Effet des pratiques sylvicoles sur les propriétés chimiques et microbiologiques des sols forestiers : approche multiscalaire en contexte méditerranéen

Effect of sylvicultural practices on chemical and microbiological properties of forest soils : a multiscalar approach in the mediterranean context

• Auteur / Autrice : Caroline Brunel
• Direction : Anne-Marie Farnet, Raphaël Gros
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 21/04/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Institut : Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Centre régional : Centre régional de la propriété forestière (Provence-Alpes-Côte-d'Azur)
• Partenaire(s) de recherche : Agence : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (France)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biogéochimie et écologie des milieux continentaux
• Jury : Président / Présidente : Thierry Gauquelin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernhard Zeller, Étienne Dambrine, Michel Vennetier, Jean-Michel Savoie, Caroline Rantien
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Matthieu Chauvat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biogéochimie

Écologie des régions de climat méditerranéen

Écologie des sols

Sols forestiers

Sylviculture

Mots clés libres

Bioclimats

Cycle du C

Peuplements mixtes

Qualité de la matière organique

Rémanents

Sols forestiers méditerranéens

Versant adret-Ubac

Bioclimates

C Cycle

Logging residues

Mixed forest stands

Organic matter quality

Mediterranean forest soils

North- or South-Facing slopes

Résumé

Les sols forestiers contiennent des stocks de C importants et la gestion de tels espaces naturels est donc cruciale dans le contexte du changement climatique. Ce travail s’attache à comprendre quels leviers (facteurs environnementaux, pratiques sylvicoles) contrôlent le fonctionnement microbien des sols de peuplements représentatifs de Provence calcaire en considérant différentes échelles spatiales. La hiérarchisation des facteurs modulant le fonctionnement des sols forestiers a mis en évidence une structuration des communautés fonctionnelles microbiennes à l’échelle régionale par les conditions bioclimatiques (bioclimats sub-humide vs. humide), et une modulation des activités enzymatiques à l’échelle locale par la MO définie par le peuplement (Quercus ilex et Pinus halepensis vs. Q. pubescens et P. sylvestris en composition pure ou mixte). Les effets de la mixité forestière (décrite via les surfaces terrières et les densités des troncs) sur le fonctionnement du sol a été évaluée dans les deux contextes bioclimatiques: la complémentarité des essences en peuplements mixtes sous bioclimat humide favorise le recyclage de la MO et induit une diminution des stocks de C et N, cet effet non-additif des essences n’est pas observé sous bioclimat sub-humide. L’addition de différents types de rémanents (feuilles/aiguilles vs. bois) a été testée en mésocosmes : les équilibres entre les populations fongiques et bactériennes sont conditionnés par le ratio C/N, lui-même dépendant du type de rémanents apporté. Ainsi, ces résultats indiquent que les pratiques sylvicoles pourraient orienter les dynamiques des flux de C dans les sols forestiers.

Since forest soils can store large carbon amounts, the management of such ecosystem is of major importance considering the forecasted climate change. This work aims at understanding which drivers (environmental factors and sylvicultural practices) control soil microbial functioning in forest stands of Provence (South of France) considering different spatial scales. The hierarchization of drivers showed that microbial functional diversity is driven at the regional scale by bioclimatic conditions (sub-humid vs. humid bioclimate) and enzyme activities at the local scale by the organic matter print defined by stand composition (Quercus ilex and Pinus halepensis vs. Q. pubescens and P. sylvestris in pure or mixed stand). Mixed forest composition and structure (described through basal area and density of trunks of pines and oaks) influenced soil functioning differently depending on the bioclimate: the complementarity of species in mixed stands in humid bioclimate favoured organic matter recycling and induced a decrease in C and N stocks, while an additive effect of tree species was found in sub-humid bioclimate. Amendments with different types of logging residues (leaves / needles vs. wood) were tested in mesocosms: the balance between fungal and bacterial populations was conditioned by the C to N ratio, C and N amounts varying with the type of residue. Thus, these results indicate that forest management - through the choice of adapted practices - has the potential to drive microbial functioning in forest soils.