Temporal dynamic of P in different soil management systems in temperate and subtropical climate

par André Somavilla

Thèse de doctorat en Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère

Sous la direction de Danilo dos Santos Rheinheimer et de Laurent Caner.

Soutenue le 21-07-2021

à Poitiers en cotutelle avec l'Universidade federal de Santa Maria, Brasil , dans le cadre de École doctorale Chimie, Écologie, Géosciences et AgroSciences Théodore Monod (Poitiers) , en partenariat avec Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers - IC2MP (laboratoire) , Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (faculte) et de Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers / IC2MP (laboratoire) .

Le président du jury était Tales Tiecher.

Le jury était composé de Danilo dos Santos Rheinheimer, Laurent Caner, Abad Chabbi, Bruna Raquel Winck.

Les rapporteurs étaient Christian Morel, Paulo Sergio Pavinato.

  • Titre traduit

    Dynamique temporelle du P dans des sols avec des usages différents en climat tempéré et subtropical


  • Résumé

    La perspective d'une augmentation de la population mondiale implique que la production alimentaire soit améliorée et mieux répartie dans le monde. Une alternative durable pour atteindre une production alimentaire élevée est une utilisation efficace des surfaces déjà cultivées. Le phosphore (P) est un élément nutritif essentiel à la production végétale dont les réserves naturelles sont menacées d'épuisement dans les prochaines décennies. L'utilisation adéquate de ce nutriment est donc nécessaire pour assurer la durabilité de l'agriculture et de l'environnement. Ainsi, ce travail s'inscrit dans le scénario d'augmentation de l'efficacité des engrais et de la production agricole et de maintien de l'équilibre dynamique des nutriments en visant la durabilité des systèmes agricoles, la sécurité alimentaire et la réduction du changement climatique. Par conséquent, l'objectif principal de ces travaux était d'établir une stratégie plus efficace de fertilisation au P pour augmenter la production de fourrage, le maintien de la communauté végétale et l'utilisation efficace du P. De même, nous avons testé l'effet des systèmes de gestion du sol sur la disponibilité et l'épuisement du P dans le sol et sa stœchiométrie avec le carbone et l'azote. Pour atteindre nos objectifs, nous avons analysé deux expériences de long terme. La première a été établie en 1997 dans une prairie naturelle du biome de la Pampa dans l’état du Rio Grande do Sul au Brésil. Le sol du site expérimental est un sol avec de faibles stocks de P total et disponible. Sur ce site, l’effet de différentes sources de P a été testé sur la production de matière sèche, l'efficacité de l'utilisation du P par les plantes et les changements botaniques. Le second site, établi en 2005, est situé sur le site expérimental de l’ORE ACBB de l’INRAe de Lusignan en France. Le sol du site expérimental présentait des stocks élevés de P total et disponible en raison d'une fertilisation historique avant l'expérience. Aucune fertilisation P n’a été réalisée depuis l’installation du site expérimental. Sur ce site, l'effet à long terme de deux systèmes de gestion (culture permanente et prairie permanente) a été mesuré par l'exportation de P, l'épuisement des stocks totaux de P, C et N du sol, le suivi de la disponibilité du P et les changements dans la stœchiométrie C:N:P du sol. La dynamique du P dans la biomasse microbienne du sol et les modifications du couplage P, C et N dans la taille des agrégats du sol ont également été suivies. Nous avons conclu que l'utilisation de sources de P soluble (comme le superphosphate simple et triple) associée au chaulage est une meilleure stratégie pour améliorer la production de matière sèche et l'efficacité d'utilisation du P dans les prairies de la Pampa. Ces engrais ont entraîné un léger changement dans la richesse des espèces ; cependant, il y a eu un plus grand renouvellement des espèces, principalement dans les groupes de graminées et de plantes fourragères et dans la contribution des légumineuses à la production de fourrage. Pour maintenir le rendement en matière sèche, un apport régulier de phosphore, ne dépassant pas trois ans, est nécessaire. L'utilisation de phosphates naturels (roches phosphatées) n'a pas permis d'améliorer la fertilité et la production de matière sèche de manière satisfaisante en raison de leur non-dissolution à long terme (plus de six ans). D'autre part, les prairies permanentes ont entraîné un plus grand épuisement des stocks totaux et P-labile en comparaison des cultures permanentes. De même, les prairies permanentes ont favorisé une transformation du P inorganique en P organique dans le pool le plus labile, accompagnant l'augmentation des stocks de C et de N dans le sol. La technique RMN 31P a permis d'observer que les prairies permanentes avaient un effet plus significatif sur la réduction de l'α-glycérophosphate et l'augmentation du myo-IHP et de l'adénosine monophosphate que les terres cultivées permanentes.


  • Résumé

    The prospect of world population increases requires that the production of food to be potentialized and better distributed around the world. One sustainable alternative to achieve high food production is an efficient use of the areas already cultivated. Phosphorus (P) is an essential nutrient for plant production whose natural reserves are threatened with depletion in the coming decades. Thus, the adequate use of this nutrient is mandatory to achieve sustainability in agriculture and environment. Thus, this work is placed in the scenario of increasing fertilizer efficiency, raising agricultural production, and maintaining the dynamic balance of nutrients aiming at the sustainability of agricultural systems, food security and reduction of climate change. Therefore, the main objective of this These was establishing a more effective strategy of P fertilization on increase forage production, maintenance of plant community and efficiency use of P. As well as, testing the effect of soil management systems on soil P availability and depletion and their stoichiometry with carbon and nitrogen in soil. To achieve our objectives, we analyzed two long-term experiments. The first one was established in 1997 in a natural grassland of Pampa biome, Rio Grande do Sul, Brazil. The soil of this experiment is a phosphorus-poor soil with low total and available P stocks. In this site the effect different P sources were tested by analysing historical dry-matter production, P use efficiency and botanical changes. The second one was established in 2005 in an agricultural soil situated in ORE ACBB at INRAe in Lusignan, France. The experimental soil had high total and available P stocks due to an historic fertilization before experiment. The studies on this site were focused on the long term effect of two management systems (permanent cropland and permanent grassland) by field, P exportation, soil P, C and N total stocks depletion, P availability depletion and changes in soil C:N:P stoichiometry. The dynamic of P in soil microbial biomass and alteration of P, C and N coupling in soil aggregate sizes. We concluded that the use of soluble P sources (such as simple and triple superphosphate) associated with liming is a better strategy to improve dry matter production and P use efficiency in Pampa grassland. These fertilizers lead to a small change in species richness; however, there was higher species turnover, mainly in the tussock grass and forbs groups and in the legume contribution to forage production. To maintain dry matter yield, a regular phosphorus input with no more than three years is necessary. Though, the use of natural phosphates (phosphate rocks) did not improve fertility conditions and dry matter production satisfactorily due to their long term non dissolution (more than six years). In soil with high P stock, permanent grassland provided a greater depletion of total and P-labile stocks than permanent cropland. As well, permanent grassland supports a transformation from inorganic P to organic P in the most labile pool, accompanying the increase of C and N stocks in the soil. Additionally, we observed that the Pmic is an important bioavailable P pool in both management systems and accounted for up to 47% of the available P content (P Olsen) in a permanent cropland system. By 31P-NMR technique was observed that permanent grassland had a more significant effect in reducing α–glycerophosphate and increasing myo-IHP and adenosine monophosphate than permanent cropland.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.