MINERALISATION A LONG TERME DU PHOSPHORE ORGANIQUE DANS DES SOLS CULTIVES : EVALUATION ET FACTEURS DE CONTROLE

par Pablo Raguet

Projet de thèse en Biogéochimie et écosystèmes

Sous la direction de Christian Morel, Alain Mollier et de Antoine Karam.

Thèses en préparation à Bordeaux en cotutelle avec l'Université Laval , dans le cadre de École doctorale Sciences et Environnements , en partenariat avec Interaction Sol-Plante-Atmosphère (laboratoire) et de BIONUT - BIOGéochimie des NUTriments (equipe de recherche) depuis le 31-10-2019 .


  • Résumé

    Le phosphore (P) est un nutriment majeur de la production agricole mondiale. La surface des terres cultivées devraient augmenter de près de 50% d'ici 2050 pour subvenir à la demande alimentaire. Dans le même temps, une pénurie mondiale de la fabrication d'engrais phosphatés fabriqués à partir des gisements fossiles pourrait se produire. Dans les écosystèmes cultivés, la fertilisation au phosphore est nécessaire pour maintenir la production agricole. Actuellement, la recherche vise à identifier et à évaluer la fraction de P phytodisponible dans les cultures. Cet objectif ne peut être atteint avec les habituelles extractions chimiques parce qu'elles ne fournissent pas suffisamment d'informations sur les interactions sol-plante. Les approches quantitatives basées sur des processus ont donné de nouvelles perspectives, scientifiquement fondées, pour améliorer l'évaluation des ions orthophosphate (ions P) phytodisponibles dans le sol. Les racines absorbent les ions P de la solution du sol lors de la croissance des végétaux. Cette solution est réapprovisionnée en ions P de la phase solide du sol principalement par des procédés physico-chimiques. Cependant, le P organique (Porg) pourrait représenter une réserve importante d'ion P dans les sols cultivés. La libération d'ions P dans la solution du sol après la minéralisation de Porg pourrait donc jouer un rôle important dans la nutrition des plantes. Cette contribution n'a pas encore été correctement quantifiée ni évaluée pour différents sols agricoles cultivés depuis des années et sous différentes formes de fertilisation. Pour répondre à ce besoin, nous proposons une approche basée sur les processus pour quantifier les taux de minéralisation de Porg et le P phytodisponible dans la solution de sol. De plus, nous déterminerons les relations entre les taux de minéralisation de Porg et les déterminants. Nous ajouterons la dynamique de Porg au modèle opérationnel de biogéochimie des écosystèmes pour les sols cultivés (CycP). Cette étude mesurera les changements dans la biogéochimie du P du sol à l'aide d'expériences sur les bilans de P dans les conditions contrôlées de parcelles agricoles. Nous analyserons les ions P du sol, le Porg, le P phytodisponible ainsi que le P microbien dans les sols fertilisés depuis des nombres années. Cette recherche sera menée dans deux réseaux nationaux français avec des expériences à long terme où le fumier, les boues urbaines et la fertilisation minérale sont étudiés. Notre étude est une contribution directe à l'effort mondial actuel de transition vers les sources organiques pour réduire les importations d'engrais, améliorer les pratiques de fertilisation au phosphore et prévenir l'accumulation de phosphore dans les sols. Traduit avec www.DeepL.com/Translator

  • Titre traduit

    LONG-TERM MINERALIZATION OF ORGANIC PHOSPHORUS IN AGRICULTURAL SOILS: EVALUATION AND CONTROL FACTORS


  • Résumé

    Phosphorus (P) is essential and often limiting for crop production worldwide. Cropland is expected to increase by 50% or more by 2050. Meanwhile, P scarcity makes its use and management major challenges for food security. In cropped ecosystems, P fertilization is needed to sustain plant-available P and agricultural production. Currently, research aims to identify and assess the P fraction that is crop available. This objective cannot be accomplished with chemical extractions because these do not provide enough information about the soil-plant interactions. Quantitative process-based approaches have given new insights, scientifically sound, to improve the evaluation of plant-available soil P. Orthophosphate ions (P ions) are absorbed from the soil solution by growing roots. This solution is replenished with P ions from the solid phase mainly by physicochemical processes. However, organic P (Porg) might represent a significant pool of replenishment in cropped soils depending on soil type and agricultural practices. The release of P ions into the soil solution after Porg mineralization might, therefore, play a significant role in plant nutrition. This contribution has not yet been properly quantified and evaluated in agricultural field conditions for different soils, cropped for decades under various rates and forms of fertilization. To address this need we propose a process-based approach to quantify Porg mineralization rates and plant-available P. Also, we will determine the relationships between Porg mineralization rates and drivers. Moreover, we will add Porg dynamics to the operational ecosystem biogeochemistry model for cropped soils (CycP). This study will measure changes in the soil P biogeochemistry with P budgets experiments in agricultural field conditions. We will analyze soil P ions, Porg, plant-available P and microbial P in soils fertilized for decades. This research will be carried out at two French national networks with long-term experiments where manure, urban sludge, and mineral fertilization are studied. Our study is a direct contribution to the current global effort to transition to organic sources for reducing fertilizer imports, improving P fertilization practices and preventing P accumulation in soils.