Diversité et sensibilité à la température des matières organiques de sols forestiers du Morvan sous contrainte climatique : évolution de la respiration des sols et facteurs de contrôle

Débutée en octobre 2021

Financement : contrat doctoral

Directeur de thèse : Olivier Mathieu ; codirecteur : Mathieu Thévenot

Soutenue le 25 novembre 2024

Résumé

L’évolution climatique actuelle et les changements d’occupation et de gestion des terres sont susceptibles de modifier la dynamique de décomposition des matières organiques des sols et les flux de carbone associés. Les écosystèmes forestiers représentent 40 % du stock de carbone organique des surfaces continentales et constituent ainsi un objet d’étude prioritaire. Localement, le Morvan, zone de moyenne montagne couverte à 45 % par de la forêt, apparaît plus sensible au changement climatique que les plaines qui l’entourent. Dans ce contexte, cette étude a porté sur la dynamique du carbone organique dans les sols forestiers tempérés face au changement climatique. Ces travaux ont été principalement menés sur le site du mont Beuvray, un massif forestier situé au sud du Parc naturel régional du Morvan. Un échantillonnage de sols représentant la diversité spatiale du massif pour chacune des essences (Hêtre, Douglas, Sapin pectiné, Épicéa) a été réalisé. La diversité moléculaire des matières organiques a été caractérisée par pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse (Py-GC-MS). Les résultats suggèrent une matière organique plus facilement dégradable dans les sols sous sapin pectiné par rapport à la matière organique des sols sous Douglas. La sensibilité à la température de la respiration des sols a été évaluée par la mesure du paramètre Q10, dont les valeurs varient de 2,3 à 3,0. Une valeur plus élevée pour le hêtre (2,8 ± 0,1) a été observée en comparaison des essences de résineux (2,6 ± 0,1). Ceci indique que les sols sous feuillus pourraient émettre plus de CO₂ que les sols sous résineux avec le changement climatique. La variabilité observée de ce paramètre Q10 est principalement expliquée par l’interaction entre la composition moléculaire de la matière organique et l’activité des microorganismes (activités enzymatiques extracellulaires). L’ensemble de ces résultats permettra de mieux évaluer et anticiper l’évolution de la dynamique de la matière organique des sols forestiers de moyenne montagne.

Mots clés

Chambre permettant la mesure du flux de CO₂ in situ

matières organiques du sol, forêts, stocks de carbone, respiration du sol, diversité moléculaire, contraintes climatiques

Comité de suivi de thèse

Sylvie Dousset (université de Lorraine, département de géosciences, LIEC)
Heike Knicker (Department of Biogeochemistry Plant and Microbial Ecology, IRNAS-CSIC).

Composition du jury

Laurence Mansuy-Huault – université de Lorraine – rapporteure
Laurent Augusto –INRAE, Villenave d’Ornon – rapporteur
Anne Jaffrezic –Institut Agro Rennes Angers – examinatrice
Stéphane Follain –Institut Agro Dijon – examinateur
Olivier Mathieu – université de Bourgogne – directeur de thèse
Mathieu Thevenot – université de Bourgogne – co-directeur de thèse
Jean Lévêque – université de Bourgogne – invité

extrait:

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titre:

Diversité et réactivité des matières organiques des sols forestiers du Morvan : évolution de la respiration des sols et facteurs de contrôle sous contrainte climatique

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octobre 2021

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Bonnefoy-Claudet

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202110

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Diversité et sensibilité à la température des matières organiques de sols forestiers du Morvan sous contrainte climatique : évolution de la respiration des sols et facteurs de contrôle

Débutée en octobre 2021

Financement : contrat doctoral

Directeur de thèse : Olivier Mathieu ; codirecteur : Mathieu Thévenot

Soutenue le 25 novembre 2024

 

Résumé

L’évolution climatique actuelle et les changements d’occupation et de gestion des terres sont susceptibles de modifier la dynamique de décomposition des matières organiques des sols et les flux de carbone associés. Les écosystèmes forestiers représentent 40 % du stock de carbone organique des surfaces continentales et constituent ainsi un objet d’étude prioritaire. Localement, le Morvan, zone de moyenne montagne couverte à 45 % par de la forêt, apparaît plus sensible au changement climatique que les plaines qui l’entourent. Dans ce contexte, cette étude a porté sur la dynamique du carbone organique dans les sols forestiers tempérés face au changement climatique. Ces travaux ont été principalement menés sur le site du mont Beuvray, un massif forestier situé au sud du Parc naturel régional du Morvan. Un échantillonnage de sols représentant la diversité spatiale du massif pour chacune des essences (Hêtre, Douglas, Sapin pectiné, Épicéa) a été réalisé. La diversité moléculaire des matières organiques a été caractérisée par pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse (Py-GC-MS). Les résultats suggèrent une matière organique plus facilement dégradable dans les sols sous sapin pectiné par rapport à la matière organique des sols sous Douglas. La sensibilité à la température de la respiration des sols a été évaluée par la mesure du paramètre Q10, dont les valeurs varient de 2,3 à 3,0. Une valeur plus élevée pour le hêtre (2,8 ± 0,1) a été observée en comparaison des essences de résineux (2,6 ± 0,1). Ceci indique que les sols sous feuillus pourraient émettre plus de CO₂ que les sols sous résineux avec le changement climatique. La variabilité observée de ce paramètre Q10 est principalement expliquée par l’interaction entre la composition moléculaire de la matière organique et l’activité des microorganismes (activités enzymatiques extracellulaires). L’ensemble de ces résultats permettra de mieux évaluer et anticiper l’évolution de la dynamique de la matière organique des sols forestiers de moyenne montagne.

 

Mots clés

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matières organiques du sol, forêts, stocks de carbone, respiration du sol, diversité moléculaire, contraintes climatiques

 

Comité de suivi de thèse

Sylvie Dousset (université de Lorraine, département de géosciences, LIEC)
Heike Knicker (Department of Biogeochemistry Plant and Microbial Ecology, IRNAS-CSIC).

 

Composition du jury

Laurence Mansuy-Huault – université de Lorraine - rapporteure
Laurent Augusto –INRAE, Villenave d’Ornon - rapporteur
Anne Jaffrezic –Institut Agro Rennes Angers - examinatrice
Stéphane Follain –Institut Agro Dijon - examinateur
Olivier Mathieu – université de Bourgogne - directeur de thèse
Mathieu Thevenot – université de Bourgogne - co-directeur de thèse
Jean Lévêque – université de Bourgogne - invité

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25 novembre 2024

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