Tesis sobre el tema "Engrais et amendements – Effets du soufre"

Le cadmium (Cd) est un élément métallique non essentiel et très toxique, présent généralement à l’état de trace dans les sols. Son origine est naturelle en lien avec la pédogenèse mais aussi anthropique (contamination des intrants agricoles rejets industriels etc.). En prélevant le Cd du sol par leurs racines, les plantes accumulent ce contaminant dans leurs parties aériennes, menaçant ainsi la qualité sanitaire des denrées alimentaires. C’est le cas du blé dur, qui est la céréale accumulant le plus fortement le Cd dans ses grains et qui contribue fortement à l’exposition chronique de la population française au Cd par voie alimentaire. Compte-tenu de la forte toxicité pour l’Homme de ce métal classé cancérogène et reconnu pour ses effets délétères sur les reins notamment, l’Union Européenne a établi des seuils réglementaires fixant les teneurs maximales du Cd dans un grand nombre de denrées alimentaires. Suite à de récentes études toxicologiques, les seuils réglementaires se multiplient et se durcissent. Pour les grains de blé dur, le seuil a récemment été abaissé de 0.20 mg Cd kg-1 à 0.18 mg Cd kg-1 (CE 915/2023). D’autres baisses seront probablement mises en application à l’avenir, ce qui nécessite de trouver des leviers pour limiter le transfert sol-grain du Cd. Le Cd a une forte affinité chimique pour le soufre (S) avec lequel il forme des complexes très stables dans le cas des groupements thiols (-SH) des molécules organiques, plus labiles dans le cas des sulfates. La littérature montre que l’apport de S au sol peut modifier la phytodisponibilité du Cd du sol et affecter la répartition entre organes, les complexes Cd-ligand soufrés contribuant à détoxifier ce métal en le séquestrant dans les vacuoles, notamment dans les racines. Cependant, la littérature concerne majoritairement les sols pollués et la phytoextraction. Peu de travaux portent sur les sols agricoles faiblement contaminés. Ce travail de thèse avait pour objectif de tester si l’apport de S à des doses et formes chimiques utilisées en céréaliculture pouvait limiter l’accumulation de Cd dans les grains de blé dur dans le contexte des sols agricoles. Nous avons montré, en conditions contrôlées, que la solubilité du Cd pouvait être augmentée par l’apport de sulfate d’ammonium, non pas par l’effet direct des sulfates mais par l’effet d’acidification résultant de la nitrification de l’ammonium. En conditions contrôlées et au champ, les apports de S ont légèrement diminué la concentration en Cd dans les grains de blé dur parfois en lien avec une plus forte rétention racinaire du Cd comme attendu. Nous avons observé que le Cd était majoritairement stocké dans les racines et, aux stades reproducteurs, qu’il était remobilisé vers les parties aériennes en même temps que le S. En réduisant la remobilisation du S à partir des racines, la fertilisation soufrée pourrait contribuer à également limiter la remobilisation du Cd des racines vers les grains. Par ailleurs, nos résultats ont montré que la fertilisation S pouvait également affecter la distribution de la biomasse entre les organes, affectant ainsi leur teneur en Cd. Nos travaux suggèrent donc que chez le blé dur, veiller à satisfaire les besoins en S des plantes permettrait de réduire légèrement la teneur en Cd des grains indirectement par des effets sur la biomasse et aussi peut être par des mécanismes directs d’interactions S-Cd. Même s’il n’est pas majeur, le levier de la fertilisation soufrée mérite d’être considéré pour réduire la contamination cadmiée du blé dur
Cadmium (Cd) is a non-essential and highly toxic metal, generally occurring at trace level in soils. Its origins are natural, linked to pedogenesis, but also anthropogenic (contamination by agricultural inputs, industrial wastes, etc.). By taking up Cd from the soil through their roots, plants accumulate this contaminant in their aboveground parts, threatening the food safety. This is the case for durum wheat, which is the cereal that accumulates the most Cd in its grains, and therefore is a strong contributor to the chronic dietary exposure of the French population to Cd. Cd is carcinogenic and highly toxic to humans especially for kidneys and therefore, the European Union has established regulatory limits setting maximum levels of Cd in numerous foodstuffs. As a result of recent toxicological studies, numerous new regulatory limits have been established and existing ones have been decreased. For durum wheat grain, the limit has recently been revised downwards from 0.20 mg Cd kg-1 to 0.18 mg Cd kg-1 (EC 915/2023). Further decreases are expected in the future, pointing out the need to find solutions to limit the transfer of Cd from soil to grain. Cd has a strong affinity for sulfur (S), with which it forms complexes that are highly stable with the thiol (-SH) groups of organic molecules, and more labile with sulfates. The literature shows that the addition of S to soil can modify not only the phytoavailability of this metal in soil but also its distribution between plant organs. Cd-S ligand complexes are known to detoxify this metal by sequestration in vacuoles, particularly in roots. However, literature mainly concerns polluted soils and phytoextraction, with little work on weakly contaminated agricultural soils. The aim of this thesis work was to test whether the addition of S at doses and chemical forms used in cereal cultures could limit Cd accumulation in durum wheat grains in the context of agricultural soils. We showed, under controlled conditions, that the solubility of Cd can be increased by the addition of ammonium sulfate, not by the direct effects of sulphates, but by the acidification resulting from the nitrification of ammonium. In hydroponics and in the field, the addition of S slightly reduced the Cd concentration in durum wheat grains, sometimes in association with greater retention of Cd in roots, as expected. We observed that most of the Cd was stored in the roots and that, during the grain filling, it was remobilized and transferred to the aboveground parts concomitantly with S. By reducing the remobilization of S from the roots, sulfur fertilization could then help to also limit the remobilization of Cd from the roots to the grain. Besides, our results showed that S fertilization could also affect the distribution of biomass between organs, thus affecting their Cd content. Overall, our work suggests that in durum wheat, ensuring that the S requirements of the plant are met could slightly reduce the Cd content of the grain through indirect effects on biomass and possibly through direct S-Cd interaction mechanisms. Even if its effect is not very strong, it is worth considering S fertilization as a lever to reduce cadmium contamination in durum wheat

Le biochar, charbon produit par pyrolyse et utilisé comme amendement, présente plusieurs avantages et s’avère une avenue prometteuse pour une agriculture durable. Cependant, les méthodes de fabrication actuelles, les conditions de pyrolyse et les biomasses utilisées produisent des biochars de qualités très variables qui peuvent affecter différemment la productivité du sol et les rendements de la plante. Actuellement, aucune étude ne permet d’élucider l’influence des propriétés physicochimiques des biochars sur la structure et la diversité des communautés microbienne du sol. Le but de ce projet de doctorat visait à bien comprendre comment les propriétés physicochimiques d’un biochar affectent sa capacité à : (i) réduire les émissions des gaz à effet de serre; (ii) améliorer la croissance de la tomate et du poivron de serre; (iii) améliorer l’efficacité de l’utilisation des engrais et de l’eau; et (iv) modifier la structure et la diversité des communautés bactériennes dans un substrat horticole et dans un sol minéral. Cinq biochars ont été produits et évalués: écorces d’érable pyrolysés à 400°C, 550°C et 700°C, copeaux de pin pyrolysés à 700°C et copeaux de saule pyrolysés à 400°C. Les résultats obtenus ont permis d’identifier les propriétés physicochimiques du biochar responsables de la réduction des émissions en N2O et des apports d’engrais et celles permettant l’amélioration de l’efficacité d’utilisation de l’eau tout en favorisant la croissance de la plante. De plus, les résultats démontrent que l’ajout de biochar peut stimuler certains groupes de bactéries impliqués dans les cycles du carbone et de l’azote et possiblement ceux impliqués dans le développement de la plante. Ces travaux identifient les propriétés physicochimiques importantes des biochars qui pourront mieux guider le producteur agricole et les industries fabriquant des substrats à base de tourbe dans le choix d’un biochar favorable à la croissance de la tomate et du poivron et à une agriculture plus durable.
The biochar, charcoal produced by pyrolysis and used as an amendment, has several advantages and is a promising avenue for sustainable agriculture. However, the production methods, the pyrolysis conditions and the biomass types produce biochars with variable properties which have different effects on soil productivity and crop yields. Presently, there are no studies to elucidate the influence of the physicochemical properties of biochars on the structure and the diversity of soil microbial communities. The purpose of this PhD project was to understand how the physicochemical properties of biochar affect its ability to : (i) mitigate greenhouse gas emissions; (ii) improve growth of greenhouse tomato and pepper; (iii) improve fertilizer and water use efficiency; and (iv) modify the structure and the diversity of bacterial communities in a growing medium and a mineral soil. Five biochars were produced and evaluated: maple bark pyrolyzed at 400˚C, 550˚C and 700˚C, pine chips pyrolyzed at 700˚C, and willow chips pyrolyzed at 400˚C. The results demonstrated that some physicochemical properties are key drivers of the ability of biochars to efficiently mitigate N2O emissions, to reduce fertilizer inputs and to improve water use efficiency while promoting plant growth. Moreover, the results show that biochar amendment can stimulate specific bacterial groups involved in carbon and nitrogen cycles and possibly those involved in plant development. This work identifies key physicochemical properties of biochars that could better guide agricultural producers and industries producing peat-based growing media, in the choice of biochar promoting tomato and pepper growth and contributing to a sustainable agriculture.

Une carence en cuivre au stade fin tallage chez le ble provoque une baisse tres sensible du nombre de grains/epi et dans ce cas un apport foliaire peut produire un effet positif sur la production en grains. Dans cette etude il a ete examine successivement l'influence des apports foliaires en cuivre au champ sur les composantes de rendement et la migration du cuivre dans les plantes cultivees en solution nutritive. Parallelement nous avons etudie l'influence de cet oligo-element sur la formation du pollen. En champ, parmi les differentes formes de cuivre appliquees, la bouillie bordelaise seule ou associee a des formes organiques augmente significativement le nombre de grains/epi (de +7% et +11%) et le nombre d'epillets/epi (+4% et +6%) selon les traitements. En serre, un apport supplementaire de cuivre par voie foliaire chez les plantes alimentees en cuivre par les racines a favorise la migration du cuivre des feuilles agees vers les plus jeunes et vraisemblablement vers les racines. Une pulverisation foliaire de cuivre chez les plantes non alimentees en cet oligo-element par les racines a: 1) favorise la remobilisation du cuivre des feuilles agees vers les plus jeunes; 2) revele des quantites de cuivre dans la partie aerienne sensiblement comparable a une consommation par voie racinaire; 3) ameliore la fertilite en grains cependant sans atteindre celle obtenue par consommation racinaire. Les effets des carences permanente ou temporaires (avant la fin du tallage: carence initiale; a la fin du tallage: carence terminale) sur la formation du pollen ont ete etudies chez le ble dur cultive en solution nutritive. La carence permanente induit une sterilite presque complete du pollen et bloque la production en grains. Les carences temporaires reduisent significativement le taux de viabilite et la teneur en proline du pollen sans modifier la production de grains. La carence initiale induit un accroissement significatif de la proportion des cmm endopolyploides alors que la carence terminale bloque les syntheses de l'adn endomitotique. La teneur en arn des cellules du tapis est reduite 34% et 48% selon les cas. Par contre, les carences stimulent l'incorporation de l'uridine #3h dans l'arn du cytoplasme des microspores et egalement dans les cellules du tapis. L'incorporation de la phenylalanine #3h, tryptophane #3h, acetate #3h et du mevalonate #1#4c precurseurs impliques dans la construction de la paroi pollinique et/ou dans les chaines dependantes du cuivre, a montre que la carence permanente et les carences temporaires provoquent une alteration du metabolisme des proteines et des lipides dans les tissus de l'anthere. Ces perturbations pouvant etre reliees a la diminution de la fertilite pollinique chez le ble

Chez deux sols (loam argileux ou sableux), on a comparé l'effet de la monoculture de soja et de la rotation soja-maïs (2-3 ans de maïs puis 1-2 ans de soja), ainsi que l'effet d’un compost urbain et de la fertilisation minérale, sur la survie et la germination carpogénique des sclérotes du Sclerotinia sclerotiorum et sur la sclérotiniose du soja. Au site argileux, la rotation de 3-ans-de-maïs a réduit (effet suppressif) la gravité de la maladie par un rendement accru du soja et par la diminution du couvert de dicotylédones, alors que le compost a augmenté la maladie. L'azote était négativement corrélé à la survie des sclérotes sous fertilisation minérale. Au site sableux, l'interaction 3-ans-de-maïs x compost a réduit la maladie. La teneur en argile a favorisé la germination carpogénique et la gravité de sclérotiniose, alors qu'une stabilité structurale accrue et l'activité microbiologique étaient négativement corrélées à la germination. Cette étude approfondit les interactions entre pratiques culturales, santé du sol et couvert végétal, et contribue à mieux expliquer leurs effets propres et communs sur la sclérotiniose.

En agriculture biologique, peu de produits sont autorisés pour améliorer la croissance des plantes. Cette étude qualifie les éléments solubles d’extraits de compost (EC) sur la croissance du soya. En présence ou non d’aération, six composts ont macéré dans l’eau pendant 14 jours et caractérisé. Quatre EC ont été sélectionnés, fortifiés et vaporisés sur le feuillage du soya cultivé dans du sable et traité avec de l’eau ou une solution nutritive. Les éléments solubles des EC évoluent en fonction du temps, dont les nitrates qui diminuent en fonction de l’aération. La teneur en éléments minéraux des EC est optimale après 2 jours et sans aération. L’EC «Fumier de vers» a démontré une augmentation du développement, des biomasses, et du prélèvement en éléments minéraux du soya traité avec une solution nutritive. L’effet bénéfique de cet EC semble lié à des substances de croissance solubles, autres que les éléments minéraux solubles.
In organic agriculture, there are few certified products that can be used to favor plant growth. This study was conducted to determine the soluble compounds from water extract of compost (WEC) that could benefit soybean growth. In the presence or the absence of aeration, six composts were macerated into water up to 14 days. Following the characterization of WEC, four were selected, enriched and applied on foliage of soybean grown in sand and watered with a nutrient solution or water. Over time, most soluble mineral salts went into solution, but N could be lost trough denitrification. To enhance mineral contents and minimize N loss, WEC should be produced within two days. When treated with the nutrient solution, the water extract of vermicompost enhanced soybean development, biomasses, and plant mineral contents. This WEC appears to favor plant growth through the provision of soluble growth substances, other than soluble mineral elements.

L’importance de l’appauvrissement des sols en S, dû à l’augmentation des exportations et la diminution des apports atmosphériques, nécessite de préciser son impact sur la dynamique des communautés végétales de prairie, ceci en fonction de la co-disponibilité en N. Une étude pluri-échelle est menée : in situ, et en mésocosme, sur des populations et communautés modèles de 4 espèces dominantes. Soumises à un régime de fauche, la production relative, l’abondance et la compétitivité des espèces sont explicitées au travers de leur efficience d’utilisation des ressources N et S, via un double marquage 15N/34S. Leur réponse est conditionnée par leur aptitude physiologique à mobiliser les ressources, mais aussi, dans les milieux riches en N, à entrer en compétition pour celles-ci. Une forte co-régulation des métabolismes N et S est mise en évidence. Une augmentation de la disponibilité en S accroît la production aux différentes échelles. Les effets sur les Poacées se manifestent uniquement en situation de forte disponibilité en N, par une stimulation de leur efficience d’utilisation de l’N, optimisant l’utilisation des engrais N apportés. Ceux sur le trèfle impliquent la stimulation (i) de la fixation de l’N atmosphérique, ceci même en situation de forte disponibilité en N, (ii) de sa multiplication végétative et (iii) de l’accumulation de réserves N dans les stolons. In situ et en communautés, l’apport de S favorise l’abondance d’espèces dominées et, en cas de fertilisation N élevée, maintient voire augmente la diversité spécifique. Par ces effets, un apport rationnel de S apparaît comme un outil important de gestion des prairies
The importance of soil S depletion, due to an increased export from plant harvest combined with a decreased atmospheric S deposition, requires to study its impact on the dynamics of grassland communities, under different N supplies. A pluri-scale study was carried out in situ, and in mesocosm consisting of populations or of model communities with 4 dominant species. Before and after defoliation, the relative production, the abundance and the competitiveness of the species were analyzed through their N and S use efficiency using a simultaneous 15N/34S labelling. Their response was conditioned by their physiological ability to mobilize resources, but also to compete for the latter in N-rich soil. A strong co-regulation between N and S metabolisms was highlighted. An increased S availability enhanced production for all scale situations. The S effects on Poaceae appeared only at high N availability, by a stimulation of their soil N use efficiency, optimizing N fertilizer use. Those on clover induced the stimulation (i) of the atmospheric N fixation, even at high N availability, (ii) of its vegetative multiplication and (iii) of N reserves accumulation in stolons. In situ and in community, S input increased the abundance of dominated species and, with high N fertilization, maintained or increased specific diversity. Overall, a rational S input appeared as an important tool for grassland management

La chicouté (Rubus chamaemorus L.) pousse naturellement dans les tourbières ombrotrophes. La culture de la chicouté dans les tourbières en fin d’exploitation serait très intéressante afin de maintenir des activités économiques sur ces sites ainsi que d’améliorer la disponibilité de ce petit fruit pour une future commercialisation. L’implantation de cette culture fait toutefois face à certains problèmes tels la faible survie des boutures au cours de la première année et un rendement fruitier très variable. Des essais de fertilisation et d’application d’auxine ont été réalisés pour augmenter la production de racines sur les boutures de rhizome au moment de la plantation afin de réduire leur mortalité. La fertilisation a permis d’augmenter la longueur des racines, mais seulement à la fin de la saison. Les fertilisants ont également stimulé la croissance des plants. Par contre, les concentrations d’auxine utilisées ont entraîné une très forte mortalité des boutures de chicouté. Aucun de ces traitements n’a permis d’augmenter la survie des boutures lors de la plantation. Afin de mieux comprendre les limitations nutritives liées aux faibles rendements fruitiers, nous avons utilisé une analyse compositionnelle (CND) nous permettant d’identifier les débalancements nutritifs. Cette analyse a montré que les parcelles moins productives sont caractérisées par une concentration foliaire plus élevée en manganèse, fer, soufre et cuivre. Les résultats de ce projet de maîtrise vont permettre d’améliorer la régie de fertilisation lors de la plantation de la chicouté en tourbière résiduelle, mais d’autres recherches doivent être menées afin de réduire la mortalité des boutures lors de la plantation.
Cloudberry (Rubus chamaemorus L.) grows naturally in ombrotrophic peatlands. Cloudberry cultivation in peatland after peat extraction has ceased could maintain economic activities on these sites and increase fruit availability for future commercialization. However, the establishment of cloudberry cultivation face some problems, such as low survival rate of the transplants during the first year and a very variable fruit yield. Fertilization and auxin treatments were tested to increase root production on transplants at planting in order to reduce their mortality. Fertilizers increased root length but only at the end of the season. Plant growth was also improved by the fertilization treatments. On the contrary, the application of auxin led to a high mortality of transplants. None of the treatment applied improved transplant survival at planting. In order to better understand the nutritional limitations that cause low yield, we used a compositional nutrient diagnostic (CND) to identify nutrient imbalances. CND analysis indicated that low yield plots are characterized by higher foliar concentrations of manganese, iron, sulfur and copper. The present results will help improve fertilization of cloudberry when planted in cutover peatland, but more research is needed to reduce transplant mortality at planting.

L’objectif de ce projet était de vérifier les rendements et la qualité du blé panifiable ensemencé dans deux types de sol où deux travaux de sol et divers engrais organiques ont été appliqués. Les rendements en grains ont été plus élevés lorsque le blé a été ensemencé dans l’argile limoneuse plutôt que dans le loam sableux. Le travail du sol a eu peu d’impact sur les rendements du blé. Le blé fertilisé au lisier de porcs et au fumier de volailles avait des rendements similaires à la fertilisation minérale, mais de plus faibles teneurs en protéines (respectivement 14,3 et 14,4% contre 15,0 %). Le rendement en grains et la teneur en protéines du blé fertilisé au lisier de bovins étaient intermédiaires entre le témoin sans azote et les autres engrais organiques. Que le blé ait été fertilisé ou non avec de l’azote, le volume des pains a été similaire (moyenne de 790 cm3).

Dans le contexte actuel d’oligotrophisation des sols en soufre (S) et d’une gestion peu maitrisée de la fertilisation soufrée, il parait essentiel d’optimiser la nutrition soufrée des plantes cultivées afin d’ajuster les apports d’engrais soufrés aux besoins réels des cultures. L’objectif était donc d’identifier des indicateurs précoces et fiables de la nutrition soufrée afin d’obtenir un diagnostic précis du statut soufré de la culture de colza et d’ajuster au mieux la fertilisation soufrée. L’étude de la cinétique précise des réponses physiologiques du colza à une privation en S en conditions contrôlées a permis de mettre en évidence deux indicateurs de la nutrition soufrée : i) le ratio ([Cl ]+[NO3 ]+[PO43 ]):[SO42 ] ou indicateur de remobilisation, simplifié par la suite en ratio ([Cl]+[P]):[S], traduit la compensation osmotique requise par la remobilisation du sulfate lors de la phase précoce de privation en S et ii) le ratio [Mo]:[S] ou indicateur d’absorption, dont la variation très précoce, révèle l’induction massive de l’expression des gènes codant les transporteurs racinaires BnaSultr1. 1 et BnaSultr1. 2 aboutissant à une augmentation rapide de l’absorption du molybdate lors d’une privation en S. Ces indicateurs ont été validés en conditions de plein champ sur une culture de colza soumise à différents régimes de fertilisations. Le caractère générique de ces indicateurs a été validé en conditions contrôlées chez le blé, le maïs, la tomate, le chou-fleur, le pois et Medicago truncatula. L’ensemble des résultats montrent que l’utilisation conjointe de ces deux indicateurs pourrait permettre un diagnostic précoce, fiable et spécifique du statut soufré de la plante
Because of soil S oligotrophization and uncontrolled management of S fertilization, it is essential to optimize the S nutrition of crop plants to adjust S fertilizer inputs to the real needs of crops. Therefore, the main objective was to identify early and reliable indicators of S nutrition in order to obtain an accurate diagnosis of the S status in oilseed rape crop in order to finely tune S fertilization. The study of the precise kinetic physiological responses of oilseed rape to S deprivation under controlled conditions was used to identify two indicators of S nutrition: i) the ([Cl-]+[NO3-]+[PO43-]):[SO42-] ratio or remobilization indicator, simplified thereafter as the ([Cl]+[P]):[S] ratio revealed the osmotic compensation required by sulfate remobilization during the early phase of S deprivation and ii) the [Mo]:[S] ratio or uptake indicator, whose change, even earlier than the previous indicator, revealed the massive induction of genes expression encoding root transporters (BnaSultr1. 1 and BnaSultr1. 2) and leading to a rapid increase of molybdate uptake during S deprivation. These indicators have been validated under field conditions for the oilseed rape crop grown on an S oligotrophe plot receiving various levels of fertilization. The genericity of these indicators was validated under controlled conditions in wheat, corn, tomato, cauliflower, pea and Medicago truncatula. Overall, these results show that the combined use of these two indicators may allow early, reliable and specific diagnosis of the plant S status

L’utilisation du panic érigé amendé avec du biochar et/ou inoculé avec des rhizobactéries, pour produire de l’énergie, pourrait permettre de réduire les gaz à effets de serre. Afin d’évaluer les effets de ces amendements sur le contenu en carbone (C) de la plante et du sol, un essai a été mis en place sur un loam sableux à St-Augustin-de-Desmaures, selon un plan en tiroirs répété 3 fois avec en parcelles principales, un traitement de biochar de 10 Mg MS ha-1 et un traitement sans biochar, et en sous-parcelles, 3 doses d’azote  ( 0, 25, 50 kg ha-1) et 2 traitements d’inoculation bactérienne. L’apport d’engrais minéral azoté a augmenté significativement le rendement en biomasse aérienne et en C lors de la 2e année de croissance. Le biochar et l’inoculation n’ont eu aucun effet sur la biomasse aérienne du panic et un effet marginal sur la biomasse racinaire. Aucun effet significatif n'a été observé sur le contenu en C du sol.
The use of switchgrass (Panicum virgatum L.) amended with biochar and/or rhizobacteria to produce energy, could potentially be a solution to reduce greenhouse gases and contribute to increase carbon (C) sequestration in soil. In this experiment, switchgrass was treated with biochar and N-fixing and P-solubilising bacteria in a split-plot experimental design. To assess the C dynamics in switchgrass production, the experiment was established on a sandy loam in St-Augustin-de-Desmaures near Quebec. A biochar treatment of 10 Mg of dry matter per hectare and treatments without biochar has been used as main plots, while three nitrogen rates (0, 25 and 50 kg ha-1) and treatments of bacterial inoculation were installed as sub-plots. The mineral nitrogen fertilizer significantly increased the aboveground biomass yield and C after two years of growth. A small positive effect of biochar (p=0,08) increase root C. Soil C was not affected by any treatment after two years of growth.

L’objectif de cette étude était d’évaluer les effets à long terme (28 ans) de huit itinéraires agronomiques sur les stocks de carbone organique du sol (COS) et d’azote (N) du sol, et leur répartition dans les fractions de la matière organique (MOS) par un fractionnement granulo-densimétrique (fraction légère [MOL] et fractions lourdes > 53, 53-20, 20-2 et < 2 µm) à deux profondeurs(0-10, 10-30 cm). Le projet, établi en 1989 à Normandin (Québec), consiste en un dispositif en tiroirs à trois facteurs combinant la rotation (monoculture d’orge ou rotation orge grainée-prairie-prairie), le travail du sol (labour ou chisel) et la source fertilisante (engrais minéral ou lisier de bovin). Les résultats ont démontré que les effets de la source fertilisante et du travail de sol sur les stocks de COS et N diffèrent selon la rotation établie. Dans la monoculture d’orge, le chisel a favorisé une accumulation de N en surface alors que l’enfouissement des résidus de cultures par le labour a entrainé des gains de COS et de N en profondeur à la fois dans la fraction légère ainsi que dans les fractions lourdes et fines. Toujours dans la monoculture d’orge, le lisier a enrichi le sol en N dans les10 premiers cm seulement, particulièrement dans les fractions lourdes > 53, 2-20 et < 2 µm. Les mêmes tendances ont été observées dans la rotation orge-prairies, mais les écarts n’étaient pas significatifs, probablement parce que le sol sous prairie était déjà très riche en MOS. À long terme, les itinéraires à prédominance de prairies représentent des systèmes capables d’atteindre de hauts niveaux de MOS, sans égal aux itinéraires composés strictement de cultures annuelles. De ce fait, l’absence d’augmentation significative du COS et du N selon la source fertilisante dans la rotation orge-prairies suggère que l’accumulation de MOS dans le sol soit sujette à saturation.

Le silicium (Si) est reconnu pour avoir plusieurs effets bénéfiques chez les plantes capables de l’absorber. Quoique son rôle dans la réduction de différents stress abiotiques et biotiques soit largement documenté, ses effets potentiels sur le soya sont peu connus puisque la capacité de cette plante à absorber le Si n’a jamais été clairement définie. Pourtant, cette plante pourrait potentiellement bénéficier d’un apport en Si pour augmenter sa résistance à plusieurs agents pathogènes, dont Phakopsora pachyrhizi, agent de la rouille asiatique. Mon projet visait donc 1) à évaluer et quantifier la déposition de Si dans les feuilles de plants de soya amendés avec Si et 2) de valider si cette absorption permet d’augmenter la résistance des plants à la rouille asiatique. Cinq cultivars de soya ont été utilisés afin de vérifier s’il existait une différence intervariétale. La déposition de Si a été vérifiée par analyse en microscopie à rayons X et par dosage ICP-OES et la sévérité de la maladie a été évaluée. Les résultats préliminaires avec le cv. Williams 82 ont révélé une faible capacité d’absorption chez les plants et un effet négligeable de l’apport en Si sur la maladie. Toutefois, lorsque le traitement en Si a été évalué chez plusieurs cultivars, une absorption différentielle a été observée et le cv. Hikmok sorip s’est avéré particulièrement apte à accumuler le Si. Fait intéressant, les plants de ce même cultivar ont démontré une immunité presque parfaite à la rouille lorsque traités avec du Si. Cette résistance semble être le résultat d’une réaction hypersensible. Nos résultats démontrent ainsi qu’un apport en Si chez le soya peut avoir un effet bénéfique contre la rouille asiatique dans la mesure où les plants traités appartiennent à un cultivar ayant une prédisposition naturelle pour absorber le Si.

Chez les plantes pérennes, une compétition pour les ressources carbonées et minérales entre les différents puits a souvent été rapportée. Elle peut réduire la production de fruits, notamment en présence de reproduction asexuée. L’étude de l’allocation du carbone et des nutriments (éléments minéraux) chez la chicouté (Rubus chamaemorus L., Rosaceae), une plante clonale nordique, visait à identifier les facteurs qui limitent sa production de ramets floraux et de fruits. De plus, la plante produisant davantage de ramets lorsque ses rhizomes se trouvent plus près de la surface du sol qu’en profondeur, l’impact de certains facteurs édaphiques (température et pression) sur la différentiation des apex des rhizomes en bourgeons a donc été étudié de même que l’effet de la dominance apicale et des réserves de carbone et de nutriments. Nos résultats montrent que le carbone, plus que les nutriments, limite la formation du fruit, et que ce carbone provient essentiellement du ramet floral. Au début du printemps, il reste peu de réserves carbonées dans le rhizome possiblement à cause d’une dormance peu profonde de celui-ci. Les feuilles et les fruits en développement semblent être en compétition pour le carbone. Par ailleurs, les ramets portant un fruit avorté montrent une faible teneur en phosphore foliaire, une déficience qui peut restreindre la translocation du carbone vers les fruits. De plus, les fruits avortés de chicouté présentent une faible teneur en potassium ce qui pourrait également limiter leur apport en sucres et induire l’avortement. Cependant, l’application de fertilisants n’a pas permis d’améliorer les rendements en fruits, du moins à court terme. Un suivi à plus long terme de l’effet des fertilisants, couplé à la sélection de clones présentant un déploiement rapide du feuillage au printemps et une dormance plus profonde en hiver, pourrait contribuer à augmenter le rendement en fruits de la chicouté. Deux facteurs ont induit une augmentation de la production de bourgeons floraux, la fertilisation minérale et des températures élevées mais aucun de ces deux facteurs semblent agir comme élément déclencheur. D’autres études seront nécessaires pour identifier les facteurs induisant la différentiation des apex en bourgeons feuillés et floraux chez la chicouté.
Competition for both carbon and mineral resources between the different sinks has often been reported in perennial plants and can, especially in presence of asexual reproduction, reduces the production of fruits. We have studied carbon and nutrient allocation in cloudberry (Rubus chamaemorus L., Rosaceae), a northern clonal plant, to determine the limiting factors for both flower ramets and fruit production. Furthermore, the plant producing more ramets when its rhizomes grow near the ground surface than deeper in the soil, the impact of some edaphic factors (temperature and soil pressure) on the rhizome apex differentiation into buds was thus also quantified along with the impact of apical dominance and of the level of carbon and nutrient reserves Our results indicated that carbon is more limiting than nutrients for fruit production and that this carbon comes essentially from the floral shoot. During early spring, the carbon reserves are low in the rhizome most likely due to a weak dormancy of the rhizome during the winter. The developing fruits and the unfolding leaves appear to compete for the carbon resource. Additionally, the shoots bearing an aborting fruit had a low P content in their leaves, a deficiency that can reduce carbon translocation to the fruits. Moreover, aborted cloudberry fruits have a low K concentration, which could also limit sugar import to these fruits and induce abortion. However, mineral fertilization did not improve fruit yield, at least on a short-time scale. Longer-term studies of mineral fertilization coupled with the selection of clones with faster leaf unfolding and with a deeper dormancy of the rhizome could increase cloudberry fruit yield. Two factors contributed to increase flower bud production: mineral fertilization and high temperatures. However, none of these factors appeared to work as a triggering factor for floral bud formation. Other studies will be necessary to identify the factors inducing rhizome apex differentiation into leaf and flower buds in cloudberry.

Le besoin de nature en ville, l'engouement pour le « manger sain » et le contexte socio-économique difficile contribuent au développement du jardinage en milieu (péri)-urbain. Les collectivités sont régulièrement sollicitées pour la création de jardins collectifs. Or, de par leurs contextes environnementaux et historiques, les sols de potagers sont des milieux complexes, encore peu connus ; leurs fonctionnements peuvent être fortement perturbés par des dégradations physiques, chimiques et biologiques. Leur contamination peut même présenter un danger sanitaire notamment, en lien avec l'ingestion de particules de terre ou de légumes. Parmi les techniques pouvant améliorer le fonctionnement des sols et influer sur le comportement des polluants, notamment métalliques, l'ajout d'amendements tels que le compost de déchets verts, les produits phosphatés et carbonatés, les zéolites naturelles ou synthétiques, ou les sous-produits industriels (boues rouges, grenailles de fer, oxy-hydroxydes de fer) sont cités comme pouvant réduire la mobilité et la biodisponibilité des éléments métalliques. Se posent néanmoins les questions de l'efficacité de ces amendements et sa pérennité. La gestion des amendements, qu'ils soient organiques ou minéraux, pose toutefois question puisque ces derniers peuvent présenter des contaminants métalliques et/ou organiques. Or, le recours aux amendements comme méthode de gestion des sols de potagers et les risques sanitaires sur sols amendés restent encore assez peu étudiés.Le sujet de la thèse vise à étudier l'intérêt d'amendements organique et minéraux, pour gérer des sols de potagers urbains présentant des contaminations anthropiques modérées. Il s'agit d'évaluer le potentiel de ces amendements (utilisés seuls ou en mélange) pour réduire de façon durable la phytodisponibilité des polluants métalliques ainsi que l'exposition des jardiniers et de leur famille. Des expérimentations in situ seront réalisées dans différents contextes environnementaux et urbains et s'appuieront en amont sur des expérimentations ex situ visant à sélectionner le choix des amendements étudiés
The need for nature in the city, the craze for "healthy eating" and difficult socio-economic contexts contribute to the development of gardening in (peri-)urban areas. Communities are regularly solicited for the creation of collective gardens. However, due to their environmental and historical contexts, the soils of vegetable gardens are complex environments, still little known; their functioning can be strongly disturbed by physical, chemical and biological degradation. Their contamination can even present health hazards, particularly in connection with the ingestion of soil particles or vegetables. Among the techniques that can improve the functioning of soils and influence the behavior of pollutants, especially metallic ones, the addition of amendments such as green waste compost, phosphate and carbonate products, natural or synthetic zeolites, or industrial by-products (red mud, iron shot, iron oxy-hydroxides) are cited as being able to reduce the mobility and bioavailability of metallic elements. However, the effectiveness of these amendments and their durability are still in question. The management of amendments, whether organic or mineral, raises questions since they may contain metallic and/or organic contaminants. However, the use of soil amendments as a method of managing vegetable garden soils and the health risks on amended soils are still relatively unstudied.The subject of this thesis is to study the interest of organic and mineral amendments to manage urban vegetable garden soils with moderate anthropogenic contamination. The aim is to evaluate the potential of these amendments (used alone or in mixtures) to reduce in a sustainable way the phyto-availability of metallic pollutants as well as the exposure of gardeners and their families. In situ experiments will be carried out in different environmental and urban contexts and will be based on ex situ experiments aimed at selecting the choice of the studied amendments

Des expériences de fertilisation à court terme ont montré que la présence d 'un tapis de mousses était une contrainte au recyclage de l'azote (N) et du phosphore (P) par les plantes graminoïdes des polygones de tourbe de l'Arctique, dont se nourrissent des herbivores comme les oies. Cette contrainte retarderait l'effet fertilisant de leurs fèces qui sont riches en nutriments facilement assimilables (N et P) par les plantes broutées. Dans ce contexte, une expérience de fertilisation à long terme, cumulant 14 traitements (N, P, N+P, fèces et glycine), a été menée dans les polygones de tourbe de l ' île Bylot, un site du Haut-Arctique canadien. Le but était de simuler la présence annuelle de la Grande Oie des neiges qui vient s 'y alimenter chaque été. Nos résultats montrent, qu 'après cinq ans de fertilisation avec 'Une quantité de fèces qui équivaut au double de celle produite par la population d 'oies actuelle, on a une forte tendance pour l'augmentation de la croissance des plantes graminoïdes. Par contre, c'est seulement avec une fertilisation en N inorganique supérieure (~ 1 g Nfm2 fan), pour venir saturer le tapis de mousses, que l'on a un effet significatif sur leur croissance. De plus, la décomposition de la matière organique est alors favorisée. L'étude dévoile aussi que l ' absorption de l'N et du P par la végétation n'est pas clairement favorisée par des apports combinés en ces nutriments en comparaison à des apports de l'un ou l'autre seuls. Par contre, la fréquence d'application d'une même quantité de fertilisant (individuelle vs. annuelle) influence la croissance des mousses, alors qu'elle ne montre pas de différence sur celle des graminoïdes. En effet, les mousses ont profité davantage du fractionnement d'une dose de fertilisant à chaque année, que de l'application complète de la même dose, la première année de l'expérience. Donc, par leur présence annuelle, il semble que l ' effet fertilisant des oies soit plus important sur la croissance des mousses que sur celle des graminoïdes broutées. Ces plantes vasculaires, également, ne compensent que partiellement la perte de tissu liée au broutement, ce qui abaisse leur couvert et donne probablement accès à plus de lumière pour les mousses. À l'île Bylot, la présence des oies favoriserait donc le maintien d'un couvert de bryophytes caractéristique des polygones de tourbe arctiques.

L’agriculture intensive a de nombreuses externalités négatives. De plus en plus d’études mettent en évidence des moyens de les réduire, en substituant les intrants chimiques par des pratiques agroécologiques, valorisant les solutions fondées sur la nature. La compétition pourrait être un levier agroécologique pour réguler les plantes adventices et ainsi réduire les pertes de rendement. Si les plantes adventices préemptent les ressources aux plantes de cultures, la capacité compétitrice des plantes de culture et l’effet sur la limitation d’accès aux ressources pour les plantes adventices reste peu étudiée. Cette thèse a pour objectif de comprendre et quantifier le rôle de la compétition sur l’assemblage des plantes adventices des parcelles de grandes cultures de la Zone Atelier Plaine & Val de Sèvre, en tenant compte des effets des pratiques agricoles et des caractéristiques paysagères. Je montre que la compétition est un mécanisme majeur de la diversité et de l’abondance des assemblages dans les parcelles, et qu’elle surpasse l’effet des pratiques. Si ces dernières ont souvent des effets négatifs sur la diversité florale, elles n’ont pas toujours d’effet positif sur la production agricole. Ces effets sont très dépendants du contexte, tel que la composition du paysage, le type de culture, et la localisation de l’assemblage dans la parcelle. Enfin, certains éléments du paysage, riches en espèces, peuvent être préservés dans un but de gérer durablement les agroécosystèmes et conserver la biodiversité. En conclusion, la réduction des intrants chimiques semble possible et ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour la transition agroécologique, et une agriculture plus durable
Conventional farming has major negative environmental externalities. An increasing number of studies highlighted that nature-based solutions could replace agrochemicals. Plant-plant competition has been suggested as an agroecological lever to control weeds and therefore reduce yield loss. Although crop-weed competition has been widely studied to investigate the effect of weeds on crop yield, the effect of crop competitive ability on weeds remains sparsely studied. This PhD thesis focuses on the contribution of competition on weed assemblages in arable fields of the LTSER Zone Atelier Plaine & Val de Sèvre accounting for the effect of agricultural practices and landscape. I showed that competition is the main mechanism shaping weed diversity and abundance in field cores, a process that outperforms the effect of management practices. If the latter often have negative effects on weed diversity, their positive effects on crop production are not systematic. These effects vary with landscape composition, crop type, management practices and the location within field. In addition, some landscape features, hosting a rich diversity, can sustain crop production and enhance biodiversity conservation. To conclude, reducing agrochemicals seems possible and this work opens new insights to foster the agroecological transition to move toward a more sustainable agriculture

Alors que l'épandage de déchets huileux à forte dose sur des sols non cultivés est utilisé pour éliminer les hydrocarbures, les épandages à faible dose sur les terres cultivées ont été peu envisagés. Aussi, des essais ont été conduits au laboratoire et au champ afin de suivre le devenir et les effets, dans le système sol-plante-microorganismes, d'hydrocarbures appliqués à faible dose sous la forme de déblais de forage. Ont été pris en compte la phytotoxicité, le transfert sol-plante, la biodégradation en absence et en présence de plante et l'infiltration des hydrocarbures. Les résultats des études en laboratoire montrent que les hydrocarbures perturbent la germination et la croissance des végétaux. La phytotoxicité dépend de la dose, du type de molécule et varie en fonction des espèces végétales. Aucun transfert d'hydrocarbures dans les parties aériennes du maïs n'est observé. Dans le sol, la majorité des hydrocarbures est dégradée et le résidu final de la biodégradation est constitué de molécules cycliques. En présence de plante, la dégradation est plus rapide et l'exsudation racinaire est un facteur important de stimulation de la dégradation des hydrocarbures dans la rhizosphère. Au champ, l'infiltration sélective des hydrocarbures légers et de certains métabolites dans le profil de sol et dans les eaux de drainage est observée. L’importance du phénomène dépend de la quantité et du type d'hydrocarbures et des conditions pédoclimatiques. L’épandage de déblais de forage en plein champ entraine une légère diminution du rendement des deux premières cultures. Aucun hydrocarbure pétrogénique n'est retrouvé dans les plantes. Dans ces conditions, la vitesse de disparition des hydrocarbures est proportionnelle à la dose d'épandage. Les alcanes linéaires, ramifiés et certains aromatiques sont dégradés alors que les composés cycliques persistent. L’apport de petites quantités de déblais de forage pourrait constituer une alternative au landfarming intensif des déchets huileux. Cependant, la présence de molécules mobiles et toxiques peut avoir des conséquences négatives sur l'agrosystème

L'appauvrissement des sols et les changements climatiques réduisent de nos jours les rendements des récoltes en Afrique de l’Ouest. En guise de solution, l’amendement des sols à base de composts est souvent envisagé. Dans cette étude, cinq composts ont été élaborés à partir de deux types de déchets (urbains et de restauration) du fumier et du phosphate: les composts C1 (déchets d'ordures ménagères + restauration), C2 (C1 + fumier), C3 (C1 + phosphate naturel), C4 (C1 + fumier + phosphate naturel) et C5 (déchets de restauration). Ces composts sont d'abord caractérisés puis leurs effets étudiés sur un sol pauvre et sur deux cultures (le maïs et la tomate) sous serre et au champ sous deux régimes hydriques afin d’identifier ceux pouvant améliorer la résistance des deux plantes à une baisse de régime hydrique, appliquée pendant la phase préflorale. Les résultats montrent que les composts C3, C4 et C5 présentent des teneurs élevées en phosphore, en moyenne 1,62%, contre 0,09% pour le compost C1. Les composts C3 et C4 présentent les plus fortes teneurs en calcium, en moyenne 3,9 %, contre 1,2% pour le compost C1 tandis que les composts C4 et C1 se sont révélés plus hydrophobes que tous les autres composts. Les plantes de maïs cultivées sous irrigation permanente sur les sols amendés avec les composts C4 et C5 sous serre ont montré des teneurs en azote et en potassium élevées, respectivement 2,55% et 6,69% contre 1,33% et 3,97% pour les plantes témoins et celles cultivées avec l'engrais chimique. La réduction du régime hydrique entraîne une élévation des teneurs en potassium et en calcium chez les plantes cultivées sur les 5 composts comparées aux plantes témoins. Au champ, sous régime hydrique réduit, les composts C4 et C5 sont ceux qui ont permis aux plantes de maïs de maintenir des niveaux de paramètres physiologiques (faible perméabilité membranaire et un taux de chlorophylle totale élevé) comparés à ceux des plantes normalement irriguées. Ces 2 composts ont aussi permis de conserver les rendements en grains chez les plantes partiellement privées d'eau (5,52t/ha et 6,72t/ha pour C4 et C5) comparées à celles normalement arrosées (5,65t/ha et 5,09t/ha pour C4 et C5). Les plantes de la tomate cultivées avec le compost C3 ont enregistré sous le régime hydrique réduit, une augmentation du poids des fruits par plant comparé à celles arrosées normalement (95,93g contre 44,29g) tandis que dans les mêmes conditions, le compost C5 s'est révélé plus performant en terme d’augmentation du nombre de fruit par plant (7,39 contre 4,26). Ces données indiquent que les composts C3, C4 et C5 sont les plus performants et pourraient être retenus dans les programmes de vulgarisation des 2 plantes dans le contexte actuel des changements climatiques en vue d'un développement durable
Soil nutrient depletion and water deficit as a result of seasons’ disruption are major factors adversely affecting crop yields in West Africa. To remedy this, the amendment of compost-based soil is often considered. In this study, Five composts were elaborated using household waste and agri-food waste, manure and phosphate: composts C1 (household waste + agri-food waste), C2 (C1 + manure), C3 (C1 + natural phosphate), C4 (C1 + manure + natural phosphate) and C5 (agri-food waste). These composts were first characterized and their effects on an acidic soil and on two crops (corn and tomato) were then investigated in greenhouse and field under two water regimes in the goal to identify the best's ones in improving resistance of the two crops to watering reducing, applied prior flowering. The results showed for C4 and C5 high contents of phosphorus, about 1.62% compared to 0.09% for the C1 compost. Composts C3 and C4 showed the highest levels of calcium, about 3.9% compared to 1.2% for the C1 compost while composts C4 and C1 were more hydrophobic than all other composts. Plants of corn grown under constant irrigation on soil amended with compost C4 and C5 in greenhouse showed high nitrogen and potassium contents, respectively 2.55% and 6.69% compared to 1.33% and 3.97 % of the control plants and those grown on synthetic fertilizers. Under reduced watering, we recorded higher potassium and calcium contents in plants grown on all of the five composts compared to control plants. In field, under reduced watering, composts C4 and C5 were those leading corn plants to maintain physiological parameters levels (low cell membrane permeability and high total chlorophyll) compared to well –watered plants. We also recorded for both composts the same grain yields in plants submitted to two water regimes, respectively 5.52t/ha and 6.72t/ha for C4 and C5 in well-watered plants and 5.65t/ha and 5.09t/ha for C4 and C5 in plants grown under low water regime. In tomato, an increased weight of fruit per plant was recorded in C3 compost plants under reduced-watering compared to those well-watered (95.93g compared to 44.29g) while in the same conditions, the compost C5 was the best for the number of fruits per plant (7.39 against 4.26). These data indicated that the three composts C3, C4 and C5 were the most efficient in this study and may be retained in adaptation programs of two crops to climate change for a sustainable development

La digestion anaérobie est un mode de traitement biologique des déchets organiques qui se développe fortement en France. En plus de produire de l‟énergie, le digestat issu du procédé a des caractéristiques qui devraient lui conférer un potentiel agronomique intéressant. L‟objectif de ce travail était d‟étudier l‟effet d‟apport au sol de digestats de méthanisation sur les cycles biogéochimiques du C et du N, en particulier leur potentiel de stockage de C dans les sols et la disponibilité potentielle du N pour les plantes, ainsi que sur les émissions de N2O associées à leur apport. L‟accent a été mis sur la variation de ces effets avec le type de déchets entrants en digestion et les post-traitements subis après la digestion. Ces travaux ont reposé sur des expérimentations en laboratoire, un essai de courte durée au champ et la modélisation.Cinq types de digestat ont été utilisés, trois d‟origine agricole et deux issus du traitement de déchets urbains issus ou non de collecte sélective. Quatre digestats bruts sont issus de méthanisation par voie humide et subissent une séparation de phase produisant deux digestats : liquide et solide. Le dernier digestat est issu de méthanisation par voie sèche. Les deux digestats solides d‟origine urbaine subissent ensuite un compostage. Par ailleurs le séchage et l‟osmose inverse ont été testés sur 2 des filières agricoles.Les digestats d‟origine agricole ont les pouvoirs fertilisant et amendant les plus importants. Le post-traitement par séparation de phase permet de distinguer un produit solide destiné à entretenir les stocks de C du sol qui peut être amélioré encore par le compostage et un produit liquide qui a un pouvoir fertilisant plus important. Les digestats bruts, solides et liquides sont tous caractérisés par une fraction résiduelle de C facilement biodégradable variant de 23 à 91% de leur carbone, associée au C de la fraction extractible à l‟eau chaude des digestats. La stabilité du C des digestats augmente dans l‟ordre liquide18%, solides et compostés ont un caractère amendant intéressant. Les digestats de méthanisation ont un fort pouvoir fertilisant azoté, essentiellement lié à la fraction de N ammoniacal présente initialement dans les digestats. Les C/N organiques relativement élevés génèrent des tendances à l‟organisation du N associées à la dégradation de la MO résiduelle des digestats.Un jeu de paramètres homogènes a pu être déterminé pour simuler avec le modèle CANTIS les cinétiques de minéralisation de C et de N après apport des digestats. Ce jeu de paramètres homogènes permet au modèle CANTIS de valider les relations entre le maintien du stock de C, la valeur fertilisante des digestats et leurs propriétés biochimiques.Les digestats bruts sont ceux pour lesquels les émissions de N2O après apport sont les plus fortes. Les post-traitements par séparation de phase et compostage diminuent ces émissions, les post-traitements par séchage ou osmose inverse les accentuent montrant la difficulté à associer intérêt agronomique maximal et absence d‟impacts environnementaux.Au champ, une forte perte d‟azote minéral est constatée après apport des digestats, sans doute liée à la volatilisation de l‟azote ammoniacal. Les digestats non compostés présentent des coefficients équivalent engrais compris entre 0.37 et 0.52 sans qu‟on ait pu mettre en évidence d‟effet de l‟origine des déchets traités et de la séparation de phase. En revanche le compostage diminue de plus de 80% l‟équivalence à l‟engrais azoté
Anaerobic digestion is a biological treatment of organic wastes which is strongly developing in France. In addition to producing energy, anaerobic digestion produces a digestate that has interesting agronomic potential. The objective of this work was thus to study the effect of applying digestates to a soil on the biogeochemical cycles of C and N, particularly the C storage potential in soil and the availability of N for plants, as well as the N2O emissions. The variation of these effects with the type of digested inputs and with the post-treatments after digestion was also studied. These studies were based on laboratory experiments, a short-term field experiment and modeling.Five types of digestates were used: three of agricultural origin and two from urban wastes coming from separate collection or not. Four raw digestates were produced by wet anaerobic digestion and underwent phase separation producing thus two digestates: liquid and solid. The other digestate was produced by dry anaerobic digestion. The solid digestates from urban origin underwent composting also while the two digestates of agricultural origin underwent reverse osmosis and drying.The digestates produced from agricultural wastes have the higher fertilizer and amending potentials. The phase separation produced a solid product which can mostly be used to maintain soil C stocks and which can be further improved by composting and a liquid product that has a greater fertilizing potential. All digestates raw, solid and liquid are characterized by a residual fraction of readily biodegradable C ranging from 23 to 91% of their organic C and related to the C content of the hot water extractable fraction. The biological stability of the digestates increases in this order: liquid 18%, the solid and the composted digestates have an interesting amending potential. The anaerobic digestates have also a high nitrogen fertilizer value, mainly related to the fraction of ammonia N initially present in the digestate; nevertheless, the high organic C/N ratios generate relatively high nitrogen organization associated with the degradation ofdigestate organic matter.A unique set of parameters was determined from the previous experimentations to simulate the C and N mineralization kinetics, after applying digestates to the soil, using the CANTIS model. This set of parameters was used to evaluate the relationship between the soil C stock and the fertilizer value of digestate and their biochemical properties.N2O emissions are higher from the raw digestates; but post-treatment by phase separation and composting reduce these emissions, while reverse osmosis and drying increase them showing thus the difficulty in associating agronomic interest and lack of environmental impacts at the same time.In the field, a high loss of mineral nitrogen is found after application of digestate, probably because of the volatilization of ammonia nitrogen. The non-composted digestates have fertilizer equivalence between 0.37 and 0.52; the origin of the digestate and phase separation didn‟t have effect on this parameter. On the other side, composting decreases by more than 80% the equivalence to nitrogen fertilizer

La fertilisation et les amendements sont des pratiques courantes en agronomie dont l’intérêt a été prospecté dans le domaine forestier. Des dispositifs expérimentaux de fertilisation ont été mis en place et étudiés par le passé. Le but de ces dispositifs était de déterminer si l’apport d’éléments nutritifs dans des milieux forestiers initialement pauvres ou acides pouvait augmenter la croissance voire restaurer l’état des cimes des arbres en situation de dépérissement. Par ailleurs, des études physiologiques ont montré l’implication de l’eau dans l’absorption des éléments nutritifs du sol et leur transport par la sève brute mais aussi via des effets combinés dans divers processus tels que la croissance cellulaire ou la régulation stomatique. Récemment, des épisodes de sécheresse extrême, responsables de vagues de dépérissement sur de nombreuses essences forestières, ont suscité l’inquiétude des gestionnaires. De plus, les modèles climatiques prédisent une augmentation de fréquence et d’intensité de l’aléa sécheresse dans un futur proche et la gestion forestière doit être adaptée pour y faire face. Dans ce contexte et grâce aux connaissances déjà acquises sur les interactions entre nutrition minérale et hydrique, nous cherchons à savoir si l’apport d’éléments nutritionnels pourrait atténuer les effets négatifs des déficits hydriques en agissant à la fois sur les capacités à supporter les sécheresses et à retrouver des niveaux de croissance optimale après l’aléa, c’est-à-dire améliorer la résilience des arbres. A l’inverse, la vulnérabilité des arbres aux déficits hydriques se trouverait-elle augmentée ? Pour répondre à cette problématique, nous avons exploité des dispositifs expérimentaux de fertilisation situés dans trois forêts en France sur deux essences forestières, le chêne sessile et le sapin de Douglas. Sur chacun de ces sites, des arbres sélectionnés ont été carottés à cœur afin de tracer les variations annuelles de croissance radiale à partir de mesures des largeurs de cernes. Ces courbes de croissance ont servi de base au calcul des indices de résistance, récupération et résilience de la croissance à des déficits hydriques du sol, calculés quant à eux à l'aide du modèle de bilan hydrique BILJOU©. Sur le site de Bercé, l’efficience d’utilisation de l’eau a de plus été appréhendée à partir du δ13C contenu dans le bois final des cernes. La croissance radiale des chênes de Bercé et de Tronçais a significativement été augmentée par la fertilisation et les variations interannuelles de croissance ont été modélisées par le climat et le déficit hydrique du sol. La croissance du sapin de Douglas quant à elle n’a que très peu été augmentée par l’apport en nutriments en forêt des Potées. Par ailleurs, cette analyse montre que la stimulation de croissance par la fertilisation est transitoire : moins de 10 ans après l’apport d’éléments nutritifs à Bercé et 20 ans à Tronçais, plus aucun effet sur la croissance ne subsiste. Malgré cet effet positif transitoire sur les croissances radiales du chêne, aucune différence entre les traitements sur les capacités des arbres à résister et récupérer après des épisodes de sécheresse. Les résistance et récupération de la croissance sont dépendantes de l’intensité et de la durée du déficit hydrique, donc de la sévérité de l’aléa et non de l’apport de nutriments. Ces résultats corroborent les analyses du δ13C dans les cernes des chênes qui, là encore, ne sont significativement corrélées qu’avec le climat et sont indépendantes du traitement. L’absence de modification de la résilience entre les traitements, quel que soit le site et l’essence étudiés, est discutée. Plus largement, ces travaux interrogent le concept de résilience et son utilisation en dendroécologie
Fertilization and liming are usual practices in agronomy but uncommon in forestry. Experimental liming or fertilization in forest were tested in the 1970’s. The initial aim of these experimentations was to determine if the addition of nutrients on poor or acidic forest soil could increase tree growth or even restore crown condition in case of decline. Physiological studies have established the implication of water availability in soil nutrients uptake and their transport in the sap and also via combined effects in various processes such as cell growth or stomatal control. Recently, extreme drought events responsible of many forest species diebacks have aroused the concern of forest managers. In addition, climate models predict an increase in the frequency and intensity of drought hazards in the future and forest management must be adapted to face them. In this context, and thanks to the current knowledge on the interactions between mineral and water alimentation, we investigate whether nutrient supply could mitigate the negative effects of water deficits by increasing the capacity 1/ to withstand droughts and 2/ to recover optimum growth after the drought induced crisis, i.e. to improve the resilience of trees. Conversely, would the vulnerability of trees to water deficits be increased? To answer this question, we investigated fertilization experiments located in three forests in France and applied on two species, sessile oak and Douglas fir. On each of these sites, selected trees were cored to the pith to determine the annual variations of radial growth from measurements of the tree-rings widths. These growth variations were used as a basis to the calculation of resistance, recovery and resilience indices to drought events, which were quantified using a soil water deficit index computed by the water balance model BILJOU©. On the site of Bercé, the water-use efficiency was estimated from the δ13C of the latewood. Retrospective analyses shown that the radial growth of oak trees in Bercé and Tronçais was significantly increased after the fertilization. Radial growth was then modelled from climate and soil water deficit. Douglas fir radial growth was slightly impacted by the nutrient supply in the Potées site. This analysis highlights the time-limited effect of this nutrient supply on the growth stimulation: no effect subsists more than 10 years after nutrient supply in Bercé and more than 20 years in Tronçais. Despite this transient effect on oak growth, no differences between treatments on the capacity of trees to resist and to recover after drought events was observed. The main factors influencing resistance and recovery of growth were the soil water deficit intensity and duration. These results corroborate δ13C analyzes in oak rings, which, again, were only significantly correlated with climate and were independent of treatment. The lack of modification of the resilience between the treatments, whatever the site and the species studied, is discussed. More broadly, the concept of resilience and its use in dendroecology are questioned