Dans la plupart des études, il a été démontré que la biomasse microbienne avait augmenté suite à l’ajout de biochar dans les sols (Gul et al., 2015). De plus, l’apport en biochar aurait créé des changements importants dans la composition des communautés microbiennes incluant les mycorhizes et l’activité des enzymes (Anderson et al., 2011; Gul et al., 2015; Warnock et al., 2007). Selon Anderson et al. (2011), l’ajout de biochar pourrait potentiellement influencer la croissance de certains groupes de microorganismes impliqués dans le cycle de l’azote, du carbone et du phosphore dans le sol. De plus, le biochar pourrait avoir un impact positif sur la composition des communautés microbiennes du sol et favoriser certaines espèces impliquées dans la dénitrification complète de l’azote (Xu et al., 2014 ; Harter et al., 2014 ; 2016). Cependant, peu d’études existent à ce jour sur les relations entre le type de biochar et la diversité des populations microbiennes dans le sol (Ding et al., 2016 ; Gul et al., 2015 ; Harter et al., 2016).
Des études rapportent que l’amendement de biochar peut favoriser la croissance de certains groupes d’organismes bénéfiques à la croissance de la plante (Graber et al., 2010 ; Kolton et al., 2011 ; Harel et al., 2012). Par exemple, Graber et al. (2010) ont observé une augmentation de Pseudomonas spp., Trichoderma spp et de Bacillus spp dans la rhizosphère d’une culture du poivron amendé en biochar comparativement au témoin sans amendement. Pour ce qui est de l’étude de Kolton et al. (2011), ceux-ci ont observé des effets divergents sur les populations bactériennes. D’après leurs résultats, il y a eu une augmentation de 12 à 30% des bacteroidetes et une diminution de 71 à 47% des
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constaté une augmentation de la population bactérienne totale et de Bacillus spp suite à un apport de 1 à 3% (m/m) de biochar. Par contre, aucun effet apparent sur le développement des bactéries du genre Pseudomonas spp., et des champignons du genre
Actinomycetes spp n’a été observé. Dans le cadre d’une autre étude, l’amendement de
biochar semble avoir eu un rôle important dans l’induction d’une réponse systémique chez la plante contre des microorganismes pathogènes. Elad et al. (2010) ont constaté que l’addition de biochar provenant de bois de citronnier (1, 3 et 5% m/m) dans un mélange de substrat horticole et dans un sol sableux a permis une meilleure résistance contre deux champignons pathogènes foliaires (Botrytis cinerea et Leveillula taurica) chez la tomate et le poivron. Toutefois, une récente étude rapporte que l’ajout de 50% (v/v) de biochar de pin pyrolysé à 475˚C dans un substrat organique a favorisé le développement du Pythium
ultimum, un agent pathogène, dans différentes cultures de serre (géranium, basilic, laitue
et poivron) (Gravel et al., 2013). Cependant, aucun effet négatif visible sur la plante n’a été observé dans leur étude. Selon une récente revue littérature, le biochar pourrait altérer les signaux entre la plante et les microorganismes du sol et modifier l’équilibre de la microchaîne trophique du sol (Soil Food Web) favorisant ainsi certaines espèces microbiennes au détriment d’autres organismes (Ding et al., 2016).
Selon Matsubara et al. (2002), le biochar peut augmenter l’efficacité des champignons mycorhiziens arbusculaires à protéger les racines de leur plante hôte contre les infections transmises par des organismes pathogènes. Dans certains cas, il a été démontré que les pores du biochar pouvaient servir de refuge pour les bactéries et les champignons dans le sol. Par la grosseur de ses pores, le biochar peut servir d’habitat aux microorganismes (0,3 à 3,0 μm pour les bactéries; 2 – 80 μm pour les champignons; et 7 – 30 μm pour les protozoaires) qui les protègent contre les microarthropodes, des prédateurs du sol (Warnock et al., 2007; Gul et al., 2015). Toutefois, la biodisponibilité des certains éléments minéraux tels que le carbone, l’azote, le phosphore, et le sodium dans le sol amendé en biochar peut influencer négativement les populations microbiennes. De plus, la libération de produits toxiques retrouvés dans le biochar pourrait aussi jouer un rôle important sur l’inhibition du développement des microorganismes du sol (Ding et al., 2016 ; Warnock et al., 2007). Récemment, l’International Biochar Initiative (IBI, 2015) a établi des normes pour qu’un biochar puisse être utilisé comme amendement. Le IBI (2015) propose des concentrations limites en hydrocarbure (HAPs, dioxine et éthylènes) et en métaux lourds pour ne pas nuire à la croissance de la plante et à la microflore du sol.
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Il est maintenant connu que les propriétés physicochimiques des biochars, telles que la sorption, la structure des pores, la surface spécifique, le pH et la matière minérale jouent un rôle important sur la biologie du sol. Toutefois, peu d’études existent dans la littérature sur les interactions entre le biochar, le sol, les microorganismes et la plante, simultanément (Gul et al., 2015 ; Ding et al., 2016). Selon Lehmann et al. (2011), cette lacune entrave la connaissance des mécanismes par lesquels le biochar influence les microorganismes du sol, la faune et la rhizosphère.
L’arrivée de nouveaux outils de séquençage haut débit, depuis seulement quelques années, permet d’analyser plus précisément la composition de ces communautés microbiennes et les interactions entre les différentes populations. Ces nouveaux outils représentent une opportunité pour mieux comprendre les acteurs-clés des cycles biogéochimiques que sont les microorganismes, afin de répondre aux défis posés en agriculture (Bardgett et al., 2014).
En somme, voyant la grande variabilité des résultats dans la littérature concernant les propriétés physicochimiques des biochars, d’autres recherches sont nécessaires afin d’approfondir nos connaissances dans les mécanismes et les interactions du biochar avec le sol, les microorganismes et la plante. Ces recherches permettront d’élaborer des biochars de qualités favorables à la productivité du sol et à la croissance de la plante. De plus, ces recherches permettront de bien conseiller les entreprises et les agriculteurs afin qu’ils puissent participer à une agriculture plus durable.