des matières organiques du sol) (dégradation et recyclage dans le … · 2016-03-16 · du sol...

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Daniel CLUZEAUUniversité de Rennes 1 - UMR 6553 EcoBio

Biodiversité & Fonctionnement du sol

Rôle de la diversité de la faune du soldans le fonctionnement des sols

(dégradation et recyclagedes matières organiques du sol)

2

Objectifs de Objectifs de cetcet exerciceexercice

Développer une démarche scientifiquepour répondre à la question suivante :

La diversité de la faune du sol joue-t-elleun rôle dans le fonctionnement du sol,

en particulier dans la dégradation et le recyclage des matières organiques du sol ?

3

Imaginons-nous en train de marcherun jour dans une forêt de la Plaine de Saôneet une autre fois, dans la forêt de Fougères

Que voyons-nous ?

au niveau de la végétation, ...

au niveau de la litière,

Intérêt de la diversité de la pédofaunedans le recyclage de la litière

Nous allons étudier 2 situations contrastées du point de vue sol au sein d’un même biome, la forêt tempérée à feuilles caduques.

Au niveau de la végétation, ces 2 stations forestières sont dominées par le chêne pédonculé (Quercus ??); à Fougères, les arbres sont moins grands qu’en plaine de Saône : quelle 1ère hypothèse pouvez-vous déjà énoncer ?

Nous pouvons aussi regarder le 1er horizon du sol, à savoir l’horizon organique

Diapo suivante

4


Fougères SaôneSaône

Quelles différences observe-t-onau niveau de l'horizon Organique ?

OH : sous-horizon Humus

OL : sous-horizon Litière

OF : sous-horizon Fragmentation OF : sous-horizon Fermentation

Nous pouvons aussi regarder le 1er horizon du sol, à savoir l’horizon organique; cet horizon est composé de 3 sous-horizons possibles, OL, OF et OH

Décrivez-les en faisant une recherche bibliographique si nécessaire. Pourquoi 2 termes pour OF ?

Ensuite, répondez à la question en faisant 2 à 3 phrases de commentaire sur les différences visibles entre les 2 forêts.

Comment pouvez-vous interpréter ces différences ? Quelles sont vos hypothèses (appelées HypDiapo4) ?

Ensuite, Diapo suivante

5







Comment interpréter ces différencesen terme de vitesse de dégradation de la MO morte ?

Si vous avez bloqué à la diapo précédente dans la formulation d’1 hypothèse

ou si vous voulez reformuler votre hypothèse,

Répondez à la nouvelle question :

Comment pouvez-vous interpréter ces différences en terme de vitesse de dégradation de la MO morte ? Quelles sont vos hypothèses (appelées HypDiapo5) ?

Ensuite,

Diapo suivante

6







Dans quelle forêt,le recyclage de la MO morte

est-il le plus rapide ?


Si vous avez bloqué à la diapo précédente dans la formulation d’1 hypothèse

ou si vous voulez reformuler votre hypothèse,

Répondez à la nouvelle question avant de reprendre les questions précédentes :

A votre avis, dans quelle forêt le recyclage de la MO morte est-il le plus rapide ? Quelles sont vos hypothèses (appelées HypDiapo6) ?

Ensuite,

Diapo suivante

7







Dans quelle forêt,le recyclage de la MO morte

est-il le plus rapide ?


ÊtesÊtes--vous svous sûûr dr d’’avoir avoir éécrit vos hypothcrit vos hypothèèsessesavant de passer avant de passer àà la suite la suite ……??

CC’’est un est un autoauto--exerciceexercice, , Donc soyez honnête avec vousDonc soyez honnête avec vous--même même ……

Avant de passer à la page suivante,

vous devez avoir formulé une ou plusieurs hypothèses

vous permettant d’expliquer les différences observées entre les 2 horizons organiques …Merci

Diapo suivante

8



MODER MULL

La présence d’un horizon OF beaucoup plus épais à Fougères peut être associé àl’horizon OH : ceci indiquerait qu’à entrée de MO morte similaire entre les 2 forêts chaque année, il y ait accumulation de matières organiques en cours de dégradation àFougères.

L’hypothèse serait alors que le cycle de la MO soit moins rapide à Fougères qu’en plaine de Saône.

De tels horizons organiques sous forêt sont qualifiés de MODER et de MULL

Maintenant, nous pouvons continuer notre investigation sur le terrain

en nous demandant si de telles différences pourraient être en lien avec la faune du sol (ne pas oublier la question de départ) …

Diapo suivante

9



MODER MULL

Quelles conséquences voyons-nousau niveau de la faune du sol ?

Maintenant, nous pouvons continuer notre investigation sur le terrain

en nous demandant si de telles différences pourraient être en lien avec la faune du sol (ne pas oublier la question de départ) …

Allons dans le bois prélever la faune du sol …

Mais, au fait, comment faire des prélèvements de la faune du sol ?

Faites une recherche bibliographique pour savoir comment prélever les insectes du sol

Les résultats de vos prélèvements de faune du sol sont présentés sur la Diapo suivante

10

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.

Autres Insectes pter

Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000


Quelles conséquences voyons-nousau niveau de la faune du sol ?

SaôneSaôneFougères

OF

OH

OLOFOL

Les animaux échantillonnés sont observés sous loupe binoculaire afin de permettre d’en déterminer l’espèce (ou du moins le taxon) puis pesés individuellement. Ceci permet de faire une représentation graphique des principaux taxons de la faune du sol (soit de l’abondance numérique, soit de la biomasse).

Observez le graphique résultant de vos investigations au terrain

et répondez à la question en faisant 2 à 3 phrases de commentaire sur les différences visibles entre les 2 forêts.

Comment pouvez-vous interpréter ces différences ? Quels en sont les facteurs explicatifs ? Ecrivez vos hypothèses (appelées HypDiapo10)

Ensuite,

Diapo suivante

11

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.


Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000


Comment interpréter ces différences ?Quels sont les facteurs explicatifs ?


OF

OH

OLOFOL

- +

+ -

Comment traduire cela en 4 questions de recherche potentielles ?

Ensuite,

Diapo suivante

12

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.


Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000



OF

OH

OLOFOL

Pourquoi y-a-t-il moins de lombriciens

à Fougères ?

Pourquoi y-a-t-il plus de lombriciens en Saône ?

Pourquoi y-a-t-il plus de mésofaune

à Fougères ?

Pourquoi y-a-t-il moins de mésofaune en Saône ?

Quelle question choisir ?

Il n’est pas possible d’initier des recherches pour répondre à ces 4 questions;

pour des raisons scientifiques et matérielles, il vous faut répondre qu’à 1 seule question.

Comment choisir entre ces 4 questions de recherche potentielles ? Expliciter votre réflexion (indiquée Refl12)

Ensuite,

Diapo suivante

13

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.


Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000



OF

OH

OLOFOL

Raisonner à l'échelle de l'écosystème : Est-il plus intéressant de répondre à la question ....


Pourquoi Fougères fonctionne-t-ilmoins bien ?

Pourquoi Saonefonctionne-t-il

mieux ?

Pour vous aider à choisir, raisonner à l’échelle de l’écosystème :

Est-il plus pertinent de chercher à répondre à la question :

1 – pourquoi le site de Fougères fonctionne-t-il moins bien ?

Ou

2 – pourquoi Saône fonctionne-t-il mieux ?

Indiquez votre choix et justifiez-le ? Expliciter votre réflexion (indiquée Refl13)

Ensuite,

Diapo suivante

14

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.


Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000



OF

OH

OLOFOL



Faut-il étudierles facteurs limitants

le fonctionnementd'un écosystème ? ou ...

Faut-il étudierles facteurs facilitants

le fonctionnementd'un écosystème ?

Comment choisir entre ces 2 questions ? il faut n'en retenir qu'une ... laquelle ?

Si vous avez bloqué à la diapo précédente dans la formulation de votre réflexion,

ou si vous voulez la compléter,

Demandez-vous si vous pensez qu’il est plus aisé d’étudier

les facteurs limitants le fonctionnement d’un écosystème

ou les facteurs facilitants ?

Indiquez votre choix définitif et justifiez-le ? Expliciter votre réflexion (indiquée Refl14)

Ensuite,

Diapo suivante

15

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.


Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000



OF

OH

OLOFOL



Faut-il étudierles facteurs limitants

le fonctionnementd'un écosystème ? ou ...

Faut-il étudierles facteurs facilitants

le fonctionnementd'un écosystème ?


ÊtesÊtes--vous svous sûûr dr d’’avoir avoir éécrit votre choix ?crit votre choix ?

Quel Quel éécosystcosystèème choisissezme choisissez--vous dvous d’é’étudier ?tudier ?

Avant de passer à la page suivante,

vous devez avoir choisi d’étudier le fonctionnement de l’un des 2 écosystème

Merci

Diapo suivante

16

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.


Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000



OF

OH

OLOFOL


Si nous retenons l'écosystèmequi fonctionne moins vite ...


à Fougères ?

Pourquoi y-a-t-il plus de mésofaune

à Fougères ?

Si vous avez retenu l’écosystème qui fonctionne le mieux (Saône),

vous aurez des difficultés à organiser vos recherches

alors qu’en retenant Fougères, l’identification des facteurs limitants sera d’autant plus aisée

que les écosystèmes étant des systèmes hiérarchisés, les facteurs limitant le développement de la faune sont situés à des niveaux hiérarchiquement supérieurs …

Maintenant, il doit vous être aisé de choisir entre les 2 questions à aborder àFougères …

Diapo suivante

17

FougèresSaône

6000

Biomasse (g/m²)

Lombricien

Aran.&Pseudo.

Myriapodes

Dip.

Coleop.

Lepidop.

Homop.&Heterop

Hymenop.


Enchytreides

Apterygotes

Acariens

Nématodes

Protozoaires

0 1000 2000 3000 4000 5000



OF

OH

OLOFOL

il est donc possible de se focalisersur une seule question ...


à Fougères ?

Sachant que les écosystèmes seraient des systèmes hiérarchisés,

les facteurs limitant le développement de la faune sont situés à des niveaux hiérarchiquement supérieurs …

c’est-à-dire, la végétation, le type de sol, la roche-mère, le climat…

Raisonnons un peu : Nous sommes dans le même biome avec quelques faibles variations du climat; dans les 2 forêts, la végétation est dominée par le chêne pédonculé. Les différences observées seraient donc imputables à des facteurs du sol et/ou de la roche-mère.

Nous pouvons retourner au terrain mais souvent les budgets sont limités (en temps et en personnel humain)

Il vaut mieux rester dans son bureau et réfléchir en faisant appel à la connaissance universelle : faire de la bibliographie !

Merci de formuler quelle recherche bibliographique feriez-vous sur des bases de données ou sur Google : indiquer les mots-clés que vous utiliseriez

Diapo suivante

18


Pour répondre à cette question, retour à la 1ère étape : BIBLIOGRAPHIE

quels sont les facteurs limitant le développement des lombriciens ?

mais avant, rappelons-nous que le sol est un système hiérarchiséet que les facteurs limitants sont dans les niveaux hiérarchiques supérieurs,

c'est-à-dire la végétation, le sol et le climatdonc ...

il est donc possible de se focalisersur une seule question ...


à Fougères ?

ÉÉcrivez vos motscrivez vos mots--clclééssavant de passer avant de passer àà la diapo suivantela diapo suivante

Avant de passer à la diapo suivante,

vous devez avoir écrit vos mots-clés

pour réaliser une interrogation sur Google ou autres bases de données scientifiques (Sciences Direct par ex.)

Merci

Diapo suivante

19



MODER MULL


à Fougères ?

Pour répondre à cette question,quels sont les facteurs du sol limitant le développement des lombriciens ?

ne pas partir sur le terrain faire des analyses physico-chimiques du sol...

AVANT, faire de la BIBLIOGRAPHIELombriciens, Facteurs limitants, Sol

...

En faisant appel à la connaissance universelle, vous pourrez trouver que

1 - le métabolisme des lombriciens est soumis à une régulation hormonale via les Glandes de Morren, elles-même soumises à la concentration en carboinate de calcium dans le sol

2 – des pH acides inférieurs à 2.8 ne permettent pas la survie des lombriciens et qu’entre pH 3 et pH 4.5, le développement des lombriciens est très limité.

Il suffirait donc de retourner au terrain pour analyser 2 paramètres … le pH et la concentration en carbonate de calcium

Diapo suivante

20



MODER MULL

6,5 4,3 pH

Le pH seraitun facteur limitantle développementdes lombriciens

... retour au terrain

pour faire 1 analyse ...

Pour se faire, Développer une recherche au terrain ...

de quel type ?

Les analyses de pH montrent une différence importante …

Comment pouvez-vous élaborer l’hypothèse finale (appelée HypDiapo20) ?

Merci d’indiquer aussi quel type de recherche vous allez mettre en œuvre

pour valider cette hypothèse.

Merci pour votre rendu écrit

À la date du …

Vous pouvez utiliser le forum de discussion mis en place à cet effet

Suite de l’exercice après …

1

Daniel CLUZEAUUniversité de Rennes 1 - UMR 6553 EcoBio

Biodiversité & Fonctionnement du sol

Rôle de la diversité de la faune du soldans le fonctionnement des sols

(dégradation et recyclagedes matières organiques du sol)

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MODER MULL

6,5 4,3 pH




Cela nous permet que poser l'hypothèse suivante :

Un faible pH limite le développement des lombricienset

ce faible développement des lombriciens limite le cycle de la MO ?

Pour se faire, r une recherche au terrain ...

de quel type ?Pour se faire, pper une recherche expérimentale

au terrain ....Comment ?

Avant dAvant d’’initier cette nouvelle initier cette nouvelle éétape,tape,relisez vos propositions envoyrelisez vos propositions envoyéées au tuteur es au tuteur

passez à la diapo suivante

3



MODER MULL

6,5 4,3 pH




Cela nous permet que poser l'hypothèse suivante :

Un faible pH limite le développement des lombricienset

ce faible développement des lombriciens limite le cycle de la MO ?

Pour se faire, r une recherche au terrain ...

de quel type ?Pour se faire, pper une recherche expérimentale

au terrain ....Comment ?

Il faut donc mettre en place une expérimentation qui devra permettre de répondre àl’hypothèse suivante :

Une augmentation du pH du sol de Fougères devrait permettre un développement des communautés lombriciennes;

ainsi, les activités de bioturbation lombricienne augmentant, le recyclage de la matière organique morte contenue dans l’horizon organique devrait être accéléré;

à terme, ceci devrait entraîner une modification de la structure de l’horizon organique, passant d’un type MODER à un type MULL.

Diapo suivante

4


il est donc possible de mettre en placeune expérimentation au terrain ...

5,8 4,3 4,8 5,3

Et après, combien de temps faut-il attendre ? ... cela dépendra du temps de réponse des populations

... avec la macrofaune, le temps est plus long qu'avec la microfaune ...

pH

MODER MODERMODER MODER au départ, ...

2 2 2 2 Biomasse

lombricienne (gramme/m²)

Le protocole expérimental préférable pourrait être le suivant :Mettre en place des parcelles expérimentales dans la forêt de Fougères en faisant augmenter le pH en épandant du carbonate de calcium sur le sol de manière à avoir 4 modalités variant d’une demie unité pH (ne pas oublier de répliquer ce schéma 4 à 5 fois pour pouvoir avoir àterme une confirmation statistique des résultats obtenus).Pratiquement, il est plus aisé de faire augmenter rapidement le pH d’un sol que le diminuer : il est donc préférable de se situer en forêt de Fougères qu’en Saône.Une fois ces parcelles expérimentales mises en place, il faudra attendre un certain temps car cela dépendra du temps de réponse des populations … comme nous avons vu dans le cours que la macrofaune avait un temps de réponse relativement long, il ne faut pas espérer voir des modifications significatives avant 4 à 5 ans …Ceci explique aussi pourquoi il est opportun de ne pas faire l’expérimentation au laboratoire dans des salles climatisées et àambiances contrôlées : la valorisation scientifique de telles installations à coûts d’investissement et de fonctionnement très élevés, nécessite un turn-over plus rapide des expérimentations (qui seront donc de plus court terme).

Diapo suivante

5


5,8 4,3 4,8 5,3 pH

MODER MULLMODER ....

et 10 ans après,

185 2 21 107 Biomasse


Cela nous confirme-t-il l'hypothèse suivante : Une augmentation de pH permet le développement des lombriciens

et ce développement des lombriciens permet une accélération du cycle de la MO

ou y aurait-il fallu faire une modalité expérimentale supplémentaire ?

Il faudra donc attendre 10 ans pour quantifier de profondes modifications entre les 4 modalités :

Les communautés lombriciennes se sont développées, en particulier les espèces anéciques : la biomasse ateint quasiment 2 T/ha dans la modalité la plus favorable (1.85 T/ha). Concernant l’horizon organique, il a évolué vers un humus de type MULL avec une disparition du sous-horizon OH et d’une forte diminution de OF.

Toutefois, ces résultats nous permettent-ils de confirmer l'hypothèse suivante :

Une augmentation de pH permet le développement des lombriciens

et

ce développement des lombriciens permet une accélération du cycle de la MO ?

Telle que l’expérimentation a été menée, il n’est pas possible de confirmer

si l’augmentation des biomasses lombriciennes est nécessaire à l’évolution des humus

ou si ces 2 processus concomitants sont indépendants :

Contre-hypothèse : l’augmentation du pH du sol conduit-elle de manière simultanée mais indépendante,

à une augmentation des biomasses lombriciennes

et à une augmentation de la vitesse de recyclage des matières organiques mortes des sols?

Quel aurait été le protocole expérimental idéal à mettre en œuvre 10 ans plus tôt ?

de manière à faire la thèse et l’»antithèse » de notre hypothèse …

Diapo suivante 6


5,8 4,3 4,8 5,3 pH


et 10 ans après,

185 2 21 107 Biomasse


Cela nous confirme-t-il l'hypothèse suivante : Une augmentation de pH permet le développement des lombriciens


ou y aurait-il fallu faire une modalité expérimentale supplémentaire ?

Avant de passer Avant de passer àà la diapo suivante, la diapo suivante, rrééflflééchissez au protocole completchissez au protocole complet

qui permettra de lever toute ambiguqui permettra de lever toute ambiguïïttéévisvis--àà--vis de lvis de l’’hypothhypothèèse initialese initiale

Quel aurait été le protocole expérimental idéal à mettre en œuvre 10 ans plus tôt ?

de manière à faire la thèse et l’ »antithèse » de notre hypothèse …

Diapo suivante … après réflexion écrite

7

5,8 4,3 4,8 5,3 pH

MODER MODERMODER MODER au départ, ...

2 2 2 2 Biomasse



Il aurait fallu mettre en placeune modalité complémentaire

dans laquelle les lombriciens auraient été exclus durant toute la durée de l'expérimentation

...

pas delombriciens

Le protocole expérimental idéal à mettre en œuvre 10 ans plus tôt

devait comprendre une modalité complémentaire

dans laquelle les lombriciens auraient été exclus durant toute la durée de l'expérimentation (à l’aide de produits chimiques non rémanents)

Ceci peut se faire sous forme de blocs de sol de 1m² qui sont isolés sur les bords et en surface avec un filet rigide qui empêche le passage de la macrofaune. Ces exclos ainsi réalisés reçoivent les mêmes quantités d’eau et de feuilles que la parcelle environnante. La 1ère année, un produit chimique type insecticide ou nématicide est épandu de manière à tuer les lombriciens qui seraient dans l’exclos. Les années suivantes, le traitement chimique ne sera répété que si les filets n’ont pas été étanches.

Et 10 ans plus tard, quels sont les résultats en terme d’évolution des humus dans les exclos ?

Diapo suivante

8

et 10 ans après,

5,8 4,3 4,8 5,3 pH


Cela nous confirme bien l'hypothèse suivante : Une augmentation de pH permet le développement des lombriciens


et que ces 2 processus concomittants sont dépendants

pas delombriciens

MODER MODER MODER MODER


185 2 21 107 Biomasse


Résultats : 10 ans plus tard, dans les exclos, l’horizon organique n’a que très peu évolué

et présente toujours la structuration d’un humus de type MODER.

Ceci nous permet de confirmer que ces 2 processus concomitants sont dépendants :

une augmentation de pH en l’absence de lombriciens ne permet pas une modification du fonctionnement du sol en terme de vitesse de recyclage des matières organiques des sols.

Ainsi, de tels résultats nous confirment notre hypothèse, comme quoi

Une augmentation de pH permet le développement des lombriciens

et

ce développement des lombriciens permet une accélération du cycle de la MO

Diapo suivante

9

Fonctionnement biologiquedu sol

CONCLUSIONS CONCLUSIONS

10

Végétation

Elémentssolubles

Sol

Faunedu sol

Climat

Microfloredu sol


mais aussi

Confirmation de la hiérarchie ascendante

Cette augmentation des lombriciensentraine une évolution des humus des sols

Confirmation de la hiérarchie descendante

Modifications des conditions de solentrainent une augmentation des lombriciens

Mais quelle est la conséquence de cette accélération de la vitesse du cycle de dégradation de la MO

sur la productivité végétale ?

En conclusion, notre démarche engagée durant ce cours et cet exercice nous permet d’avoir des éléments de réponse à notre question de départ,

Quels sont les rôles de la diversité de la faune du sol dans le fonctionnement des sols

(dégradation et recyclage des matières organiques du sol)

Ainsi, des modifications de conditions chimiques des sols permettent un développement des communautés lombriciennes (confirmation de la hiérarchie descendante)

mais aussi

Cette augmentation des lombriciens modifie le fonctionnement du sol en entraînant une accélération du cycle de la matière organique dans le sol (confirmation de la hiérarchie ascendante)

Si le fonctionne du sol se trouve modifié par cette augmentation des activités de bioturbation lombricienne,

quelle en est la conséquence sur le fonctionnement du niveau hiérarchique inférieur, c’est-à-dire la végétation ?

Si nous voudrions mesurer ces conséquences au niveau de l’écosystème forestier, cela risque d’être long, vu le temps de réponse de la strate arborée (à la différence d’un écosystème prairial par ex.)

Pour trouver un cas d’école pertinent, nous allons partir en Nouvelle-Zélande, une île oùles Lumbricidae européens n’ont été introduits que par des colons anglais …

Diapo suivante

11

Végétation

Elémentssolubles

Sol

Faunedu sol

Climat

Microfloredu sol


Mais quelle est la conséquence de cette accélération de la vitesse du cycle de dégradation de la MO

sur la productivité végétale ?

Dans l'exemple suivanten système prairial,

le facteur limitantsera

l'isolement géographique...

les lombriciens ne sont pas encore arrivésdans ces sols

de Nouvelle-Zélande...

Alors, les fermiers ont accéleré la colonisation, ...

Avant de passer Avant de passer àà la diapo suivante, la diapo suivante, ddéécrivez ce profil de sol crivez ce profil de sol

Pour trouver un cas d’école pertinent, nous allons partir en Nouvelle-Zélande, une île oùles Lumbricidae européens n’ont été introduits que par des colons anglais …

Les forêts primitives ont été remplacées par des écosystème prairiaux; Après des décennies d’exploitation, les pâtures éloignées des bâtiments de ferme présentaient une moindre productivité primaire associée à un horizon organique épais, contenant une accumulation de litières prairiales non dégradées. (cf par animation, la photo du profil de sol ci-dessus).

Décrivez ce profil avant de passer à la diapo suivante

Diapo suivante

12


Alors, les fermiers ont accéleré la colonisation, ...

Ils ont construit une machineleurs permettant de récupérer

des volumes de sol (10 cm d'épaisseur)

... qui sont ensuite épandus sur des terres éloignées des corps de ferme

... Ces introductions lombriciennes ont été associées à des apports de CaO

pour faciliter le développement des lombriciens ... et 5 à 6 ans plus tard,

ils ont observé des modifications du profil de soldans ces prairies

où les lombriciens avaient été introduits

Avant de passer Avant de passer àà la diapo suivante, la diapo suivante, ddéécrivez les diffcrivez les difféérences observrences observééeses

entre ces 2 profils de sol entre ces 2 profils de sol

Ces pâtures éloignées des bâtiments de ferme présentant un horizon organique épais, contenant une accumulation de litières prairiales non dégradées,

ces fermiers aidés des Services de Développement Agricole ont cherché les facteurs différenciant les parcelles à proximité des fermes :

ils ont mis en évidence qu’elles possédaient une communauté lombricienne plus importante que dans les parcelles éloignées …

Ils ont alors mis en place une expérimentation

pour transférer des blocs de sols avec lombriciens issus des parcelles proches

vers les parcelles éloignées.

Pour tenir compte de la biologie des lombriciens,

ces « épandages » de blocs de sol ont été associés à des apports de CaO

facilitant ainsi l’implantation des vers de terre.

Et quelques années plus tard, le sol de ces parcelles éloignées avait été modifié par le développement des lombriciens

(cf par animation, la photo du profil de sol ci-dessus).

Décrivez les différences observées avant de passer à la diapo suivante

pour étudier les conséquences sur la productivité végétale de ces prairies

dont le fonctionnement a été modifié par l’introduction et le développement des Lumbricidae.

13

Végétation

Elémentssolubles

Sol

Faunedu sol

Climat

Microfloredu sol


L'introduction volontaire des lombriciens européensdans ces prairies

confirme l'hypothèse de hiérarchie ascendantedans le fonctionnement du sol :

Cette modification de la diversité de la faune du solvia le développement des populations lombriciennes

entraine une évolution du profil de sol, avec une disparition du stock de MO mortes non dégradées,

une structure plus grumeleuse du solet une brunification des horizons supérieurs.

Cette augmentation de la vitesse de recyclage des MO mortesaura-t-elle des conséquences sur le fonctionnement du sol,

en particulier, sur la production végétale ?

Commentaire de la diapo précédente :

De telles observations expérimentales nous confirment que la présence d’une diversitéplus importante de la faune du sol, en particulier pour la macrofaune,

modifie le fonctionnement du sol en entraînant une accélération du cycle de la matière organique dans le sol (confirmation de la hiérarchie ascendante)

Ceci entraîne une évolution du profil de sol,

avec une disparition du stock de MO mortes non dégradées,

une structure plus grumeleuse du sol

et une brunification des horizons supérieurs.

La question complémentaire est donc de savoir

si le fonctionnement du sol se trouve modifié par cette augmentation des activités de bioturbation lombricienne,

et en particulier, quelle en est la conséquence

sur le fonctionnement du niveau hiérarchique inférieur,

c’est-à-dire la végétation prairiale?

Diapo suivante

14

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

années

0

2

4

6

8

10

12

MS enT/ha

Production fourragère

Introduction de lombriciens

Profil de solavant introduction

Profil de sol6 ans après introduction

Ainsi, quelques années plus tard, le profil du sol de ces parcelles éloignées a été modifiépar le développement des lombriciens; de plus, la production végétale a augmenté de 4 à6 T / Ha / an, après une période de transition durant laquelle, les lombriciens ont consommé les MO mortes non dégradées, produites par le système durant plusieurs années.

Le niveau de productivité à 4T/ha/an correspond à un fonctionnement optimal de l’écosystème prairial en l’absence de la macrofaune lombricienne. L’augmentation de cette diversité de la faune du sol entraîne une accélération de la vitesse de dégradation et recyclage de ces MO mortes : ceci a pour conséquences de permettre une minéralisation (par la microflore) plus importante par unité de temps, qui fournit ainsi une plus grande quantité d’éléments nutritifs aux systèmes racinaires des plantes prairiales.

Le niveau de productivité à 6T/ha/an correspond donc à un autre fonctionnement optimal de l’écosystème prairial en présence d’une diversité enrichie de la macrofaune lombricienne.

15

Végétation

Elémentssolubles

Sol

Faunedu sol

Climat

Microfloredu sol

Confirmation de la hiérarchie descendante

Modifications des conditions de solentrainent une augmentation des lombriciens

L'introduction volontaire des lombriciens européensdans ces prairies

confirme l'hypothèse de hiérarchie ascendantedans le fonctionnement du sol :

Cette modification de la diversité de la faune du solvia le développement des populations lombriciennes

entraine une évolution du profil de sol, avec une disparition du stock de MO mortes non dégradées,

une structure plus grumeleuse du solet une brunification des horizons supérieurs.

L'augmentation de la vitesse du cycle de dégradation de la MO influence donc la productivité végétale

CONCLUSIONS CONCLUSIONS Fonctionnement biologique

du sol

En conclusion, notre démarche engagée durant ce cours et cet exercice nous permet d’avoir des éléments de réponse à notre question de départ,

Quels sont les rôles de la diversité de la faune du sol dans le fonctionnement des sols

(dégradation et recyclage des matières organiques du sol) ?

Nous pouvons conclure que l’augmentation de la diversité de la faune du sol en terme de macrofaune lombricienne modifie le fonctionnement du sol en entraînant une accélération du cycle de la matière organique dans le sol et que cela se traduit par une augmentation de la productivité primaire de l’écosystème (végétation).

Notre démarche nous permet de confirmer le rôle de la diversitébiologique dans le fonctionnement du sol et de l'écosystème

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CONCLUSIONS CONCLUSIONS Fonctionnement biologique

du sol

Malgré sa faible représentation pondérale, la diversité biologique influence de manière déterminante

le fonctionnement de certains écosystèmes et s’avère indispensable

comme élément de compréhension du fonctionnement de certains sols

Il convient donc de mettre en place des politiques de formation et d’informationde manière à favoriser la prise en compte de ce compartiment Diversité biologique des sols

dans la gestion des sols par les principaux utilisateurs, c’est-à-dire les agriculteurs.

La société doit se donner les moyenspour disposer d’outils d’évaluation de cette diversité biologique

et de ses rôles dans les principales fonctions des sols agricoles en climat tempéré.

Notre démarche nous permet de confirmerle rôle de la diversité biologique dans le fonctionnement du sol

et de l'écosystème

Il s'avère DONC non négligeable de prendre en compte ce compartiment

qui ne représente que 0,25% de la masse du soldans les nouvelles politiques de gestion des sols agricoles

en zone tempérée

En conclusion,

Notre démarche nous permet de confirmer le rôle de la diversitébiologique dans le fonctionnement du sol et de l'écosystème

Il s'avère donc non négligeable de prendre en compte ce compartiment biologique qui ne représente que 0,25% de la masse du sol dans les nouvelles politiques de gestion des sols agricoles en zone tempérée.

Malgré sa faible représentation pondérale, la diversité biologique influence de manière déterminante le fonctionnement de certains écosystèmes et s’avère indispensable comme élément de compréhension du fonctionnement de certains sols.

Il convient donc de mettre en place des politiques de formation et d’information de manière à favoriser la prise en compte de ce compartiment Diversité biologique des sols dans la gestion des sols par les principaux utilisateurs, c’est-à-dire les agriculteurs.

La société doit se donner les moyens pour disposer d’outils d’évaluation de cette diversité biologique et de ses rôles dans les principales fonctions des sols agricoles en climat tempéré.

des matières organiques du sol) (dégradation et recyclage dans le … · 2016-03-16 · du sol...

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