Interactions plantes-minéraux argileux dans une perspective écologique

par Pierre Barré

Thèse de doctorat en Écologie et sciences de la Terre

Sous la direction de Luc Abbadie.

Soutenue en 2007

à Paris 6 .


  • Résumé

    Les minéraux argileux sont des acteurs clés dans le fonctionnement des sols et des écosystèmes. Mon travail de thèse étudie leurs modifications liées à l’activité du couvert végétal. J’ai focalisé mon travail sur deux types de modifications : les modifications à court terme de l’occupation des sites interfoliaires des minéraux argileux 2/1 en lien avec le cycle du potassium (K), et les modifications à plus long terme de la structure même des feuillets d’argiles dans le sol de surface entraînées par les apports en silice (Si) et en potassium par la végétation. La première partie de mon travail a permis d’établir que les minéraux argileux 2/1 se comportent comme un réservoir à K : un apport de K (pluviolessivats, minéralisation de la litière, fertilisation) provoque la formation de feuillets « fermés » à 1 nm par une couche d’ions K anhydres, inversement les racines des plantes peuvent prélever ces ions K anhydres et provoquer l’ouverture des feuillets. Le remplissage et la vidange de ce réservoir peuvent être suivis qualitativement et même quantitativement par diffraction aux rayons X. Dans la seconde partie de ma thèse, j’ai établi que certains profils présentent une augmentation de K et de Si vers la surface. Le paradoxe que constitue la plus forte teneur de ces éléments mobiles en surface s’explique par leur translocation par les plantes. La modélisation de ce phénomène a révélé que l’action des plantes peut contrebalancer la perte en Si et K par lessivage et par conséquent stabiliser les phases argileuses riches en Si et K. Mon travail de thèse suggère donc que les plantes utilisent et entretiennent le réservoir à K constitué par les minéraux argileux 2/1 des sols.

  • Titre traduit

    Interactions between plant and clay minerals, in an ecological perspective


  • Résumé

    Clay minerals are key components for soil and ecosystem functioning. My PhD work centred on the modifications related to plant activity. My work focused on two types of modifications: short term modifications of interlayer site occupations related to potassium (K) dynamics, and longer term modifications of the clay sheet structure in the surface soil influenced by K and Si inputs by plants. The first part of my work established that 2/1 clay minerals behave as a K reservoir in soils: K inputs (throughfall, litter mineralization, fertilization) lead to the formation of “closed” layers collapsed to 1 nm by anhydrous K ions, conversely roots may take up these anhydrous K ions which leads to clay layer ”opening”. The filling or emptying of this K reservoir can be qualitatively and quantitatively studied through X-ray diffraction. In the second part, I showed that some soil profiles exhibit an increase of Si and K contents near the surface. This paradoxical distribution of mobile elements Si and K is explained by their translocation by plants. A model based on this phenomenon revealed that plant translocation can balance element loss through lixiviation and stabilize Si-rich and K-rich clay minerals in the surface soil horizon. My work suggests that plants use and stabilize the soil K reservoir composed of the 2/1 clay minerals.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (122 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 114-122. 128 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2007 9
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