Minéralisation du carbone et évolution des facteurs agrégeants

86 différents produits. Elle est particulièrement faible en début d'expérience, puis elle devient plus importante à partir de 42 jours, pour atteindre 27 % du C apporté 107 jours après l'apport.

Les minéralisations de ces quatre produits couvrent donc une large gamme de situations du points de vue des dynamiques de minéralisation, c'est à dire d'activité biologique au cours du temps et des quantités de carbone mises en jeu au cours de l'expérience (tableau 11). Ces résultats correspondent à l'hypothèse formulée sur le comportement des différents produits types (figure 10).

3.2.2.2 Evolution de la concentration en polysaccharides extraits à l'eau

L'évolution de la concentration en polysaccharides extraits à l'eau chaude est présentée figure 16.

Figure 16 : Evolution de la concentration en polysaccharides extraits à l'eau – différence entre le traitement et le contrôle exprimée en mg équivalent glucose.g^-1 sol sec (ppds = 0.04 mg polysaccharides.g^-1 sol sec)

La concentration en polysaccharides évolue dans le temps et en fonction des produits.

La phase 1 (0-20 jours) est caractérisée par une augmentation importante des concentrations en polysaccharides (3^ème et 6^ème jours), puis d'une diminution plus ou moins rapide selon les produits. La phase 2 (20 – 60 jours) correspond à une diminution plus lente des

-0.20 0.00 0.20 0.40 0.60

0 20 40 60 80 100 120 140

temps (jours)

Polysaccharides (mg glucose.g-1)

Chou-fleur Paille Fumier Bovin Compost Ecorce Polysaccharides (mg.g-1)

concentrations, jusqu'à une valeur stable propre à chaque traitement. Cette concentration reste stable jusqu'à la fin de l'expérience (phase 3).

La concentration en polysaccharides extraits à l'eau chaude du sol amendé par CF augmente très rapidement (+0.44 mg.g^-1 sol sec après 3 jours) mais diminue aussi très rapidement (+0.19 mg.g^-1 sol sec après 10 jours). L'augmentation de concentration se stabilise autour de + 0.12 mg.g^-1 sol sec à partir du 25^ème jour.

L'augmentation initiale est de même amplitude pour le traitement Pa, bien que décalée dans le temps (+0.40 mg.g^-1 sol sec après 6 jours). De la même façon que pour CF, l'effet positif diminue par la suite, mais de façon moins rapide entre 6 et 33 jours. La concentration n'est pas significativement différente de celle de CF jusqu'à la fin de l'expérience.

L'augmentation de la concentration en polysaccharides dans le sol amendé avec FB est inférieure à celle observée pour les résidus de culture au début de la décomposition (+0.32 mg.g^-1 sol sec après 6 jours). Sur la période 6 – 33 jours, la concentration est équivalente à celle de Pa et à Pa et CF entre 33 et 125 jours.

Le sol traité avec Co Ec ne suit pas la même dynamique que les trois produits précédents. L'effet varie sans tendance particulière autour du contrôle pendant les premiers jours (de 0 à 30 jours) puis reste légèrement positif par la suite.

A la fin de l'expérience, les concentrations de CF, Pa et FB sont égales entre elles et significativement différentes du contrôle (+ 0.12 mg.g^-1 sol sec). La différence est faible pour le compost d'écorce. Les principales évolutions ont lieu entre 0 et 30 jours (tableau 9).

88 3.2.2.3 Evolution de la biomasse microbienne

Les dynamiques de la biomasse microbienne au cours du temps et en fonction des produits sont présentées figure 17. La biomasse microbienne a été mesurée pour les dates 6, 10, 17, 61 et 125 jours pour la série 1 et à toutes les dates pour la série 2.

Figure 17 : Evolution de la biomasse microbienne – différence entre le traitement et le contrôle exprimée en mg C. g^-1 sol sec (ppds = 13.3 mg C. g^-1 sol sec)

Les différentes phases observées précédemment sont moins marquées pour la biomasse microbienne. La phase 1 correspond à une augmentation importante des valeurs, plus ou moins rapidement après l'apport. Les évolutions sont moins importantes pendant les phases 2 et 3, mais les tendances sont différentes en fonction des produits.

L'effet le plus important est obtenu avec le traitement CF après 6 jours (+ 151.8 mg C.g^-1 sol). La biomasse mesurée après 17 jours n'est pas significativement différente du contrôle pour ce traitement. A 60 jours, on observe un effet à nouveau positif, mais dans des proportions moindres que la première fois ( +38.7 mg C.g^-1 sol). La biomasse n'est pas significativement différente du contrôle à la fin de l'incubation. Les modalités Pa et FB suivent les même dynamiques : une augmentation progressive jusqu'au 17^ème jour (respectivement +82.8 et 54.5 mg C.g^-1 sol), puis une diminution de l'effet jusqu'à la fin de l'expérience. L'évolution de la biomasse est plus faible pour Co Ec. Elle n'est significative qu'après 30 jours (+ 31.3 mg C.g^-1 sol) et qu'après 70 jours (maximum de + 28.7 mg C.g^-1 sol

-40 0 40 80 120 160 200

0 20 40 60 80 100 120 140

temps (jours)

Biomasse microbienne (mg C.g-1)

Chou-fleur Paille Fumier Bovin Compost Ecorce

après 107 jours). Pour les trois premiers produits, l'état final après 125 jours est proche de celui du contrôle (34.5 mg C.g^-1 sol).

3.2.2.4 Evolution de la longueur des hyphes mycéliens

L'évolution de la longueur des hyphes mycéliens pour les quatre produits types est présentée figure 18. Les longueurs d'hyphes ont été mesurées aux dates 6, 17, 34, 61 et 125 pour l'expérience 1 et toutes les dates pour l'expérience 2.

Figure 18 : Evolution de la longueur d'hyphes – différence entre le traitement et le contrôle exprimée en m. g^-1 sol sec (ppds = 24.7 m.g^-1)

La phase 1 correspond à une augmentation importante de la longueur des hyphes pour 2 des 4 traitements. A la fin de cette phase, les valeurs reviennent à des niveaux plus faibles.

Une seconde augmentation est mesurée au cours de la phase 2. Les longueurs d'hyphes restent stables par la suite (phase 3).

Les variations les plus importantes sont observées pour Pa. L'augmentation est très importante dans un premier temps (+ 252.9 m.g^-1 après 6 jours). Puis, on observe une seconde augmentation, moins nette cette fois, de l'effet à 34 jours (+120 m.g^-1). L'effet se stabilise par la suite (+77 m.g^-1 après 125 jours). On observe la même évolution initiale pour le sol amendé

-1 -1

-50 0 50 100 150 200 250 300

0 20 40 60 80 100 120 140

temps (jours)

Longueur d'hyphes (m.g-1)

Chou-fleur Paille Fumier Bovin Compost Ecorce

90 jusqu'à la fin de l'expérience. Le traitement FB augmente principalement 34 jours après l'apport (+ 159.2 m.g^-1). Les variations dues à l'apport du Co Ec ne sont significatives qu'en début de dynamique et restent très faibles (maximum + 31.7 m.g^-1 ).

Phase 1 0 à 20 jours

Phase 2 20 à 60 jours

Phase 3 60 à 125 jours Produits organiques CF Pa FB Co CF Pa FB Co CF Pa FB Co

Polysaccharides ^{+++ +++ ++ 0 + ++ ++ + ++ ++ ++ +}

Biomasse microbienne ^{+++ ++ + 0 + + + + 0 0 0 +}

Longueur d'hyphes +++ +++ (+) (+) 0 ++ +++ + + + + 0

Vitesse de minéralisation ^{+++ ++ + (+) + ++ ++ + + + + ++}

Tableau 11 : Synthèse des différentes évolutions des facteurs agrégeants par phase et par produit

3.2.2.5 Relations entre facteurs agrégeants et minéralisation du carbone

Bien que les mécanismes de stabilisation des agrégats qu'ils induisent puissent être différents, il existe des relations fortes entre les différents facteurs agrégeants. Les hyphes mycéliens vivants sont à priori pris en compte dans la biomasse microbienne mesurée par la méthode de fumigation-extraction (Vance et al., 1987). De la même façon, les polysaccharides du sol extraits à l'eau chaude correspondent aux molécules extracellulaires produits par les bactéries et les champignons (Haynes et Francis, 1993). La mesure de la minéralisation du carbone des produits organiques permet quant à elle d'observer l'activité des microorganismes au cours d'une période. Elle complète ainsi les mesures particulières de biomasse microbienne et d'hyphes mycéliens, qui sont des mesures ponctuelles au moment du prélèvement.

L'évolution des concentrations en polysaccharides suit assez bien la dynamique de minéralisation des produits. On observe une bonne corrélation entre la concentration en polysaccharides et la vitesse de minéralisation (% de C-CO2.jour^-1) pour la paille (R² = 0.75), pour le fumier de bovin (R² = 0.7) et dans une moindre mesure pour le chou-fleur (R² = 0.53).

Il n'y pas de corrélation pour le compost d'écorce (R² = 0.1). Cette relation observée pour 3 des 4 produits nous renseigne sur deux points : i/ la quantité de polysaccharides dans le sol dépend de l'activité biologique générée par le produit dans le temps ; ii/ le turn-over du

compartiment polysaccharide extrait à l'eau chaude est très rapide. Il augmente lorsque l'activité biologique est importante, mais diminue dès que celle ci baisse. Nous proposons l'hypothèse que ce compartiment est rapidement utilisé comme substrat carboné lorsque les micro-organismes ont décomposé les molécules les plus labiles. On peut cependant remarquer que les concentrations observées en fin d'expérience et le long de la phase 3 sont significativement supérieures au contrôle. Une partie importante des polysaccharides serait donc devenue inaccessible aux micro-organismes, soit par stabilisation chimique (Cheshire et al., 2000), soit par protection physique (Jastrow et Miller, 1998). Ces polysaccharides pourraient jouer un rôle sur l'agrégation à long terme.

La dynamique globale de la biomasse microbienne correspond dans les grandes lignes à la dynamique de minéralisation des produits. Cependant, les corrélations entre biomasse microbienne et vitesse de minéralisation sont assez mauvaises. La mesure de la biomasse microbienne est une mesure ponctuelle qui peut varier rapidement et de façon importante (Kachaka et al., 1993 ; Burket et Dick, 1997 ; Wu et al., 1993), alors que la minéralisation du C est un cumul de CO2 entre deux points et donc prend en compte l'ensemble des variations au cours d'une période. La mesure de biomasse microbienne permet de bien observer le flush microbien dans le cas de CF, mais les dynamiques sans doute plus étalées pour le traitement Pa n'apparaissent pas très clairement. Ces différences entre activité microbienne et biomasse microbienne pour les différents produits sont sans doute liées à des différences de décomposabilité des substrats.

Les dynamiques d'évolution des hyphes mycéliens sont assez différentes de la dynamique de la décomposition, sauf pour le traitement CF (R² = 0.73 entre longueur d'hyphes et vitesse de minéralisation). Il n'y a pas de corrélation entre la biomasse microbienne et les longueurs d'hyphes (sauf pour CF). La méthode de mesure des longueurs d'hyphes prend en compte à la fois les hyphes vivantes et mortes, alors que la méthode de fumigation extrait le C microbien vivant.

Il est possible d'exprimer la longueur des hyphes en quantité de C par g de sol sec. Compte tenu des hypothèses importantes à prendre en compte pour passer d'une longueur d'hyphes à une concentration en carbone (notamment sur les coefficients à prendre en compte) et du manque de connaissances sur le type de champignons présents dans ce sol, la comparaison entre biomasse fongique et biomasse microbienne totale n'a pas été effectuée.

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