Importance des litières de Miscanthus×giganteus (feuilles sénescentes, racines et rhizomes): Impact de leur décomposition sur la minéralisation de C et N dans un sol - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Importance des litières de Miscanthus×giganteus (feuilles sénescentes, racines et rhizomes): Impact de leur décomposition sur la minéralisation de C et N dans un sol

Résumé

La nécessité de maîtriser les émissions de GES (CO2, NO), la raréfaction et la hausse du prix des carburants fossiles conduisent à envisager la substitution du C fossile par du C « renouvelable » c'està- dire issu de la biomasse végétale. Cette stratégie de substitution doit être durable. En particulier l’exportation massive de biomasse végétale privant le sol des restitutions de résidus végétaux (par exemple pour les pailles de céréales) ; et l’implantation de nouvelles cultures notamment des plantes pérennes (par exemple le miscanthus) interrogent sur les pratiques culturales, notamment les dates et les fréquences d’exportation, indispensables pour le maintien de la fertilité des sols et une bonne gestion des cycles biogéochimiques. Miscanthus×giganteus, plante pérenne à rhizome est une des plantes « candidate » pour la production des carburants de seconde génération, en raison de son fort potentiel de production de biomasse, y compris en conditions tempérées. Dans ce contexte l’objectif principal de ce travail de thèse était de quantifier et caractériser les litières végétales recyclées vers le sol sous culture de Miscanthus, plus précisément les feuilles sénescentes, les racines et rhizomes de Miscanthus et d’étudier la minéralisation du C et N au cours de leur décomposition. Ce travail s’est appuyé sur un essai au champ de Miscanthus×giganteus, âgé de 3 à 5 ans, implanté depuis 2006 à Estrées-Mons (Nord de la France), et croisant 2 dates de récolte (une récolte précoce avant l’hiver et une récolte tardive après l’hiver en fin de cycle annuel) et 2 niveaux de fertilisation azotée (0 kg N ha-1 et 120 kg N ha-1). Tout d’abord sur les litières prélevées sur cet essai, nous avons quantifié, caractérisé biochimiquement et étudié la minéralisation en conditions contrôlées des feuilles sénescentes, rhizomes et racines. Ensuite la dynamique de chute des feuilles au cours de la sénescence, leur accumulation sous forme de mulch à la surface du sol et les cinétiques de décomposition ont été étudiées au champ pendant deux années. Enfin nous avons étudié les effets de la disponibilité de l’azote sur la dynamique du C et N, la dynamique microbienne et des fonctions enzymatiques au cours de la décomposition de ces feuilles, en conditions contrôlées. La disponibilité en N a été modulée soit en apportant de l’azote minéral, soit en apportant des quantités croissantes de feuilles pour une quantité d’azote donnée. Nous montrons que le C stocké dans les trois « compartiments » recyclés potentiellement au sol est considérable: feuilles sénescentes (1à 3 t C ha-1 par an), racines (1 à 2 t C ha-1) et rhizomes (7 à 10 t C ha-1). Les rhizomes, ont une teneur en soluble-NDS de 25 à 35% et une teneur en lignine de 11 à 15% selon les prélèvements précoces ou tardifs, et une teneur en N élevée (0.7-1.5%). On observe en 263 jours à 15 °C, une minéralisation des rhizomes représentant 61±8% du C apporté, supérieure à celle observée pour les racines (36±8%) et les feuilles sénescentes (53±4%). Nous montrons l’importance des feuilles sénescentes de Miscanthus dans le recyclage de matière organique vers le sol : le scénario de récolte précoce prive le sol d’un recyclage annuel de 1-3 t C ha-1 ; d’autre part qualitativement, la faible dégradabilité observée au laboratoire pour les feuilles est confirmée au champ, ce qui conduit à la formation d’un mulch important en épaisseur (2 à 4cm) et en quantité (équivalent à 6 à 7 t C ha-1). Enfin, une forte disponibilité en N accélère la vitesse de minéralisation du C à court terme. Ceci se traduit aussi par une augmentation du C microbien et de l’ergostérol, marqueur fongique, ainsi que des activités enzymatiques liées à la dégradation du C et N (xylanase, leucine aminopeptidase). En revanche cette disponibilité forte en N réprime l’activité laccase. Nous montrons aussi que diminuer la disponibilité relative en N pour les décomposeurs, par ajout de quantités croissantes de feuilles dans le sol conduit à ralentir la croissance microbienne et fongique. Cette situation favorise très tôt l’installation de la biomasse fongique (augmentation du rapport ergostérol/C microbien) et son activité (laccase). Ce travail montre que la culture de Miscanthus permet potentiellement une forte accumulation de C organique ce qui est favorable au maintien de la fertilité des sols à long terme. Il est maintenant essentiel de pouvoir prédire le devenir du C des parties souterraines de Miscanthus, dans la perspective de changement dans l’utilisation des terres.
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Citer

Norbert N. Amougou. Importance des litières de Miscanthus×giganteus (feuilles sénescentes, racines et rhizomes): Impact de leur décomposition sur la minéralisation de C et N dans un sol. Ingénierie des aliments. Université de Reims Champagne Ardenne, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02804963⟩
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