Comprendre le cycle de l’azote dans les forêts et son impact sur le bilan de carbone

Intitulé et acronyme du projet: Evolution temporelle des proportions bactéries champignons dans les sols forestiers au printemps - Printemps.

Financé dans le cadre de l'Appel à projet Emergence 2016, le projet PRINTEMPS s'est déroulé sur 6 mois (2017).

Porteuse du projet : Laure BARTHES 

Equipe du projet: 

• Laboratoire ESE : Ecologie, Systématique, Evolution. Laure BARTHES (MC) ; Gaëlle VINCENT (IE) ; Baptiste Laffont (stagiaire M2).
• Laboratoire ECOSYS : Écologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes. Claire CHENU (Pr) ; Valérie POUTEAU (Tech R)

La croissance des arbres et des forêts est limitée par un ensemble de nutriments et plus particulièrement par l'azote en milieu tempéré (Rennenberg et Dannenmann 2015). Cette limitation pourrait être renforcée par les changements globaux en raison de l'effet de fertilisation du CO2 : une croissance accrue due à l'augmentation du CO2 augmenterait la demande des plantes en azote minéral, puis sa séquestration dans la biomasse des plantes et la matière organique du sol, conduisant à une limitation progressive de la disponibilité de l’azote dans le sol (Luo et al., 2004). Les changements globaux peuvent également augmenter la disponibilité en azote minéral dans le sol via l’augmentation les dépôts azotés (Galloway et al. ? 2003) et une stimulation de la minéralisation (Zack et al. ? 1993). La compréhension du cycle de l’azote dans les écosystèmes forestiers et de son impact sur le bilan de carbone, passe donc par une bonne compréhension de la dynamique temporelle des différents pools d’azote du système arbre-sol-microbes.

Des expériences de marquage au ¹⁵N du sol ont mis en évidence une utilisation privilégiée de l’azote des réserves internes de l’arbre pour la constitution des nouvelles feuilles au printemps associée à une forte immobilisation microbienne¹. La question se pose alors de savoir s’il existe une limitation de la fourniture de l’azote par le sol à cette période par l’immobilisation microbienne et d’identifier les acteurs microbiens responsables de cette limitation. Les acides gras contenus dans les parois bactériennes et fongiques, les PLFA (Phopho Lipid Fatty Acid) sont spécifiques de grands groupes microbiens et leur dosage dans le sol permet d’obtenir une image de la composition de la biomasse microbienne vivante². L’objectif du projet PRINTEMPS est d’identifier les grands groupes microbiens responsables de l’immobilisation de l’azote dans les sols forestiers au printemps par la technique des PLFA. 

La question traitée est importante pour mieux comprendre le fonctionnement actuel et futur des forêts et leur capacité à atténuer ou renforcer l’impact des changements globaux en raison des liens entre l’immobilisation microbienne de l’azote, l’absorption de l’azote par les arbres, la croissance des arbres et leur fonction de puits de carbone. 

===>La porteuse vous explique le projet et ses résultats en vidéo (journées scientifiques du LabEx BASC, février 2021)

Résultats 

Le pool bactérien est le pool majoritaire de la biomasse microbienne (Figure 1). Les variations du stock d’azote dans la biomasse microbienne sont liées à la aux variations du pool bactérien. (Figure : Evolution de la proportion des différents PLFA de la biomasse microbienne d’un sol forestier au cours du temps. Forêt de Barbeau. T0 = 1 mars 2016)

La collaboration entre l’ESE, qui a quantifié l’immobilisation microbienne, et ECOSYS, qui a mis à disposition du projet son savoir-faire dans l’identification des groupes microbien a permis d’évaluer la contribution relative des bactéries et des champignons dans l’immobilisation microbienne de l’azote au printemps. Le financement BASC a permis d’initier cette collaboration, qui se poursuit actuellement dans la rédaction des articles issus du travail expérimental du stage de Master 2 et dans un nouveau projet de thèse en lien avec l’agroforesterie financé par C-LAND. 

Références

1. Bazot et al., 2016 ; Maxwell et al., 2020

2. Kaur et al., 2005