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Les pratiques d’agriculture intensive contribuent à la diminution de la matière organique des sols, avec des conséquences négatives sur leur fertilité [1]. Un des moyens permettant de contrer cette baisse de fertilité est d’augmenter la quantité de  matière organique des sols par un apport de déchets organiques tels que le fumier le compost ou des résidus de récolte [2]. Ces pratiques permettraient également d’atténuer les émissions de gaz à effet de serre et donc indirectement le réchauffement climatique [3]. Parmi les différentes sources de matières organiques, les produits résiduaires organiques (PRO) provenant de l’activité humaine sont de plus en plus utilisés car ils facilitent le recyclage des nutriments et augmentent la fertilité des sols. Cependant, l’application des PRO modifie les propriétés physico-chimiques des sols [4] et par conséquent impacte les communautés microbiennes présentes. L’objectif du présent travail était d’étudier les effets durables sur les communautés microbiennes des sols induits par l’application répétée de PRO pendant plusieurs années.

Résultats majeurs

Des études antérieures montrent qu’une seule application de PRO a un effet transitoire sur l’abondance et la diversité des communautés microbiennes des sols [5]. Néanmoins, il a été observé qu’une fertilisation répétée sur plusieurs années, pratique courante permettant de maintenir la fertilité des sols et ainsi améliorer les rendements des cultures, avait un impact plus persistant sur les caractéristiques des sols [6], la diversité et l’activité microbienne. Dans ce contexte, l’effet durable d’une application répétée de PRO sur plusieurs années sur les communautés microbiennes des sols nécessite des recherches plus approfondies.

Dans cette étude, les effets sur le long-terme de l’application des PRO sur les communautés procaryotes et fongiques des sols ont été analysés sur deux sites : QualiAgro et PROspective. Sur ces sites, différents types de PRO, caractérisés par une matière organique plus ou moins de stable, ont été épandus pendant plus de 10 ans. A QualiAgro, l’apport de PRO était plus élevé (∼4tCha−1 tous les deux ans) qu’à PROspective (∼1.7 t C ha−1 tous les deux ans). Pour les deux sites, les échantillons de sols ont été prélevés plus de 6 mois après le dernier épandage. A QualiAgro, l’application répétée de PRO a induit une augmentation durable des concentrations en carbone organique, azote et P₂O₅, le pH et la capacité d’échange de cations (CEC). Une modification durable de la communauté microbienne des sols a également été observée. Ainsi, l’apport de PRO contenant la matière organique la plus stable, a induit une augmentation de 50% de la biomasse microbienne (figure 1).

Figure 1: Effet de différents déchets organiques sur la biomasse microbienne du sol provenant de QualiAgro (A) et de PROspective (B).

L’application répétée de PRO a également modifié durablement et directement la structure de la communauté des procaryotes et indirectement les propriétés du sol. Le pH du sol apparaît comme un paramètre majeur influençant la structure de la communauté des procaryotes. La structure de la communauté fongique était également impactée durablement par l’application répétée de PRO. A PROspective, en revanche, l’application répétée des PRO n’a eu aucun impact sur les caractéristiques chimiques du sol et les communautés microbiennes. Cela peut s’expliquer par une plus faible quantité de PRO épandue sur ce site, en comparaison à QualiAgro, et/ou un laps de temps plus important entre la dernière application de PRO et le prélèvement du sol. L’ensemble des résultats montrent qu’une application répétée de PRO peut induire, selon sa qualité, à une augmentation durable de la biomasse microbienne et influencer la structure de la communauté microbienne des sols.

Références

1. Tate, R.L., 1987. Soil Organic Matter: Biological and Ecological Effects, New York, USA.

2. Peltre, C., Christensen, B.T., Dragon, S., Icard, C., Kätterer, T., Houot, S., 2012. RothC simulation of carbon accumulation in soil after repeated application of widely different organic amendments. Soil Biol. Biochem. 52, 49–60.

3. Lal, R., 2004. Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma 123, 1–22.

4. Chalhoub, M., Garnier, P., Coquet, Y., Mary, B., Lafolie, F., Houot, S., 2013. Increased nitrogen availability in soil after repeated compost applications: use of the PASTIS model to separate short and long-term effects. Soil Biol. Biochem. 65, 144–157.

5. Bastida, F., Hernández, T., Albaladejo, J., García, C., 2013. Phylogenetic and functional changes in the microbial community of long-term restored soils under semiarid climate. Soil Biol. Biochem. 65, 12–21.

6. Körschens, M., Albert, E., Armbruster, M., Barkusky, D., Baumecker, M., Behle-Schalk, L., Bischoff, R., Čergan, Z., Ellmer, F., Herbst, F., 2013. Effect of mineral and organic fertilization on crop yield, nitrogen uptake, carbon and nitrogen balances, as well as soil organic carbon content and dynamics: results from 20 European long-term field experiments of the twenty-first century. Arch. Agron. Soil Sci. 59, 1017–1040.

Affiliations

a INRA, UMR, 1347 Agroecologie, AgroSup Dijon, Dijon, France

b INRA, UMR, 1402 Ecosys Ecologie fonctionnelle et Ecotoxicologie des agroécosystèmes, Thiverval-Grignon, France

c INRA, Genosol Plateform, Dijon, France

d INRA, UE 0871 Service d'expérimentation Agronomique et Viticole, Colmar, France