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Thesis

French

ID: <

10670/1.rg0zcy

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Contribution des parties aériennes et souterraines des plantes à la matière organique des sols évaluée à partir de la dynamique des marqueurs des cutines et des subérines

Abstract

Les matières organiques des sols (MOS) représentent un réservoir majeur de stockage de carbone et elles sont étroitement associées aux propriétés physiques et physicochimiques du sol. Cependant, certaines pratiques agricoles comme le labour ont pour effet de minéraliser les MOS, aussi de nouvelles pratiques culturales ont été mises en place, dont le non labour ou le retour au sol des résidus de cultures. Cependant, des résultats très contrastés ont été décrits quant à l’augmentation des MOS par changement de pratiques culturales. De plus, la biomasse racinaire contribue plus aux MOS que les parties aériennes, dans un système où les résidus de cultures sont retournés au sol, alors que la proportion de MO contenue dans les racines est plus faible que celle provenant des parties aériennes.Afin de mieux comprendre les processus de dégradation et/ou de stabilisation de la matière organique dans les sols, nous avons choisi d’étudier deux biopolymères présents dans les parties aériennes et souterraines des plantes : les cutines et les subérines. Ces deux biopolyesters sont composés de monomères spécifiques. Nous avons tout d’abord mené une étude comparative des méthodes de dépolymérisation utilisées pour étudier ces biopolymères et montré que la méthode la plus adaptée était l’hydrolyse basique suivie de silylation. Nous avons ensuite appliqué cette méthode à des sols. Pour suivre la dynamique de ces biopolyesters, nous avons choisi le site expérimental de l’INRA « des Closeaux », qui comporte une chronoséquence blé/maïs, mise en place en 1993. Ces deux plantes ont été choisies en raison de leur teneur distincte en 13C due à la différence de leur voie biosynthétique : le blé est une plante en C3 (13C ≈ -28‰) alors que le maïs est une plante en C4 (13C ≈ -12‰). Les MOS possédant une signature isotopique proche de celle de la végétation, ce dispositif permet de suivre in situ, l’incorporation de la MO provenant du maïs à la MOS. Nous avons comparé la contribution des monomères de cutine et subérine dans des horizons de surface d’un sol initialement sous blé et après 6 et 12 ans de culture de maïs, puis nous nous sommes intéressés au devenir de ces biopolymères en profondeur après 9 ans de culture de maïs. La proportion de cutines et de subérines incorporées dans les sols a été établie afin de déterminer les processus conduisant à la dégradation et/ou stabilisation de la biomasse aérienne vs la biomasse racinaire. Les cutines présentes dans les parties aériennes des plantes ne sont pas ou peu incorporées dans les sols, ce qui indique que les cutines déjà présentes dans les sols sont stabilisées et que les cutines de maïs sont en grande partie dégradées au fur et à mesure de leur incorporation aux sols. Pour les subérines contenues dans les racines, nous avons mesuré un taux d’incorporation aux MOS de 20% à 60% selon le monomère après 6 ans de culture de maïs suivi d’une stabilisation entre 6 et 12 ans de culture de maïs. Pour les subérines, il semble donc y avoir plusieurs compartiments cinétiques : un compartiment stable et un compartiment qui se renouvelle rapidement. De plus, la distribution des marqueurs de cutines et de subérines est très différente dans les plantes et dans les sols, indiquant que les biopolymères ne sont pas dégradés de manière homogène. Enfin, en profondeur, les résultats sur les concentrations et la signature isotopique des marqueurs des racines montrent que les racines de maïs influencent la dynamique des MOS sur tout le profil étudié. En effet, on assiste à une augmentation des monomères spécifiques de subérines en profondeur, due au profil racinaire dense du maïs par rapport à celui du blé. Par contre, la diminution de la contribution des cutines en profondeur indique que le changement de culture de blé à maïs a induit une dégradation de cutines, dont on pouvait penser qu’elles étaient stabilisées.

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