Influence des facteurs biotiques et abiotiques sur la dynamique de la matière organique du sol à partir de la caractérisation biogéochimique des matières organiques solubles

Influence of biotic and abiotic factors on soil organic matter dynamics assessed by the biogeochemical characterisation of soluble organic matter

• Auteur / Autrice : Julien Guigue
• Direction : Jean Lévêque, Olivier Mathieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance le 08/12/2014
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biogéosciences (Dijon) - Biogéosciences
• Jury : Président / Présidente : Philippe Schmitt-Kopplin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Mounier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Richard D. Bardgett, Claire Chenu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isotopes stables

Minéralisation (biologie)

Matière organique

Biogéochimie

Mots clés libres

Biogéochimie des sols

Matière organique extractible à l’eau

Communautés bactériennes

Caractérisation moléculaire

FTICR-MS

13C

Fluorescence 3D

Soil biogeochemistry

Water-extractable organic matter

Bacterial communities

Molecular characterisation

FTICR-MS

13C

3D-fluorescence

Résumé

Les sols sont le plus grand réservoir de carbone des écosystèmes terrestres, et la minéralisation des matières organiques par l’activité microbienne représente la majeure partie des flux de CO2 émis à la surface des continents.Dans ce travail, nous avons étudié les matières organiques extraites à l’eau (WEOM), qui correspondent à la fraction la plus réactive des matières organiques du sol (MOS). Nos objectifs étaient (i) d’identifier les liens de la dynamique du WEOM avec les communautés bactériennes, et avec les paramètres physico-chimiques du sol ; (ii) de réaliser une caractérisation chimique précise du WEOM.Il existe un lien fort entre la solubilité des MOS et les structures des communautés bactériennes, et une baisse de leur diversité impacte la dynamique des MOS et du WEOM, et provoque une baisse de la minéralisation des matières organiques. Une étude à l’échelle régionale a également permis d’identifier que les taux de MOS et d’argile contrôlent les quantités de WEOM et leur aromaticité. La caractérisation au niveau moléculaire a montré la présence d’un grand nombre de molécules ubiquistes dans le WEOM. À partir de ces analyses, nous avons également pu décrire les effets du couvert végétal et des propriétés physico-chimiques des sols sur la composition chimique du WEOM.

Soils are the greatest reservoir of C on the continents, and organic matter mineralisation bymicrobial activity represents the major part of the CO2 emitted by terrestrial ecosystems.In this work, we studied water-extractable organic matter (WEOM), which corresponds to themore reactive fraction of soil organic matter (SOM). Our objectives were (i) to identify therelationships of WEOM dynamics with bacterial communities, and with soil physico-chemicalparameters; (ii) to provide a precise chemical characterisation of WEOM.There is a strong link between SOM solubility and the structure of bacterial communities, andan erosion of their diversity has an impact on SOM and WEOM dynamics, and leads to adecrease in organic matter mineralisation. A study at the regional scale then allowed us to identifythat the SOM and clay contents control the quantities of WEOM and its aromaticity. TheWEOM characterisation at the molecular level revealed the presence of a large number ofubiquitous molecules in the WEOM. Based on these analyses, we were also able to describe theeffects of vegetation and soil physico-chemical properties on the chemical composition ofWEOM.