Contrôle biologique (plante, microbe) de la dynamique des matières organiques des sols (BIOMOS) – BIOMOS

L’objectif du projet est d’enrichir nos connaissances sur les mécanismes biologiques (plante, microbe, rhizosphère) qui contrôlent la minéralisation des MOS en tenant compte de la stimulation de la minéralisation de l’humus par les apports de matières organiques fraîches des végétaux (« priming effect » ou sur-minéralisation en français). Nous réaliserons cet objectif grâce à une démarche conjuguant modélisation et expérimentation. Dans le volet modélisation, nous construirons une théorie simple et alternative de dynamique des MOS qui prendra en compte la dynamique et la diversité des microbes du sol, le dépôt de litières et d’exsudats par la plante. Les modèles correspondant seront étudiés analytiquement et permettront des simulations qui seront confrontées aux résultats expérimentaux afin de comprendre les conséquences des contrôles biologiques (microbe, plante) sur la dynamique des MOS et la co-existence plante-microbe. Ce travail permettra d’expliquer certains résultats empiriques sur la dynamique des MOS et de formuler des hypothèses testables. Dans le volet expérimental, une expérimentation principale en mésocosme a pour but de quantifier l’impact de deux graminées prairiales via leurs dépôts de litières et d’exsudats sur la minéralisation de l’humus et d’en déterminer les conséquences pour les bilans de carbone et la ressource d’azote disponible pour la plante. Cette expérimentation s’appuie sur des méthodes spécifiques et innovantes (plateforme de marquage 13C en continu, dilution isotopique après apport de 15N). Une expérimentation parallèle utilisant des filets à mailles micrométriques sera mise en place dans le but de déterminer les contributions relatives des exsudats, des litières et des associations avec les champignons mycorhiziens dans la stimulation de la minéralisation des MOS induite par la plante. Les résultats attendus sont tout d’abord des résultats académiques (4 à 5 publications internationales) sur les mécanismes biologiques (microbe et plante) qui contrôlent la minéralisation des MOS, le stockage du C à long terme et la nutrition minérale des plantes. Ces travaux visent à améliorer le formalisme actuel des modèles de simulation proposés dans la littérature internationale afin de réduire les divergences entre les prédictions et les observations et de prendre en compte le contrôle biologique de la minéralisation des MOS. Le projet de recherche est prévu sur trois ans. Il répond à la priorité scientifique pour l’appel d’offre 2005 : « Communautés biologiques et fonctionnement des sols ». Il s’appuie sur l’ORE labellisé « Prairies, cycles biogéochimiques et biodiversité , PCBB». Ce projet apporte une contribution à la modélisation des systèmes complexes qui constitue également une priorité de l’appel d’offres 2005 ECCO.