Etude de la dénitrification dans la rhizosphère du riz : rapport de ...

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  • cours - matière potentielle : des prélèvements successifs
  • rapport de stage - matière potentielle : centre
ETUDE DE LI. DENITRIFICATION DANS U. RHIZOSPHERE DU RIZ OFFICE DE LA RECHERCHE SCIENTlFlOllE ET TECHNIOLIE OllTRE·MER J-L GARCIA Lnboratoire de Microbio102ie des sols
  • dégagement
  • cellulolytiques - fixateurs anaérobies
  • pendant 48 heures
  • saccharase - amylase - dégagement
  • méthane-azote
  • azote atmosphérique
  • bactéries - actimomycètcs - champignons - dénitrifiants - sulfato-réductcurs - ferrobactérics
  • fois sur le plan théorique et sur le plan pratique
  • influence de la rhizosphère du riz sur le phénomène de dénitrification
  • numération des germes dénitrifiants
  • fixateurs aérobies d'azote atmosphérique
  • rizières situées en bordure des fleuves casamance ct
  • riz

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J-L GARCIA
Lnboratoire de
Microbio102ie des sols
ETUDE DE LI. DENITRIFICATION
DANS U. RHIZOSPHERE
DU RIZ
OFFICE DE LA RECHERCHE SCIENTlFlOllE ET TECHNIOLIE OllTRE·MERETUDE DE LA DENITRIFICATION
DANS LA RHIZOSPHERE
DU RIZ
par
Jean-Louis GARCIA
Rapport de Stage
Centre ORSTOM de Dakar-Hann
1968-1969TABLE DES MATIERES
page
INTRODUCTION GENERALE...........................................•.
EFFET RHIZOSPHERIQUE DU RIZ
A - Introduction................•.......•............ ,........••. 1
B - Protocole exp6rimental.......•.•...••..•............••....... 1
C - M'thodes et R'sultats...............•................•.....•. 3
l - Activit's biologiques.....••...............•......•...•.. 4
II - Num'rations microbiennes...................•.........•... 7
III - Techniques respirom'triques
1. Respiration... 0 0 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 12
2. D'nitrification 0 ••••••••••••• 0 0 ••••••••••••••••••• 13
3. Production de méthane 0 ••••••••••••••• o •••• 15
4~ Inhibition de la production de m'thane par le nitrate•••. 18
D - Conclusions ~'n'rales.............•.......................... 19
• ETUDE GLOBALE DE LA DENITRIFICATION
A • Influence de la concentration en nitrate.........•.....•....•20
B • de la en glucose..•.•.....•.......... 21
1. D'gagement de méthane 0 ••••••••••••••••••••••••••• 21
2. Dégagement simultané méthane-azote... o •••••••••••••••••••• 22
C - Influence du type pédologique.....•.•....................•... 23
1. Dégagement d'azote "...•....••..•..... o ••••••••••• 23
a - Numération des germes dénitrifiants......•.•..•••.•... 24
b - Teneur en matière organique•....••....••.••......•.•.. 25
c - en arZiles 0 •••••••• 0 •••••••••••••••••••• 26
d - Conclusions..... o •••••• o •••••••••••••••••••••••••••••• 26
2. Dégagement de méthane..........................•••..•.••.. 27
3. D'gagement simultané méthane-azote.....•••.•.......•.•.•.. 29
.. / ..page
ETUDE MICROBIOLOGIQUE DE U. DENITRIFICATION
A - Introduction 32
B - Isolement des souches
1 • Protocole expérimental..........•......................... 33
2. Résultats•................•......................•...•.... 34
C - Etude de la croissance des souches bactériennes isolées
1. Croissance aérobie...............................•...•.... 37
2. anaérobie 38
D - Tentative d'identification des souches isolées
1 - Fermentation du glucose........................•...•..•....... 41
II - Test de dénitrification..................................•.... 41
III - Etude de la en respiromètrc de Warburg 42
IV - Etude morphologique
1. Co loration de Gram................................•....... 45
2. Coloration des fla3e1les 46
3. des spores...............................•..... 47
V - Tests biochimiques
1. Hydrolyse de l'amidon 49
2~ Production de lipases extracellulaires..........•......... 49
3. do 1~cithinase ...•..............•........•..... 50
4. Utilisation du citrate......•........•.................... 50
5. Lait tournesolé....................................•...... 50
VI - Résultats
1. Les Pseudomonas 51
2. Les Bacillus 54
3. Souches '::ermentaires 55
E - Conclusions..................................•................ 57
BIBLIOGRAPHIE 581 N T R 0 DUC T ION G E N E R ALE
On ne dispose encore que de très rares données sur la dénitrifi­
cation dans la rhizosphère des plantes cultivées dans les sols hydromorphcs
tropicaux et notamment dans la rhizosphère du riz. Il s'agit pourtant là
d'un problème important à la fois sur le plan théorique et sur le plan
pratique puisqu'en définitive, le rendement des engrais azotés dépend,
pour une bonne part, de l'intensité des proc~ssus de dénitrification
in, situ. Dans ce but nous avons mené parallèlement d'une part l'étude
globale du processus de dénitrification en essayant plus particulièrement
de préciser l'influence de l'effet rhizosphérique global du riz en comparant
des sols sans et avec végétation, et l'influence de types pédo10giques
bien définis empruntés à des rizières situées en bordure des fleuves
Casamance ct Sénégal, ct d'autre part l'étude microbio1ogique du phénomène,
en étudiant la distribution des microorganismes dénitrificateurs dans les
sols étudiés, leur caractérisation biochimique et la détermination des
souches effectivement actives.
Nous remercions l'ensemble du personnel du laboratoire de micro­
bio10eie du sol du Centre de Dakar-Hann pour son efficace assistance.1
EFFET RHIZOSPHERIQUE DU RIZ
A - INTRODUCTION
Dans le but d'étudier l'influence de la rhizosphère du riz
sur le phénomène de dénitrification, nous avons cultivé du riz en pot sous
conditions climatiques locales, pendant une durée de trois mois. Nous
avons admis que les pots plantés d'une façon très dense, constituaient
le sol rhizosphérique, par comparaison avec les pots témoins non plantés.
Des prélèvements ont été effectués tous les quinze jours et la capacité
dénitrifiante, testée au fur et à mesure sur les échantillons séchés à
l'air.
Nous avons profité de cette expérience, pour tenter de réaliser
une étude assez complète de l'effet rhizosphérique du riz, sur le sol de
la station rizicole de l'IRAT, à Djibelor, en Casamance. Dans ce but,
nous avons procédé à des mesures d'activités biologiques globales, et
à des numérations de diverses fractions de la microflore. Nous avons
également testé l'influence de l'apport d'un engrais complet et celle de
la submersion sur ce phénomène.
1 - PROTOCOLE EXPERIMENTAL
Nous avons utilisé des pots en plastique (diamètre 11 cm,
hauteur 11 cm), troués en leur milieu, dans lesquels nous avons placé
600 grammes de sol sur une mince couche de gravier siliceux lavé (diamètre
2 mm). Ce sol a été prélevé au mois de décembre 1968 à la station rizicole
de l'I.R.A.T. à Djibelor, en Casamance, après culture du riz. Il s'agit
d'un limon argileux dont les caractéristiques physiques et biologiques
sont indiquées dans le tableau 1 (sol hydromorphe minéral à pseudogley, à
taches et concrétions d'hydromorphie).
Nous avons réparti par pot (surface 95 cm2), 15 à 20 graines
de riz provenant de la dernière récolte de la station de Djibelor (variét'
Ta!chung Nativel)' Nous avons séparé les pots plantés et non plantés, en
deux lots distincts; l'un a été arrosé au départ, avec de l'eau déminé­
ralisée, à raison de 250 ml par pot, et l'autre avec la même quantité
·.. / ...!ù1e.. 1" Oaract4r1st1ques pqs1que. et la101op....
du sol do DJIBLOB
pH 4,3
-
Argiles 32,9"
L1aono fins 21,)%
. Ltmons groetJ1ere 10.7
"
.Sable fin 21,S"
Sable grofSsior 7,0"
organique 6 6"'o~e.le~-.u're t
;
%0O~"bone 38,3
%0Azote total 3,14•
lial 12,2
à pP 36,72,'Ba141t' "
,
DeslQ'4reg'DaS8
Trace)Ü B2 / 10 g
Saocharase
580glu00se g100lIB 1
_16se
i76100 g&lucose /ma
Indice Gluoose
50g1.ucoe3 g20.. fo/
0°2 222
g100rJJJ/ 7 ~ /
A_on1~1oa't.urP01D'01:r
24,'100mg --mt / 8
BI'tra'te·a 1zrD'aiate
0
ppa "'BOJ
P01lYo1r D1.'tr1:t1catov
0
10PPIl ....03 / ~
..Olle.. IItIl4rale &1..-J.e
Jl2
A-D1pr .. /2082
d'un solution minérale nutritive, dont la composition était la suivante
HP0 280 mg(NH )2
4 4
67 mgK S042
Na N0 365 mg
3
en éléments fertilisantsCc qui nous donnait les proportions suivantes
N 100 ppm- NO
3
+
N 100 ppm- NH
4
P 250 ppm
K 50 ppm
Par la suite, tous les pots ont été arrosés avec de l'eau
déminéralisée. L'expérience, débutée le 20 janvier 1969, a duré 12 semaines,
soit 84 jours. Les arrosages, espacés tous les 3 jours pendant un mois
et demi, sont ensuite devenu5 quotidiens. Nous avons submergé le riz à
partir du 15 mars, donc sensiblement deux mois après le départ de l'expé­
rience, et poursuivi la submersion jusou'à la fin, c'est-à-dire pendant
un mois. L'expérience a été interrompue au bout de trois mois car le riz
végétait et s'est desséché dans la plupart des pots restants.
Tous les 14 jours, nous avons prélevé un pot de chaque série,
et nous leur avons attribué les dénominations suivantes, affectées de
l'indic~ de prélèvement:
T= pot témoin non planté, arrosé à l'eau déminéralisée
R = pot planté, arrosé à l'cau déminéralisée
TE = pot témoin, arrosé avec la solution minérale nutritive
arrosé laRE = pot planté, avec nutritive
Les prélèvements successifs ont été sèchés à l'air, puis passés au tamis
de 2 mm. A chaque prélèvement, nous avons estimé le poids sec de matériel
végétal, après dessiccation à 110°c pendant 48 heures. Nous avons égale­
ment mesuré le pH et le rH après submersion du riz. Sur chaque échantillon,
les dosascs suivants ont été effectués ~
- deshydrogénase
... / ...3
- saccharase
- amylase
- dégagement du CO
2
- Indice d'utilisation du glucose
- Nitrates immédiats
- Pouvoir nitrificateurl (10 jours)
- ammonificateur
ainsi que les numérations microbiennes suivantes
- microflore totale
- bactéries
- actimomycètcs
- champignons
- dénitrifiants
- sulfato-réductcurs
- ferrobactérics
- nitreux
- cellulolytiques
- Fixateurs anaérobies d'azote atmosphérique
- aérobies d'azote
Nous avons également comparé en Warburg, les sols témoins et plantés
non arrosés par la solution minérale, du point de vue de l'absorption
d'o}~Yeène et de la dénitrification. Observant un excès de dégagement
gazeux dans les expériences de dénitrification, en présence de glucose,
nous avons analysé cc gaz à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse.
Constatant la présence de méthane, nous avons mesuré son dégagement à
partir de glucose seul.
C - METHODES ET RESULTATS
Le tableau 2 ct la figure 1 correspondante, indiquent'
l'accroissement en grammes, du poids de matériel végétal, au cours
des prélèvements successifs, ainsi que la nette supériorité des pots
arrosés par la solution miné~ale, à partir de la huitième semaine •
.../ ...1 mat4riel v~gét~l Poids aec
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