Thèse soutenue

Dynamique comparée des éléments majeurs dans les humus de forme mull dans une hêtraie du Nord-Est de la France
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Auteur / Autrice : Marie Dincher
Direction : Marie-Pierre Turpault
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences
Date : Soutenance le 11/12/2020
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biogéochimie des Écosystèmes Forestiers (Nancy)
Jury : Président / Présidente : Laurent Augusto
Examinateurs / Examinatrices : Marie-Pierre Turpault, Quentin Ponette, Catherine Keller, Michaël Aubert, Françoise Watteau, Alexis De Junet
Rapporteurs / Rapporteuses : Quentin Ponette, Catherine Keller

Résumé

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L’humus est le siège de processus clés pour la nutrition des arbres. Cependant, il reste un compartiment de l’écosystème encore peu étudié pour l’ensemble des nutriments et éléments bénéfiques autre que C et N. Ainsi, dans un contexte où les pressions exercées sur les forêts augmentent depuis quelques années, il est important de comprendre la dynamique comparée des éléments de leur arrivée dans l’humus à leur sortie dans le sol. Les objectifs de cette thèse sont (1) d’identifier les mécanismes et les facteurs responsables de la dynamique des éléments majeurs (C, N, P, K, Ca, Mg, Mn, S, Si, Al et Fe), (2) de déterminer les relations entre ces éléments et (3) de préciser la place de l’humus dans la nutrition de l’arbre. Pour répondre à ces objectifs, un modèle conceptuel basé sur l’identification des flux entrant et sortant de l’humus et des possibles mécanismes présents dans le niveau de l’humus a été élaboré. Les résultats obtenus dans cette thèse suggèrent que la dynamique des éléments et leur disponibilité pour l’arbre à la sortie de l’humus dépendent d’un ensemble de processus et réactions accélérant ou retardant leur départ de l’humus. Les vitesses de libération des éléments dans le sol dépendent de leurs formes dans les entrées de l’humus (soluble, molécules organiques, biominéraux), de leur localisation dans les feuilles (limbe vs. nervure) et des tissus des végétaux plus ou moins facilement dégradables alimentant l’humus. La dynamique des éléments est également influencée par des réactions de recyclage à l’intérieur de l’humus, comme des précipitations biotiques ou abiotiques. Les éléments être utilisés par les amibes à thèques (Si, P, Ca et Mn), précipités autour des hyphes (Ca, Mn, P, et K) ou encore être précipité sous forme de plage amorphes (Si). Ces réactions contrôlent les temps moyens de résidence des éléments : les éléments les plus solubles, localisés dans des tissus plus dégradables et les moins recyclés seront lessivés plus rapidement et auront des temps de résidence plus bas. La période libération des éléments sous l’humus intervient sur leur disponibilité pour l’arbre de ces éléments. En période de végétation où les éléments sont directement disponibles pour les arbres, moins de 25% de K et P sont libérés. La capacité du sol à retenir les éléments produits en période de sénescence et de dormance sera fondamentale pour assurer la pérennité de l’écosystème. Lors de cette thèse, les particules en sortie de l’humus ont été quantifiées pour la première fois. Outre le rôle sur la pédogenèse en général et la dynamique du C, ce flux particulaire sous l'humus pourrait augmenter la capacité d’échanges cationique des sols et sa capacité à retenir ces éléments lessivés en période de dormance.