Impact d'amendements calco-magnésiens sur la diversité des macroinvertébrés de sols forestiers et sur certains processus fonctionnels associés. Cas du massif vosgien (nord-est, France)

Effects of liming on macroinvertebrates diversity in forest soils and some associated functional processes in the Vosges Mountains (North-eastern, France)

• Auteur / Autrice : Apolline Auclerc
• Direction : François Guérold, Johanne Nahmani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie, Biodiversité, Écosystèmes
• Date : Soutenance le 12/06/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIEBE - Laboratoire Interactions Ecotoxicologie Biodiversité Ecosytèmes - UMR 7146
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Ponge
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mickael Hedde, Arnaud Legout
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Eric Blanchart, Thierry Gauquelin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des forêts

Diversité des espèces

Sols -- Teneur en magnésium

Sols -- Teneur en calcium

Engrais et amendements -- Épandage

Vosges (France ; massif)

France

Sols acides

Mots clés libres

Macroinvertébrés

Acidification

Amendement calco-magnésien

Diversité

Dissimilarité des communautés

Espèces rares

Réseaux trophiques

Bioindicateur

Biostructures

Processus fonctionnels

Services écosystémiques

Macroinvertebrates

Acidification

Liming

Diversity

Community Dissimilarity

Rare species

Food webs

Bioindicator

Biostructures

Functional process

Ecosystem services

Résumé

Le recours à des épandages d'amendements calco-magnésiens dans les forêts acidifiées peut représenter une alternative intéressante pour corriger l'acidification des sols et la perte d'éléments nutritifs engendrés par des décennies de dépôts atmosphériques acides. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont d'évaluer les effets d'amendements calco-magnésiens sur (i) la diversité taxonomique et la structure des communautés des macroinvertébrés de sol forestier et sur (ii) deux processus fonctionnels associés notamment à l'activité des vers de terre, tels que la structuration du sol et l'évolution des humus. Au cours de nos travaux, trois sites localisés dans les Vosges (nord-est, France) ont été étudiés : deux massifs forestiers (sur grès et granite) en moyenne montagne, ayant fait l'objet d'amendements aériens en 2003 et la forêt domaniale de Humont située dans les collines sous-vosgiennes, où des amendements en 1991 et 2008 ont été réalisés. Les résultats montrent que 4 ans après amendement sur les bassins versants en moyenne montagne, l'abondance totale de la communauté de macrofaune a diminué, alors que les richesses spécifiques sont similaires. Cependant, la composition des communautés diffère avec moins de 50 % d'espèces communes aux sites amendés et témoins. Une diminution de l'abondance des prédateurs a également été observée alors que la plupart des détritivores ont été favorisés par l'amendement. Les études in vitro montrent également son effet positif sur les activités de structuration du sol par les vers de terre (production de turricules et construction de galeries). En forêt de Humont, les amendements ont eu un effet majeur à moyen terme (4 ans) et à long terme (20 ans) sur la population d'Aporrectodea velox, espèce endémique des Vosges. De part sa biomasse importante, cette augmentation de densité favorise l'amélioration des caractéristiques physico-chimiques du sol forestier tels que la structuration des sols et la morphologie des humus.

The use of liming (Ca-Mg) on acidified forest can be interesting to counteract soil acidification and loss of nutrients caused by decades of acid atmospheric deposition. In this context, the aims of this work were to assess liming effect on (i) taxonomical diversity and community structure of soil macro-invertebrates and on (ii) two associated functional processes related to earthworms: soil structuration and humus evolution. The PhD project was realised in three sites from the Vosges mountains (North-eastern, France): two forest mountain catchments (one lying on sandstone and the other on granite) limed in 2003 and the public hill forest of Humont at a lower altitude limed in 1991 and 2008. Results showed that 4 years after liming in mountain forest, the total abundance of macro-invertebrates decreased, while the species richness were similar. However, the community structure strongly differed, and less than 50% of the species were common to limed and control sites. Moreover, 43 species appeared to be indicators of liming. Predator taxa abundance decreased whereas the detritivorous were favoured by lime addition. The in vitro experiments showed a positive effect of liming on soil structuration by earthworm activities (cast production and burrowing activities). In the Humont forest, liming at medium-term (4 years) and long term (20 years) have an important effect on the Aporrectodea velox population, an endemic vosgian species. Related to its high biomass, this increase strongly improved soil physicochemical parameters such as soil structure and humus morphology.