Minéralisation et Immobilisation des Nutriments
La minéralisation et l'immobilisation sont des processus microbiens opposés qui convertissent les nutriments entre leurs formes organiques et inorganiques, régulant ainsi la quantité de nutriments disponibles pour les plantes à un moment donné.
Definition
La minéralisation est la conversion microbienne des nutriments contenus dans la matière organique en formes inorganiques solubles telles que l'ammonium et le phosphate ; l'immobilisation est l'absorption de ces nutriments inorganiques dans la biomasse microbienne, les retirant temporairement du pool disponible.
Scope
Ce sujet aborde la conversion microbienne des nutriments organiques en formes minérales disponibles pour les plantes (minéralisation) et l'assimilation inverse des nutriments minéraux dans la biomasse microbienne (immobilisation), le rôle régulateur du rapport carbone/azote des résidus, et la libération nette d'azote et d'autres nutriments. Il établit un lien entre la décomposition et l'approvisionnement en nutriments.
Core questions
- Comment les microbes convertissent-ils les nutriments organiques en formes disponibles pour les plantes ?
- Qu'est-ce que l'immobilisation et quand domine-t-elle ?
- Comment le rapport carbone/azote des résidus contrôle-t-il la libération nette ?
- Comment la minéralisation et l'immobilisation déterminent-elles le moment de la disponibilité des nutriments ?
Key concepts
- Minéralisation de l'azote et du phosphore
- Immobilisation dans la biomasse microbienne
- Minéralisation nette et immobilisation nette
- Rapport carbone/azote des résidus
- Décomposition et libération des nutriments
- Renouvellement de la biomasse microbienne
Key theories
- Cycle de minéralisation-immobilisation
- La minéralisation et l'immobilisation se produisent simultanément, et leur bilan net, qu'il s'agisse de la libération ou de l'immobilisation des nutriments, dépend de la teneur en énergie et en nutriments du substrat que les microbes décomposent.
- Contrôle par le rapport carbone/azote
- Lorsque les résidus ont un rapport carbone/azote élevé, les microbes puisent l'azote minéral du sol pour construire leur biomasse (immobilisation nette) ; lorsque le rapport est faible, l'excès d'azote est libéré (minéralisation nette), de sorte que la qualité des résidus régit le moment de la disponibilité des nutriments.
Mechanisms
Lorsque les microbes décomposent les résidus organiques pour obtenir de l'énergie, ils rompent les liaisons qui retiennent les nutriments, libérant l'excès d'azote, de phosphore et de soufre sous forme d'ions minéraux lorsque le substrat contient plus de nutriments que les microbes n'en ont besoin. Si le substrat est riche en carbone mais pauvre en nutriments, les microbes récupèrent les nutriments minéraux de la solution du sol pour construire leur biomasse, les immobilisant temporairement ; les nutriments sont à nouveau libérés lorsque ces microbes meurent et sont eux-mêmes décomposés. Le rapport carbone/azote du résidu est le principal facteur qui détermine quel processus domine.
Clinical relevance
La minéralisation et l'immobilisation expliquent pourquoi l'incorporation de résidus riches en carbone, comme la paille, peut temporairement priver une culture d'azote, tandis que les résidus pauvres en carbone et les fumiers libèrent rapidement les nutriments ; la gestion de la qualité et du moment de l'incorporation des résidus est essentielle pour synchroniser l'approvisionnement en nutriments avec la demande des cultures et réduire les pertes.
History
La reconnaissance que la décomposition peut à la fois libérer et immobiliser les nutriments, contrôlée par le rapport carbone/azote des apports organiques, est devenue un principe fondamental de la fertilité des sols et de la gestion des nutriments à mesure que la biochimie du sol s'est développée au cours du XXe siècle.
Key figures
- Eldor A. Paul
- Nyle C. Brady
- Ray R. Weil
Related topics
Seminal works
- paul2015
- brady2016
Frequently asked questions
- Pourquoi l'ajout de paille au sol peut-il temporairement réduire l'azote disponible pour les cultures ?
- La paille a un rapport carbone/azote élevé, de sorte que les microbes qui la décomposent ont besoin de plus d'azote que la paille n'en fournit et puisent l'azote minéral du sol dans leur biomasse ; cette immobilisation réduit temporairement l'azote disponible pour les plantes jusqu'à ce que les microbes meurent et le libèrent à nouveau.
- Quelle est la différence entre la minéralisation et l'immobilisation ?
- La minéralisation convertit les nutriments de la matière organique en formes inorganiques disponibles pour les plantes, tandis que l'immobilisation fait l'inverse en bloquant les nutriments inorganiques dans la biomasse microbienne ; les deux processus se produisent simultanément, et leur bilan net détermine si les nutriments sont libérés ou retenus.