LES RESIDUS VEGETAUX

Les végétaux, organismes majoritairement autotrophes, font la synthèse de la matière vivante à partir du CO2 et d’éléments biogènes (azote, phosphore, potassium. . .). Ce processus est connu sous le nom de photosynthèse. Cette matière vivante, selon une échelle de temps variable, retourne au sol sous forme d’exsudats racinaires et foliaires ainsi que des débris (feuilles, rameaux, fruits et graines. . .). Ces résidus constituent une litière temporaire et enrichissent la fraction légère de la matière organique du sol (Mangenot, 1980). Cette litière est essentiellement végétale en rapport avec la proportion animale que l’on y retrouve (Frontier et Pichot-Viale, 1993). Chaque type de résidus influe selon sa nature sur la fourniture de l’azote et sur les propriétés physico-chimiques et biologiques du sol. La qualité des résidus végétaux et leur capacité à fournir de l’azote sont généralement évaluées par le rapport C/N (Stevenson, 1984). 

Les constituants des résidus végétaux Les résidus végétaux sont constitués de plusieurs constituants

La cellulose

La cellulose est un polymère du glucose (ou polysaccharide de glucose), de formule (C6H10O5) n (n compris entre 200 et 14 000). C’est un constituant principal des végétaux et en particulier de la paroi de leurs cellules.

Les monomères de glucose sont liés par des liaisons béta 1-4 et des liaisons intramoléculaires et intermoléculaires. À ce titre c’est aussi le principal constituant du bois. La cellulose constitue la molécule organique la plus abondante sur la terre (plus de 50 % de la biomasse). La quantité synthétisée par les végétaux est estimée à 50-100 milliards de tonnes par an (Klemm et al., 1998). La décomposition de la cellulose est lente et requiert un ensemble de cellulases essentiellement d’origine fongique et bactérienne (Parsiegla et al., 1998 et 2000). En effet la biodégradation complète de la cellulose implique l’action d’une succession de microorganismes. Ces derniers sont taxonomiquement très variés et agissent en forte interaction pour conduire à une dégradation de la cellulose. Cette dégradation donne du dioxyde de carbone et de l’eau en condition d’aérobiose et du dioxyde de carbone de l’eau et du méthane en condition d’anaérobiose. Cette décomposition de la cellulose est fortement influencée par  la disponibilité en azote du milieu. La cellulose est donc un bon modèle pour aborder le couplage qui peut exister entre le cycle biogéochimique du carbone et celui de l’azote. 

L’hémicellulose

L’hémicellulose est constitué de longues chaînes d’oses, plus courtes que celles de la cellulose. La structure élémentaire de ces chaînes, assez complexe, est à base de xylanes, xyloglucanes, galactanes, arabinanes, arabinogalactanes. L’hydrolyse de l’hémicellulose donne des oses variés (hexoses, pentoses) et des acides uroniques

La lignine

La lignine est un groupe de composés chimiques appartenant aux composés phénoliques. On la trouve principalement dans les parois pecto-cellulosiques de certaines cellules végétales. La lignine est le deuxième biopolymère après la cellulose. La biomasse cumulée entre la cellulose et la lignine représente environ 70% de la biomasse totale. La lignine est un polymère constitué par trois types de monomères différents : le coniféryle, le p-coumaryle, et les alcools sinapiques. La fraction de chacun de ces monomère varie de façon importante en fonction de la lignée végétale (Angiosperme, Gymnosperme, etc.), de l’espèce, de l’organe et du tissu. La lignine se dépose dans la paroi secondaire de certaines cellules végétales.

Elle leur confère la solidité, car très résistante à la compression. Etant elle-même hydrophobe, la lignine possède aussi un pouvoir d’imperméabilisation des cellules. On trouve ainsi des parois imprégnées de lignine (lignifiées) dans les cellules de tissus servant au soutien de la plante (sclérenchyme) ou au transport de l’eau et des sels minéraux (xylème). En règle générale, les cellules lignifiées deviennent imperméables et perdent leur cytoplasme. Elles n’acquièrent leur rôle dans le végétal que si la plante meurt. La lignification est un processus fondamental de l’évolution des plantes terrestres. C’est elle qui, en effet, permet la croissance en hauteur des végétaux ligneux. Cette capacité a permis d’avoir un port dressé favorisant la réception de l’énergie lumineuse. L’ensemble de ces acquisitions est un préalable à la conquête du milieu terrestre.