Etude des liens entre biodiversité, structure et fonctionnement des sols dans les agroécosystèmes tempérés // study of the links between biodiversity, soil structure and soil functioning in temperate agroecosystems

Topic description

Les forçages environnementaux liés aux activités humaines altèrent à la fois la matrice organo-minérale du sol, les organismes du sol et les interactions biotiques – abiotiques qui sous-tendent les fonctions écologiques des sols nécessaires au bon fonctionnement des écosystèmes. La préservation des sols et de la biodiversité qu'ils hébergent, la restauration de leurs fonctions lorsqu'elles sont dégradées, représentent donc un enjeu majeur sur l'ensemble des sols de la planète. Cependant de nombreux défis et lacunes scientifiques nécessitent d'être comblés pour faire face à cet enjeu.
La biodiversité du sol joue un rôle crucial dans le maintien de la structure du sol et des fonctions associées, car les organismes du sol et l'activité biologique influencent la porosité et l'agrégation par la décomposition de la matière organique, l'activité racinaire, les exsudats et la bioturbation (eg. Vidal et al., ). Les progrès récents en imagerie 3D ont permis d'améliorer notre compréhension des liens entre structure du sol, dynamique des matières organiques et transferts de flux (e.g. Schlüter et al., ; Ortega-Ramirez et al., ). Cependant, l'effet de la biodiversité et des interactions trophiques et non trophiques sur la structure physique des sols est encore mal caractérisé (Erktan et al., ), les données permettant ces caractérisations étant fragmentées, limitées à des sites uniques ou à des propriétés du sol isolées (les propriétés physiques et biologiques des sols sont encore rarement caractérisées sur les mêmes sites). Inversement, les morphologies de bioturbation dépendent des conditions pédoclimatiques et des modes de gestion du sol (Capowiez et al., ), et nous ignorons partiellement dans quelle mesure ces différentes morphologies peuvent impacter les fonctions du sol comme l'infiltration de l'eau et les transferts de gaz. De plus, la structure du sol est encore fréquemment analysée uniquement à une date donnée, sans prise en compte de la durée de vie des biostructures créées et des variations saisonnières qu'elles subissent.
Cette thèse vise à apporter des éléments pour répondre à la question suivante : quel est l'impact des acteurs biologiques (e.g. racines, méso & macro-faune du sol), en tant qu'agents de stabilisation et de restructuration du sol, sur le fonctionnement physique du sol ? Ce projet de thèse sera réalisé dans le cadre du PEPR Sols Vivants, qui a pour mission de produire des connaissances sur le rôle des organismes du sol et de leurs multiples réseaux d'interaction dans la multifonctionnalité des sols, pour une diversité de types de sols, d'usages et de mode de gestion, afin de faire face au défi de la préservation et de l'amélioration de la santé des sols.
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Environmental stresses linked to human activities alter the soil's organo-mineral matrix, soil organisms, and the biotic-abiotic interactions that underpin the ecological functions of soils necessary for the proper functioning of ecosystems. Preserving soils and the biodiversity they support, and restoring their functions when degraded, therefore represent a major challenge for all soils worldwide. However, numerous challenges and scientific gaps need to be addressed to tackle this issue.
Soil biodiversity plays a crucial role in maintaining soil structure and associated functions, as soil organisms and biological activity influence porosity and aggregation through the decomposition of organic matter, root activity, exudates, and bioturbation (e.g., Vidal et al., ). Recent advances in 3D imaging have improved our understanding of the links between soil structure, organic matter dynamics, and flux transfers (e.g., Schlüter et al., ; Ortega-Ramirez et al., ). However, the effect of biodiversity and trophic and non-trophic interactions on soil physical structure remains poorly characterized (Erktan et al., ), as the data enabling these characterizations are fragmented, limited to single sites, or focused on isolated soil properties (physical and biological soil properties are still rarely characterized at the same sites). Conversely, bioturbation morphologies depend on pedoclimatic conditions and soil management practices (Capowiez et al., ), and we only partially understand the extent to which these different morphologies can impact soil functions such as water infiltration and gas transfer. Furthermore, soil structure is still frequently analyzed only at a given date, without considering the lifespan of the biostructures created and the seasonal variations they undergo.

This thesis aims to provide insights into the following question: what is the impact of biological actors (e.g., roots, soil meso- and macrofauna), as agents of soil stabilization and restructuring, on the physical functioning of the soil? This thesis project will be carried out within the framework of the PEPR Sols Vivants project, whose mission is to generate knowledge on the role of soil organisms and their multiple interaction networks in soil multifunctionality, across a diversity of soil types, uses, and management practices, in order to address the challenge of preserving and improving soil health.
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Début de la thèse : 01/10/
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Financement d'une collectivité locale ou territoriale