Modélisation des interactions entre la diversité microbienne et végétale dans les agroécosystèmes multispécifiques : analyse fine des mécanismes de régulation des flux de carbone et de nutriments

Modeling interactions between microbial and plant diversity in multispecific agroecosystems: analysis of carbon and nutrient flow and regulation mechanisms

• Auteur / Autrice : Louise Adam
• Direction : Gianni Bellocchi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences et technologies de l'agriculture, de l'alimentation et de l'environnement
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UREP - Unité Mixte de Recherche sur l'Ecosystème Prairial

Mots clés

Mots clés libres

Modèle mécaniste

Nutriments

Diversité des plantes

Diversité des micro-organismes

Matière organique

Sequestration du carbone

Mecanist modeling

Nutrient

Plant diversity

Micro-organism diversity

Organic matter

Carbone séquestration

Résumé

Ce projet de thèse vise à développer des modèles intégrant la diversité fonctionnelle des plantes et des microorganismes dans les cycles biogéochimiques (CNP) et les services écosystémiques associés (ex. le stockage du carbone, la production végétale et la rétention des nutriments, tout en examinant les dis-services liés aux émissions de GES. Le contexte du projet est double : d'une part, il tient compte de la dégradation de la biodiversité à l'échelle globale et cherche à comprendre son impact sur les services écosystémiques, et d'autre part, il répond à la nécessité d'une transition écologique de l'agriculture pour réduire les intrants, la dégradation des sols et leurs impacts sur les écosystèmes naturels, ainsi que sur les ressources en eau et en air. L'état de l'art révèle le rôle positif de la diversité dans la fourniture de multiples services écosystémiques au cours des 30 dernières années. Cependant, cette compréhension n'a été que partiellement intégrée dans les modèles existants, qui se sont souvent focalisés soit sur les interactions et la dynamique des communautés végétales, soit sur les cycles biogéochimiques. L'approche proposée dans cette thèse s'appuie sur des synthèses récentes des conditions nécessaires à la multifonctionnalité des écosystèmes, mettant en avant des éléments tels que la synchronie entre les processus sol-plante, l'organisation et la coordination des organismes et des fonctions écosystémiques. L'objectif principal est de modéliser ces systèmes synchrones et de déterminer les conditions de fonctionnement et les facteurs de contrôle (pédoclimat, diversité fonctionnelle, perturbations). Des mesures seront également réalisées dans le cadre d‘expérimentations sur les nouveaux systèmes de cultures (NCS), incluant des manipulations en laboratoire ou en mésocosme pour tester des systèmes non abordés dans les expérimentations NSC, ex. un système de marché commun reliant différents groupes fonctionnels de plantes et de microorganismes.

This thesis project aims to develop models integrating the functional diversity of plants and microorganisms in biogeochemical cycles (BC) and associated ecosystem services (e.g. carbon storage, crop production and nutrient retention), while examining these services in relation to GHG emissions. The context of the project is twofold: on the one hand, it takes into account biodiversity degradation on a global scale and seeks to understand its impact on ecosystem services, and on the other, it responds to the need for an ecological transition in agriculture to reduce inputs, soil degradation and their impacts on natural ecosystems, as well as on water and air resources. The state of the art reveals the positive role of diversity in the provision of multiple ecosystem services over the last 30 years. However, this understanding has been only partially integrated into existing models, which have often focused either on plant community interactions and dynamics, or on biogeochemical cycles. The approach proposed in this thesis is based on recent syntheses of the conditions necessary for ecosystem multifunctionality, highlighting elements such as synchrony between soil-plant processes, organization and coordination of organisms and ecosystem functions. The main objective is to model these synchronous systems and determine their operating conditions and controlling factors (pedoclimate, functional diversity, disturbances). Measurements will also be carried out as part of experiments on new cropping systems (NCS), including laboratory or mesocosm manipulations to test systems not addressed in NSC experiments, e.g. a common market system linking different functional groups of plants and microorganisms.