Sols fertiles et trame brune en milieu urbain : impacts de l'ingénierie pédologique sur les sols et les communautés lombriciennes

Fertile soils and brown infrastructure in urban areas : impacts of soil engineering on soils and earthworm communities

• Auteur / Autrice : Jeanne Maréchal
• Direction : Daniel Cluzeau, Xavier Marié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie, évolution
• Date : Soutenance le 09/03/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : EGAAL
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution (Rennes ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Keller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Cannavo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Mathieu, Ciro Gardi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Artificialisation des sols

Lombric

Bioturbation

Diversité animale

Utilisation urbaine du sol

Mots clés libres

Sols urbains

Biodiversité lombricienne

Bioturbation lombricienne

Continuités écologiques

Artificialisation des sols

Urban soils

Earthworm biodiversity

Earthworm bioturbation

Ecological continuities

Soil artificialisation

Résumé

Les sols et la biodiversité qu’ils abritent fournissent de nombreux services écosystémiques participant à l’amélioration du cadre de vie en milieu urbain. Cependant, l’artificialisation croissante constitue un facteur majeur de dégradation des sols et d’érosion de la biodiversité. L’ingénierie pédologique apporte des réponses techniques pour la reconstitution de sols fertiles support de végétation. Peu d’études ont permis à l’heure actuelle de caractériser l’efficience à court et long terme de ces processus d’ingénierie sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques de ces sols en conditions réelles de projets d’aménagement. De plus, ces processus n’incluent aucune prise en compte de la biodiversité des sols, et en particulier des vers de terre, acteurs clés de l’écosystème sol. Ces derniers sont susceptibles d’être fortement impactés par les perturbations engendrées lors des étapes de reconstitution de sol mais également par la rupture des continuités écologiques inhérente au milieu urbain, isolant les sols et les populations lombriciennes par des barrières anthropiques telles que des routes ou des trottoirs. Le premier objectif de la thèse était de caractériser à l’aide d’une quarantaine d’indicateurs les composantes physiques, chimiques et biologiques de la fertilité de Luvisols anthropisés de 30 ans issus d’une ingénierie basique impliquant un décapage peu profond et aucun amendement organique, et des Anthroposols reconstitués de 4 et 20 ans issus d’une ingénierie élaborée impliquant un décapage profond et un amendement organique. Le deuxième objectif était de caractériser les communautés lombriciennes dans ces mêmes sols et d’appréhender les impacts de leur isolement, partiel ou total, par rapport à de potentiels réservoirs. Les résultats montraient dans les Anthroposols un effet très positif de l’amendement organique sur la fertilité, stimulant particulièrement l’activité lombricienne dans les horizons de surface des sols de 4 ans. Vingt ans après leur mise en place, la fertilité des Anthroposols était supérieure à celle de Luvisols anthropisés non amendés, notamment en termes d’activité lombricienne et racinaire. L’isolement n’avait aucun impact sur les communautés lombriciennes des Anthroposols de 4 ans et les Luvisols anthropisés tandis que l’isolement total engendrait une faible abondance et la perte de trois catégories écologiques dans les Anthroposols de 20 ans. Cette thèse met en évidence les impacts contrastés des processus d’ingénierie pédologique sur les fonctions de fertilité et de réservoir de biodiversité lombricienne ainsi que sur l’intégration des sols au sein d’une Trame Brune urbaine permettant les déplacements des lombriciens au sein de la matrice urbaine.

Soils and their biodiversity provide numerous ecosystem services which improve the well-being of citizens in urban areas. However, increasing artificialisation is a major factor in soil degradation and biodiversity erosion. Soil engineering provides technical solutions for the reconstitution of fertile soils supporting vegetation. Few studies have been conducted to characterise the short- and long-term efficiency of these engineering processes on the physical, chemical and biological properties of these soils, under real conditions of development projects. Moreover, these processes do not take into account soil biodiversity, and in particular earthworms, key actors of the soil ecosystem. They are likely to be strongly impacted by the disturbances caused by soil reconstitution stages but also by the ecological discontinuities inherent to the urban environment, isolating soils and earthworm populations by anthropogenic barriers such as roads or sidewalks. The first objective of the thesis was to characterise the physical, chemical and biological components of the fertility of 30-year-old anthropised Luvisols resulting from a basic engineering process involving shallow stripping and no amendment, and reconstituted Anthroposols of 4 and 20 years old resulting from an elaborate engineering process involving deep stripping and organic amendment. The second objective was to characterise the earthworm communities in these soils and to understand the impacts of their isolation, partial or total, from potential reservoirs. The results showed a very positive effect of the organic amendment on fertility in Anthroposols, particularly stimulating earthworm activity in the surface horizons of 4-year-old soils. Twenty years after their implementation, the fertility of Anthroposols was higher than that of unamended anthropised Luvisols, particularly in terms of earthworm and root activities. Isolation had no impact on the earthworm communities of the 4-year-old Anthroposols and the anthropised Luvisols, while total isolation resulted in low abundance and the loss of three ecological categories in the 20-year-old Anthroposols. This thesis highlights the contrasting impacts of soil engineering processes on the functions of fertility and earthworm biodiversity reservoir, as well as on the integration of soils within a brown infrastructure allowing earthworm dispersal within the urban matrix.