Effets des biostimulants sur le fonctionnement biologique de sols d’agrosystèmes : réponses des communautés microbiennes et dynamique de minéralisation du carbone organique

Effect of biostimulant on the biological functionning of agrosystem soils : responses of the microbial communities and the dynamic of the organic carbon mineralization

• Auteur / Autrice : Eve Hellequin
• Direction : Françoise Binet, Olivier Klarzynski, Cécile Monard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie, évolution
• Date : Soutenance le 05/09/2019
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution (Rennes ; 1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résidus de récolte

Archéobactéries

Sols -- Microbiologie

Plantes -- Facteurs de croissance

Cycle du carbone

Mots clés libres

Cycle du C

Biostimulant

Décomposeurs hétérotrophes

Bactéries

Champignons

Archées

Résidus de cultures

C cyle

Biostimulant

Heterotrophic decomposers

Bacteria

Fungi

Archaea

Crop residues

Résumé

L’agriculture intensive est en pleine transition vers des pratiques agroécologiques qui s’appuient sur la biodiversité et les processus écologiques. Dans les agrosystèmes, la matière organique est un élément clé de la fertilité des sols et constitue une réserve importante de carbone. La fertilisation organique par les résidus de cultures est donc une pratique agricole qui permet d’améliorer le stock de matière organique. Les microorganismes du sol ont un rôle essentiel dans la dynamique du carbone et sont les principaux acteurs de sa minéralisation et de la mise à disposition des nutriments pour la plante. Ainsi, l’utilisation de biostimulant (BS) agricoles visant à améliorer cette fonction microbienne est proposée comme solution alternative pour améliorer indirectement la croissance des plantes tout en réduisant les intrants chimiques. A travers ces travaux de thèse il s’agissait i) d’identifier l’effet de biostimulants appliqués au sol sur les communautés microbiennes hétérotrophes, la minéralisation du carbone organique (Corg) et la libération des nutriments, ii) d’évaluer sa généricité en testant différentes conditions expérimentales et iii) d’identifier les filtres environnementaux qui contrôlent à la fois les communautés microbiennes et la fonction de minéralisation.Nous avons mis en évidence que la dynamique du Corg était différente en fonction des caractéristiques physico-chimiques et biologiques des sols. Nous avons montré que les plantes pouvaient elle aussi modifier la dynamique du Corg par le retour de leurs litières au sol et l’influence de leurs racines sur les communautés bactériennes et fongiques. Contrairement aux plantes, la quantité de Corg apportée par les BS étudiés étaient négligeables. Pourtant, nous avons évalué un effet parfois plus important que celui des plantes sur l’abondance, la diversité et la richesse des bactéries et des champignons. Parmi les deux BS étudiés nous avons montré que l’un améliorait la minéralisation du Corg en recrutant des bactéries et des champignons saprophytes indigènes du sol et que l’autre n’influençait pas la minéralisation du Corg mais activait des bactéries indigènes du sol promotrices de la croissance des plantes ainsi que des bactéries et champignons saprophytes. Notre étude souligne également l’importance de mettre en place une approche méthodologique normalisée et systémique qui intègre le suivi simultané de plusieurs descripteurs afin d’identifier les effets des BS.

Modern agriculture is undergoing important changes toward agroecological practices that rely on biodiversity and ecological processes. In agrosystems, the organic matter is the key of the soil fertility and an important reserve of carbon. Organic fertilization by crop residues is therefore an agricultural practice that improve the organic matter content in soil. Soil microorganisms have an important role in the organic carbon (orgC) dynamic because they are key players of its mineralization and are involved in the nutrients recycling. Thus, the use of agricultural biostimulant (BS) intended to enhance this microbial function is proposed as an alternative solution to improve indirectly plant growth while reducing chemical inputs. This thesis aimed to i) identify the effect of soil biostimulant on heterotrophic microbial communities, the orgC mineralization and the nutrient releases, ii) evaluate its genericity by testing different experimental conditions and iii) identify the environmental filters that control both the microbial communities and the mineralization function. We showed that the orgC dynamic was different according to contrasted physico-chemical and biological characteristics of different soils. We showed that plants can also influence the orgC dynamic by returning litter to the soil and through its root effect on the bacterial and fungal communities. Unlike plants, the amount of orgC provided by the two tested BS was negligible. However, we evaluated the effect of one BS as at least similar or even higher than those of plant on active bacterial and fungal abundances, richness and diversity. Among the two BS tested we showed that one enhanced the orgC mineralization by recruiting indigenous soil bacterial and fungal decomposers and that the other did not affect the orgC mineralization but activated indigenous soil plant-growth-promoting bacteria as well as soil bacterial and fungal decomposers. Furthermore, our study call for new normative methodological and systemic approach by monitoring simultaneously several descriptors for advancing our knowledge on BS action on microbial soil functioning.