Plasticité fonctionnelle du trèfle blanc en réponse à la disponibilité en soufre

par Sébastien Varin

Thèse de doctorat en Physiologie. Biologie des organismes, populations, interactions

Sous la direction de Jean-Bernard Cliquet.

Soutenue en 2009

à Caen .

mots clés

• Absorption du soufre
• Dépôt foliaire du soufre
• Isotopes stables
• Carence en soufre
• Sols -- Teneur en soufre
• Azote -- Fixation
• Plasticité
• Écologie des prairies
• Trèfle blanc

Résumé

– Les programmes de diminution des principaux polluants industriels ont entraîné d’importantes réductions des teneurs en S atmosphérique et par conséquent un appauvrissement des sols en S dans les prairies du Nord de l’Europe. Le travail de thèse centré sur le trèfle blanc (Trifolium repens L. ) en tant qu’espèce clef des prairies, s’est attaché à analyser sa plasticité en réponse à la disponibilité en S. La plasticité du trèfle a été évaluée par la variation de traits fonctionnels le long d'un gradient de fertilisation azoté et soufré appliquée sur un sol pauvre, ou de concentration en SO42- en système hydroponique. Un double marquage 15N/34S a été réalisé pour évaluer l’absorption de l’N et du S de la solution ainsi que la fixation du N2 et le dépôt foliaire du soufre atmosphérique. Les résultats ont mis en évidence une plasticité phénotypique, à la fois morphologique et physiologique, importante du trèfle. Le soufre module sa biomasse finale ainsi que ses fonctions biologiques ; aptitude potentielle à la compétition, multiplication végétative, photosynthèse et acquisition du S et de N. Il intervient notamment via la fixation de N2. La réduction de la fixation du N2 observée chez les plantes déficientes en S résulte principalement d’une réduction de la nodulation, mais une moindre synthèse de protéines nodulaires, la nitrogénase et la léghémoglobine a été observée. Le S atmosphérique s’est révélé être une source importante pour la croissance, à travers le dépôt foliaire. La déficience en soufre accroît l’absorption foliaire par unité de surface. L’apport d’engrais soufrés, à l’inverse d’apports azotés pourrait permettre un maintien prolongé du trèfle dans les prairies.

Titre traduit

Functional plasticity of white clover in response to sulphur availability

Résumé

– Recent control of atmospheric S pollution is leading to important soil sulphur impoverishment. As a result, a decrease in soil sulphur content has appeared in the last decades in grasslands of Northern Europe. White clover (Trifolium repens L. ) is a key species in grasslands and was chosen as a model species. These phD focused on clover response to sulphur availability. Clover plasticity was assessed through the measurement of a set of functional traits along a gradient of nitrogen and sulphur fertilisation applied on a poor soil or a gradient of sulphate concentration when cultivated on a hydroponic system. A 15N / 34S double labelling was used to measure nitrate and sulphate uptake, N2 fixation an atmospheric S foliar deposition. White clover traits showed a great phenotypic plasticity, due to both morphological and physiological plasticity. Sulphur availability modify clover biomass as well as major functions such as the potential competitive ability, the vegetative reproduction, photosynthesis and sulphur and nitrogen acquisition. Sulphur effect on clover is linked to N2 fixation. N2 fixation was drastically reduced in S deficient plants mainly as a consequence of a decreased nodule development, but also as a consequence of decreased protein synthesis in nodules. Nitrogenase and leghaemoglobin were lower in S deficient nodules. S derived from the atmospheric deposition (Sdad) through foliar deposition appeared to be a significant source of S for clover growth. Sdad:leaf area ratio increased with decreasing S concentration in the nutrient solution. In contrast with N fertilisation, S fertilisation could help to maintain white clover in grassland.