flore et d’une faune riche, à toutes les échelles. La vie biologique du sol fait le lien entre le minéral et le végétal. Elle permet d’abord une exploitation rationnelle et durable de la matière organique, notamment parce qu’elle la restitue lentement aux végétaux.
De plus, les plantes bénéficient des services des bactéries fixatrices d’azote qui, présentes dans le sol ou dans la plante (par exemple pour les légumineuses) leur fournissent cet élément. De même, les champignons mycorhiziens, grâce à leur réseau de fin filaments jouent le rôle d’extension des racines des plantes et facilitent de ce fait l’accès aux nutriments et minéraux essentiels tel que le phosphore. La vie biologique du sol améliore aussi la santé des cultures. Les champignons mycorhiziens stimulent les défenses naturelles de plantes tandis que les micro-organismes, qui consomment les aliments disponibles dans la rhizosphère, limitent le développement de pathogènes.
L’activité biologique construit la structure du sol et aménage le sol, en participant à la formation des strates humifères, par le travail des vers de terre évidemment mais aussi par celui des bactéries, qui assemblent les particules du sol grâce à leur biofilm, sorte de colle protectrice. Certains champignons font la même chose avec la glomaline. Les racines des plantes peuvent alors se développer à leur aise, ce qui permet l’existence d’un couvert végétal protecteur, facilite la circulation de l’air et le stockage du carbone. Enfin, le sol étant rendu meuble, la gestion de l’eau est quasi-irréprochable.
Symbiose et nutrition : Le rôle clé des champignons
Ce sont des champignons, qui vivent grâce au processus de la symbiose qu’ils effectuent avec une plante. L’association a lieu au niveau des racines. Les champignons bénéficient du gîte et du couvert que leur offre la plante, en échange de quoi celle-ci multiplie sa surface d'échange avec son environnement immédiat. Les champignons prospectent ainsi l’eau et les nutriments présents dans le sol. Ils protègent également les racines des pathogènes par leur manchon mycélien qui enveloppe les racines.
Il existe deux groupes de champignons mycorhiziens. Les ectomycorhizes qui se développent autour des radicelles des végétaux herbacés et ligneux, et les endomycorhizes qui se développent en partie à l’extérieur des racines, mais aussi à l’intérieur des radicelles sans attaquer les cellules.
Quantification et métabolisme du carbone et de l'azote
Étant donné que les matières organiques fraîches ont une capacité à se gorger d’eau et à perdre de l’eau en fonction des conditions climatiques, les agronomes ont pris l’habitude de compter la matière organique sans eau (sèche) afin de mieux pouvoir la quantifier. Le taux de matières organiques représente la proportion de MO dans le sol. On parle généralement du taux moyen sur un horizon 0-30cm de sol. L’étude de la prairie ou de la forêt montrent que ces systèmes restituent au sol 20 t/ha de matières organiques sèches par an. Pour atteindre ce chiffre de 20t/ha de matières organiques sèches par an sur notre système agricole, il est intéressant de savoir quelle épaisseur de matières organiques il est nécessaire d’apporter. Les apports sont en effet nécessaires pour la fertilité des légumes qui ne sont pas autonomes.
Le carbone est un atome. Il est un constituant de base des matières organiques. Les biomolécules (sucres dont la cellulose, lipides, acides aminés et protéines, lignines, tanins, huiles essentielles, charbons…) sont donc des chaînes de carbone qui apportent à tout organisme vivant, l’énergie chimique dont il a besoin pour fonctionner: c’est le combustible de la vie. Présent dans l’air sous forme de C02 (carbone inorganique), le carbone atmosphérique est capté par les plantes pour constituer des chaînes de carbone sous forme de glucides grâce à la photosynthèse. Ce sont en effet les seuls organismes capables de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique à travers la création de chaînes carbonées simples (sucres). C’est ce qu’on appelle l’autotrophie.
Cependant, la photosynthèse n’est pas le seul moyen pour la plante de se procurer du carbone. La plante est en effet capable d’absorber directement des sucres et des acides aminés issus de la décomposition de la litière. Les plantes sont donc aussi capables d’hétérotrophie, c’est-à-dire de se nourrir à partir de constituants organiques préexistants, à l’instar des animaux et de tous les organismes non photosynthétiques.
L’azote est un élément primordial des protéines et acides aminés qui font fonctionner les cellules. Il représente 78,08% de l’air mais la plante ne peut pas l’assimiler au niveau aérien. L’azote est absorbé par les racines à partir de l’azote dissout dans l’eau des précipitations, surtout les pluies d’orage et la neige, à hauteur de 10%. En effet 90% de l’azote utilisé par les plantes provient de la matière organique du sol. Sur ces 90% : 1/3 provient de l’activité de recyclage de la matière organique par la pédofaune, qui récupère l'azote dans les déchets et les organismes morts pour se nourrir, et qui le redistribue au sol par ses excréments ou à sa mort. C’est la minéralisation. Les 2/3 restants entrent dans l’écosystème grâce au travail de certaines bactéries, libres mais surtout fonctionnant par symbiose, qui sont capables d’utiliser l’azote de l’air et lui donner une forme assimilable par les plantes : c’est la fixation biologique de l’azote. Il est également possible d’assimiler de l’azote aux plantes en utilisant des nitrates de synthèses mais ceux-ci ont souvent un impact négatif sur la vie du sol, qu’ils détruisent.