Le cycle de l'azote désigne le mouvement de cet élément, sous ses nombreuses formes chimiques, des êtres vivants et du sol vers l'atmosphère, puis de retour vers le sol. Dans l'atmosphère, l'azote existe sous forme de molécule diatomique (N₂). Dans le sol, les molécules organiques que sont les protéines sont décomposées pour produire, entre autres composés, de l'ammoniac (NH₃) et l'ion ammonium (NH₄⁺). Ce processus de conversion chimique d'une molécule organique en ammoniac et en ammonium inorganiques porte le nom d'ammonification. De nombreux microorganismes présents dans le sol facilitent cette transformation, notamment les actinomycètes, les bactéries hétérotrophes et les champignons. Il existe des niveaux de pH optimaux pour l'ammonification, directement liés aux microorganismes qui assurent la conversion. Le pH du sol influence également la rétention de l'ammonium.
La chimie de l'ammonification
En agriculture, les agriculteurs injectent de l'ammoniac dans le sol afin d'apporter de l'azote aux cultures. La production naturelle d'ammoniac dans les sols résulte quant à elle de la conversion microbienne des protéines issues de la matière organique en décomposition. Les protéines sont constituées de chaînes d'acides aminés, eux-mêmes composés de carbone (C), d'hydrogène (H), d'oxygène (O) et d'azote (N). La molécule d'acide aminé se divise en deux parties : le groupe R ou CHO, et le groupe amine (NH₂). Au cours de l'ammonification, le groupe amine est retiré de l'acide aminé puis converti en ammoniac.
Le pH et la conversion de l'ammoniac en ammonium
Lorsque le pH du sol est inférieur à 7,5, la molécule d'ammoniac est rapidement convertie en ion ammonium. Cela s'explique par l'abondance relative d'ions hydrogène présents dans la solution du sol à ce niveau de pH. En revanche, lorsque le pH dépasse 7,5, la conversion de l'ammonium en ammoniac gazeux est favorisée, ce qui entraîne une perte d'azote du sol.
Un pH acide peut également réduire la nitrification, c'est-à-dire la conversion de l'ion ammonium en nitrate (NO₃⁻) par les microorganismes Nitrosomonas et Nitrobacter. La nitrification s'arrête complètement à un pH de 6,0 ou moins.
Les microorganismes de l'ammonification et le pH
De nombreuses espèces de bactéries, d'actinomycètes et de champignons peuvent convertir les amines en ammoniac. Parmi les bactéries figurent Clostridium ainsi que des espèces hétérotrophes comme Pseudomonas, Bacillus et Proteus. Streptomyces est un actinomycète reconnu pour faciliter l'ammonification.
De manière générale, l'activité et la croissance des bactéries sont inhibées à des valeurs de pH basses, tandis que les actinomycètes et les champignons y sont nettement moins sensibles. Ainsi, lorsque l'ammonification est principalement assurée par des bactéries hétérotrophes dans un sol donné, elle sera plus faible dans les sols au pH acide. Les champignons sont très peu affectés par le pH dans leur croissance, mais des études ont néanmoins mis en évidence un effet du pH sur les capacités d'ammonification des sols. Les chercheurs émettent l'hypothèse que la toxicité des ions aluminium pour les microorganismes, à des niveaux de pH faibles, pourrait expliquer cette réduction de l'ammonification.
Les sols forestiers et la capacité d'ammonification selon le pH
Des données scientifiques indiquent que les sols à faible pH présentent une capacité réduite à faciliter l'ammonification. Une étude comparative a été menée entre des sols forestiers dont le pH était inférieur à 4,0 et des sols dont le pH dépassait 4,0. Un test mesurant la capacité des sols à produire de l'ammoniac a été développé à partir de la protéine arginine. La production d'ammoniac à partir de cette protéine était significativement plus élevée dans les sols au pH plus élevé. De plus, une corrélation négative a été observée entre le pH et la production d'ammoniac dans les sols acides, confirmant le rôle déterminant de l'acidité du sol dans ce processus biologique essentiel.
Source : https://jardin.98905.com/garden-lawn/soil/1007049282.html