Minéralisation de l'azote et nitrification dans les écosystèmes forestiers : Effet du type de sol et de l'essence forestière

Nitrogen mineralization and nitrification in forest ecosystems : soil types and tree species effect

• Auteur / Autrice : Kasaina Sitraka Andrianarisoa
• Direction : Étienne Dambrine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 11/02/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INRA
• Jury : Président / Présidente : Pierre Diezengremel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Étienne Dambrine, Arthur Gessler, Jean-Michel Harmand, Pierre Dizengremel, Bernd Zeller, Stéphan Hättenschiller
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Arthur Gessler, Jean-Michel Harmand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Teneur en azote

Litière forestière

Sols forestiers

Nitrification

Mots clés libres

Minéralisation de l’azote, nitrification, types de sol, essences forestières, échanges de carottes de sol, colonisation racinaire, coupe rase

Résumé

L’objectif de cette thèse était d’identifier les principaux indicateurs de disponibilité de l’azote dans les sols forestiers et ensuite de déterminer les mécanismes impliqués dans le contrôle de la minéralisation de l’azote et de la nitrification par les essences forestières. Différents indicateurs de la disponibilité en azote des sols ont été comparés dans 50 hêtraies du Nord Est de la France représentant une large gamme de type de sol. L’effet des essences a été étudié sur un cambisol hyperdystric acide dans le site de Breuil (Morvan, France). Le potentiel net de minéralisation de l’azote est corrélé négativement avec le pH du sol et positivement avec le rapport C/N microbien. Le pourcentage de nitrification est fortement corrélé à une combinaison du pH avec le rapport C/N du sol ou à la composition de la végétation. Dans le site de Breuil, le pourcentage de nitrification du sol est élevé sous le hêtre, le pin laricio et le douglas tandis qu’il est très faible sous le Sapin, l’Epicéa et la forêt native (taillis sous futaie à base de hêtre et de chêne). La permutation des carottes de sols entre ces peuplements montre que sous les peuplements forts nitrifiants, la colonisation racinaire est lente et le pourcentage de nitrification est stimulé très rapidement (<16 mois). Sous les peuplements peu nitrifiants, la colonisation racinaire est très rapide mais la réduction du pourcentage de nitrification est assez lente (>28 mois). Par ailleurs, la coupe à blanc stimule très rapidement la nitrification sous la forêt native. L’ensemble de ces résultats converge vers un contrôle fort du cycle de l'azote par les racines, mais le mécanisme exact reste inconnu.

The aim of this thesis was to identify the main indicators of N availability in forest soils and thereafter to determine mechanisms by which tree species control soil N mineralization and nitrification. Various indicators of N availability were compared within 50 beech forests covering a large range of soil types in northeastern France. Thereafter, the effect of six tree species was studied in an acidic cambisol hyperdystric at the experimental site of Breuil (Morvan, France). Potential net N mineralization was negatively correlated with soil pH and positively with microbial C/N ratio. Percent nitrification was strongly correlated with the combination of soil pH and soil C/N or with the combination of Ellenberg’s indices of N availability or Ecoplant C/N and Ellenberg’s indices of acidity (R) based on the vegetation community composition. At the Breuil experimental site, the percent nitrification was high in beech, Corsican pine and Douglas fir plantations whereas it was very low in the Nordmann fir and the spruce plantations and the native forest stands (an old coppice with standard dominated by beech and oak). The exchange of soil cores between stands showed that under the « High nitrifying stands », root colonization was low and percent nitrification was quickly stimulated (<16 months). In « Low nitrifying stands », root colonization was very quick but percent nitrification decreased slowly (>28 months). Percent nitrification was quickly stimulated by clear felling of the native forest. Our results converge toward a strong influence of roots on the nitrogen cycle in forest ecosystems but it needs further efforts to identify the mechanism.