Ecologie des sols

Gilles LecuirNatureparif

d’après Thibault Decaëns, CEFE-CNRS

Source: Thibault Decaëns CEFE-CNRS

Sol ?

Source: Thibault Decaëns CEFE-CNRS

Sol ?

Le sol résulte de la transformation de la couche superficielle de la roche mère, dégradée et enrichie en apports organiques par les processus vivants.

Hors des milieux marins et aquatiques d'eau douce, les sols sont à la fois le support et le produit du vivant, une interface entre biosphère et lithosphère et le lieu privilégié du recyclage des déchets organiques.

Sol

Roche

Humus

Pro

fil

= matériau originel

= matériau parental =

roche-mère

Horizon A

Horizon B

Horizon C

"Terre végétale"

Profil de sol

E. Lucot UFC - 2016

Gobat et al. 1998, Wolters 2001

• Les organismes du sol:Vivent dans le sol au moins

un stade actif de leur cycle

biologique

• Peuvent être des:« habitants à temps

plein »

« habitants à temps

partiel »

• Incluent des habitants:De la matrice du sol

Des « annexes du sol »

- Litière

- Arbres creux

- Troncs en

décomposition

- Déjections, etc

Qu’est-ce qu'un organisme du sol?

Decaëns (

2010),

modifié

d’a

prè

s S

wift

et al. (

1979)

1024

m

1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 10241 2 4 8 16 32 64 128 256 512

mm

Bacteria

Fungi

Nématoda

Protozoa

Acari

Collembola

Diplura

Symphyla

Enchytraedae

Isoptera / Formicoidea

Diptera

Isopoda

Myriapoda

Arachnida

Coleoptera

Mollusca

Oligochaeta

Vertebrata

Microflore / microfaune Mesofaune Macro- et mégafaunes

100 μm 2 mm 20 mm

Qu’est-ce qu'un organisme du sol?

Racines et champignons

Amibes

Insectes

Bactéries

Acariens

Lombriciens

Mammifères

Myriapodes

Nématodes

Nombre total d’espèces

vivantes décrites:

~ 1 à 2 millions

Microorganismes

5%Autres

animaux

54% Animaux

du sol

23%

Plantes

18%

Modifié

d’a

prè

s D

ecaëns e

t al. (

2006)

0,0

1

0,1

1

10

10

0

100

0

10

00

0

Bacteria

Fungi Nematoda

Protozoa

Acari

Collembola Diplura

Symphyla

Enchytraeidae

Isoptera

Formicoidea Diptera

Isopoda Chilopoda

Dermaptera Blattoidea

Diplopoda

Arachnida Coleoptera

Mollusca

Pauropoda

Oligochaeta

Caecilian Sqamata

Mammalia

Nombre d'espèces (x 1000)

NE

NE

NE

NE

NE

NE NE

NE

NE

NE NE

Espèces décrites

Espèces restant à décrire

Ta

ille

corp

ore

lle d

es ta

xon

s

Combien d’espèces ?

Source: Manuel Blouin – iEES Paris

Les fonctions liées aux sols sont issues de cette biodiversité ordinaire !

• Les microprédateurs Interactions avec microflore: prédation

Biostructures: aucune

Fonctions: espèces clef de voûte, stimulent la minéralisation de la MO

Principalement des microinvertébrés (nématodes et protozoaires)

• Les transformateurs de litière Interactions avec microflore: rhumen externe

Biostructures holorganiques

Fonctions: fragmentation de la MO fraîche, stimulation de l’activité

microbienne

Principalement des méso- macroinvertébrés

(collemboles, oribates, vers épigés, diplopodes, etc)

• Les ingénieurs du sol Interactions avec microflore: symbiose digestive

Biostructures principalement organo-minérales

Fonctions: production d’agrégats, contrôle de la dynamique de la MO

Principalement des macro-invertébrés (vers de terre, termites, fourmis) et des

vertébrés

Lavelle (1997)

Classification fonctionnelle de la faune du sol

• Espèces anéciques

Grande taille

Vie dans le sol

Ressource trophique: litière

fraîche

Réseaux de galeries verticales

Production d’agrégats et

impacts sur la dynamique de la

matière organique du sol

• Espèces endogées

Taille variable

Vie dans le profil de sol

Ressource trophique: matière

organique du sol

Réseaux de galeries

horizontales

Production d’agrégats et

impacts sur la dynamique de la

matière organique du sol

• Espèces épigées

Petite taille

Vie dans la litière

Ressource trophique: litière

fraîche

Pas de réseau de galeries

Impacts sur la fragmentation

de la litière fraîche

Aporrectodea caliginosa Lumbricus castaneus Lumbricus terrestris

Classification fonctionnelle de la faune du sol

➔Martiodrilus sp produit jusqu’à 115 tonnes d’agrégats ha-1 an-1

➔ Peut augmenter la macroagrégation du sol à différentes échelles

➔ Influence la capacité de stockage du C dans les sols ainsi que ses propriétés hydriques

Maria

ni et al. (

2001)

CR

AS

; D

ecaëns (

2000)

BF

S; D

ecaëns e

t al. (

1999)

Pedobio

logia

Decaëns &

Rossi (2

001)

Ecogra

phy

0

2

4

6

8

10

T ST

DP

M d

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gré

ga

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mm

) *(a)

0

10

20

30

40

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60

70

80

T ST

%

de

ma

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ga

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*(b)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

T ST

Den

sité

ap

pare

nte

(g.

cm

-3) *

(c)

Fonctions écologiques : impacts sur la structure du sol

0

1

2

3

4

5

6

7

T ST

C t

ota

l %

*(a)

0

10

20

30

40

50

60

T ST

N m

iné

ral (µ

g. g

-1so

ll se

c) *

(b)

➔Martiodrilus sp produit jusqu’à 34 kg ha-1 an-1 d’N minéral dans ses turricules frais

➔ … protège jusqu’à 9 tonnes ha-1 an-1 de C dans ses turricules secs

Decaëns e

t al. (

1999)

BF

S;

Decaëns e

t al. (

1999)

Pedobio

logia

Decaëns &

Rossi (2

00

1)

Ecogra

phy

Fonctions écologiques : recyclage des éléments nutritifs

Fonctions écologiques : impacts sur la décomposition des litières

Les transformateurs de litière :

Fragmentent la litière fraichement produite

Augmentent la surface d’attaque disponible pour la microflore

Effets idiosyncrasiques et effets de la diversité fonctionnelle

Hedde e

t al (2

007)

App

l S

oil

Ecol

Hedde e

t al (2

010)

Basic

Appl E

col

Fonctions écologiques : impacts sur la décomposition des litières

80

60

40

20

0

-20

Sorgho Riz Maïs Haricot Blé Pois Arachide

Imp

ac

t s

ur

la p

rod

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tio

n

de

gra

ins

(%

)

Bro

wn e

t al.

(1999),

Laossi et al. (

2010)

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

Argileux Limoneux Sableux

Type de sol

Eff

ec

t s

ize

Beaucoup d’essais on été conduits pour tester l’impact des vers de terre sur la productivité végétale

Fonctions écologiques : impacts sur la production végétale

Decaëns (

2010)

d’a

prè

s D

ecaëns

et al. (

1999),

Tiw

ari &

Mis

hra

(1993),

Lora

nger

et

al. (

1998)

0

10

20

30

40

50

+V -V

Ric

he

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e

0

1

2

3

+V -V

Ind

ice

de

Sh

an

no

n

MacrofauneChampignons

**

0

1

2

3

+V -V

Collemboles

*

Organismes ingénieurs

➔modifient les conditions physiques du sol

➔ Influencent les ressources d’autres organismes du sol

➔Génèrent de l’hétérogénéité dans la distribution des ressources et des organismes édaphiques

Interactions biotiques

1 cm

Jiménez & Decaëns (2004)

Galerie verticale de

Martiodrilus sp. dans

un sol de savane

colombienne (20-30

cm de profondeur)

Racine utilisant la

galerie pour accéder

au sol profond

Turricules granuleux

d’Ocnerodrilidae sp.

remplissant la partie

supérieure de la galerie

Turricule de

Martiodrilus sp.

déposé à l’intérieur

de la galerie

Radicelles ayant

colonisé le turricule

de Martiodrilus sp.

Complexité des interactions

Sols et biodiversité : enjeux et actionspour les collectivités

Gilles LecuirNatureparif

Les grands enjeuxpour les collectivités

• Artificialisation / conversion

• Erosion

• Imperméabilisation / tassement

• Pollutions diffuses et ciblées

• Mouvement et échanges de terre

• Gestion (agriculture, espaces verts)

Artificialisation / conversion

Source : Ville de Mouans-Sartoux

Artificialisation / conversion

Source : Julien Birard - Natureparif

Artificialisation / conversion

Source : Maxime Zucca - Natureparif

Lutte contre l’érosion

Source : Freddy Rey, IRSTEA

Lutte contre l’érosion

Source : Louise-Seguin - Natureparif

Imperméabilisation / tassement

Source : Jonathan Flandin

Imperméabilisation / tassement

Source : Gilles Lecuir

Imperméabilisation / tassement

Source : CD93

Imperméabilisation / tassement

Source : Gilles Lecuir

Imperméabilisation / tassement

Source : Marc Barra

Imperméabilisation / tassement

Source : Gilles Lecuir

Pollutions diffuses et ciblées

Source : Ville de Versailles / Maxime Zucca

Pollutions diffuses et ciblées

Source : GIFSI

Pollutions diffuses et ciblées

Source : Gilles Lecuir

Mouvement et échanges de terre

Source : Audrey Muratet – CD93

Remblais

Terre végétale

Milieu urbain Milieu rural

Gestion (agriculture, forêt, espaces verts…)

Source : Jontahan Flandin

Gestion (agriculture, forêt, espaces verts…)

Source : Gilles Lecuir

Gestion (agriculture, forêt, espaces verts…)

Source : Lionel Pagès

Gestion (agriculture, forêt, espaces verts…)

Source : Gilles Lecuir

bosquets

ripisylveshaies

bandes boisées

fourrés

sols couverts

Source : AFAF

Gestion (agriculture, forêt, espaces verts…)