Effets combinés de la qualité des résidus de culture et de disponibilité en azote minéral sur la stabilisation de la structure du sol par les microorganismes

• Auteur / Autrice : Cédric Le Guillou
• Direction : Philippe Leterme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l’environnement
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière organique

Bactéries

Mots clés libres

Stabilité des agrégats

Résumé

La stabilité de la structure du sol est une propriété physique à l’interface de fonctions agronomiques et environnementales du sol. L’incorporation des résidus de culture améliore cette propriété du sol mais il reste à déterminer comment certains facteurs modulent leur effet. L’objectif de cette thèse était (i) de déterminer l’effet de l’azote minéral du sol en interaction avec la nature de résidus de culture apportés sur la stabilité structurale du sol et (ii) en explicitant le rôle des communautés microbiennes. Nous avons étudié, en conditions contrôlées, l’effet de différents niveaux d’azote minéral sur la stabilisation de la structure du sol au cours de la décomposition de résidus de culture à C/N élevé. Nous avons mis en évidence 2 phases : (i) une phase rapide (7 jours) d’augmentation de la stabilité de la structure du sol positivement contrôlée par la décomposabilité initiale du résidu puis (ii) une seconde phase (7 à 56 jours) où la stabilité de la structure du sol était négativement contrôlée par l’azote minéral. Le rôle des communautés microbiennes dans cette évolution de la stabilité structurale du sol a été étudié. Nous avons mis en évidence le rôle dominant (i) de la biomasse microbienne totale lors de la première phase puis (ii) de la production ou consommation d’agents liants (polysaccharides microbiens) par des populations bactériennes et fongiques lors de la deuxième phase. En conditions in situ, nous avons confirmé l’effet important de l’apport de résidus de culture à C/N élevé sur la stabilité structurale du sol en conditions hivernales et de faible niveau d’azote minéral. Cet effet des résidus à C/N élevé était équivalent à celui d’un résidu à C/N faible. Les conditions climatiques hivernales n’ont pas modifié la hiérarchie ni la dynamique de la stabilité structurale du sol comparées à celles observées au laboratoire, mais atténué l’ampleur de cet effet

Soil aggregate stability is an important soil physical property as it is a determinant factor of agricultural and environmental soil functions. The incorporation of fresh crop residues in soils improves this soil property but we still need knowledge on the factors affecting its effects. The aim of this PhD thesis was (i) to determine the interactive effect of soil mineral N and crop residue quality on soil aggregate stability and (ii) studying the role of microbial communities. We studied, under controlled conditions, the effect of soil mineral N availability on soil aggregate stability during high-C/N crop residue decomposition. The effect of decomposing crop residues on soil aggregate stability followed two phases: (i) a first phase (7 days) with a rapid increase in soil aggregate stability related to intrinsic residue quality and (ii) a second phase (day 7 to 56) where soil aggregate stability was negatively influenced by the soil mineral N. We evaluated the role of microbial communities in controlling the soil aggregate stability dynamics observed. We showed that early changes were related to an increase of the total microbial biomass. Our results suggest that the dynamics in the second phase was associated to binding agents (microbial polysaccharides) production or consumption and related to some bacterial and fungal population stimulation. In a field-experiment over winter, we confirmed that the effect of high-C/N crop residue inputs on soil aggregate stability was high when soil mineral N content was low. Our study further showed that the effects of high-C/N crop residue addition on soil aggregate stability can be equal to those from a low-C/N crop residue. Winter climatic conditions did not modify the hierarchy nor the dynamics of soil aggregate stability related to crop residue quality, but rather decreased the extent of the effect