DS0101 - Comprendre et prévoir les évolutions de l'environnement

Statut de Si dans les sols et modélisation de sa biodisponibilité: les sols français fournissent-ils assez de Si pour la culture de céréales? – BioSiSol

Le rôle du silicium dans la culture présente et future des céréales?

Le silicium peut être bénéfique aux cultures soumises au stress hydrique mais la question du rôle de la biodisponibilité de la silice des sols pour le maintien de hauts rendements dans un climat qui pourrait devenir plus sec sur certains territoires reste mal connue.

Une meilleure connaissance du cycle biogéochimique de Si dans les zones cultivées est nécessaire pour mieux prédire de l’impact de Si sur le développement des cultures

L’objectif de ce projet de 4 ans est de fournir un état des lieux de la silice disponible en France et une modélisation à l'échelle de 101 à 102 ans des besoins en Si pour le blé, par une approche combinant données de terrain, expériences au laboratoire, utilisation de traceurs géochimique et modélisation.

Le projet a été divisé en trois tâches : la première tâche a pour but de caractériser le statut de Si dans les sols du Réseau de Mesures de la Qualité des Sols (RMQS) afin de déterminer l’impact du type de sol, du climat et des cultures sur le Si biodisponible. Nous voulons développer une procédure originale basée sur une combinaison d'extractions chimiques et physiques. La deuxième tâche a pour but d'améliorer nos connaissances sur le cycle du silicium dans les cultures de blé avec des expériences en champs et au laboratoire. Nous voulons nous focaliser sur les facteurs clefs utiles pour la modélisation: la variabilité de la concentration en Si en fonction des cultivars; l'impact de l'exportation des pailles sur le statut du silicium des sols à l'échelle décennale-centenaire et la quantification des principaux paramètres qui contrôlent la mobilisation de Si dans le sol, sa translocation dans la plante et son dépôt sous forme de phytolithes. La troisième tâche a pour but de mieux tracer et prédire l’impact des cultures sur la dynamique des sols. Dans le but de mieux quantifier les sources du Si dans le continuum phases solides- solutions du sol- plantes, nous voulons appliquer des traceurs géochimique et isotopique qui ont très peu été utilisés sur des écosystèmes cultivés. Les résultats des taches précédentes seront combinés aux travaux de la littérature pour construire un modèle mécaniste afin de prédire l'impact des cultures de blé à l'échelle centenaire.

En cours

En cours

En cours

Des travaux récents suggèrent que l’occupation des sols et en particulier l’agriculture pourrait modifier le cycle terrestre de Si par appauvrissement du stock de Si biodisponible. L’étendue de cette perturbation n'est pour l’instant pas connue mais pourrait être significative pour le développement de plantes accumulatrices de Si que l’on consomme telles que les céréales. Bien que n’étant pas généralement considéré comme un élément essentiel pour les plantes, Si est utilisé comme fertilisant dans quelques pays comme le Japon, la Chine, l’Amérique du Sud ou les Etats Unis (Floride) dans des rizières déficientes en Si biodisponible. Si peut également être bénéfique aux cultures soumises à des stress environnementaux comme le déficit hydrique. Considérant l'importance que revêt la production de céréales en France qui sont cultivées sur la moitié des terres arables, il est donc opportun d'aborder la question du rôle du silicium dans l'agriculture française.
L’objectif de ce projet de trois ans est de fournir un état des lieux de la silice disponible dans les terres arables françaises et une modélisation à l'échelle de 10aines à 100aines d'années des besoins en Si pour les cultures en fonction des pratiques agricoles (exportation des pailles, fertilisation par Si) et des changements climatiques (stress hydrique). La culture du blé a été choisie compte tenu de son importance dans l'agriculture française. Le consortium réunit 4 laboratoires français de la recherche publique qui ont la complémentarité requise pour identifier et quantifier le statut de Si dans les sols et les plantes. Nous appliquerons une approche multidisciplinaire en combinant analyses macroscopiques et microscopiques des sols et des plantes, expériences au laboratoire et au champ, biogéochimie isotopique (d30Si) et pseudo isotopique (Ge/Si) et modélisation mécaniste. Nous bénéficierons de l'infrastructure existante en banques de sols et de variétés de blé. Ce projet fournira des concepts innovants qui pourront être utiles pour améliorer le management des sols cultivés.

Coordinateur du projet

Centre National de la Recherche Scientifique délégation Provence et Corse_Centre Européen de Recherches et d'Enseignement en Géosciences de l'Environnement (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Unités de service InfoSol et Laboratoire d'Analyses de Sol
PROcessus de Transferts et d'Echanges dans l'Environnement-Université de Toulon
Centre National de la Recherche Scientifique délégation Provence et Corse_Centre Européen de Recherches et d'Enseignement en Géosciences de l'Environnement
Georesources and Environment Toulouse GET UMR 5563 CNRS

Aide de l'ANR 538 290 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 36 Mois

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