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Un nouvel outil de cartographie de la diversité microbienne des sols français

Avoir une connaissance précise des services écologiques rendus par les micro-organismes du sol est indispensable. Le projet ECOMIC-RMSQ, a permis aux chercheurs de l’unité Microbiologie du sol et de l’Environnement de Dijon, de réaliser des cartes de distribution d’abondance et de diversité des micro-organismes telluriques à l’échelle nationale.

ue GC IE - Picardie © Aline Waquet
Mis à jour le 12/02/2013
Publié le 10/11/2011

Les activités humaines (agriculture, industrialisation, urbanisme) impactent considérablement le fonctionnement de l’écosystème-sol du territoire national. Outre son rôle de réservoir de biodiversité, le sol joue un rôle dans la purification de l’eau de surface, le recyclage des éléments minéraux et le stockage du carbone terrestre. Malgré la très forte densité microbienne (plus d’un million par gramme de sol), les connaissances sur la biodiversité des micro-organismes du sol (100 000 à 1 000 000 espèces différentes par gramme de sol), leur distribution spatiale à petite et à grande échelles et leur implication dans le fonctionnement biologique font défaut. Ce qui justifie de disposer de données spatio-temporelles d’écologie microbienne.

Dans le cadre du projet ECOMIC –RMQS, lancé en 2007, des cartes nationales ont pu être dessinées afin de définir les processus de distribution des micro-organismes indigènes du sol et de hiérarchiser les facteurs environnementaux impliqués dans les modifications de leur densité et de leur diversité. Ce projet s’est appuyé sur le Réseau de Mesures de la Qualité des Sols (RMQS), qui permet de suivre la qualité des sols à long terme, grâce à 2200 sites d’observations couvrant le territoire français selon un maillage de 16 X 16 km. Sur chaque site géolocalisé, des observations et des prélèvements d’échantillons de sol furent réalisés au cours de la première campagne qui a eu lieu entre 2000 et 2009. Tous ces échantillons sont archivés au Conservatoire des Sols de l’Inra d’Orléans où ils sont utilisés pour de nombreuses applications. Le projet ECOMIC-RMQS a utilisé les échantillons prélevé au sein de l’horizon superficiel (0 – 30 cm). En mobilisant des outils d’écologie moléculaire (génotypage et séquençage du méta-génome microbien), les chercheurs sont en train de déchiffrer les assemblages taxonomiques et fonctionnels des communautés indigènes du sol et déterminer leurs rôles et leurs services dans le fonctionnement biologique de l’écosystème-sol.

Grâce aux techniques d’écologie moléculaire, la densité et la diversité des communautés bactériennes telluriques ont pu être caractérisées. Les résultats de cette recherche démontrent une distribution spatiale hétérogène de l’abondance et de la structure génétique des communautés bactériennes. A petite échelle, l’hétérogénéité de cette distribution est déterminée principalement par les propriétés physico-chimiques du sol (texture, pH et teneur en carbone organique), sa porosité (fonction des stress hydriques et de l’aération). Cependant, et davantage que les paramètres globaux (climat géomorphologie), ce sont les paramètres locaux (type de sol, usage du sol) qui influencent plus fortement la distribution et donc le déterminisme de l’abondance et de la diversité des communautés bactériennes. Par ailleurs, à l’échelle d’une région géographique, la diversification de ces micro-organismes est fortement reliée à la diversité du paysage de la région (pédo-climat et usages). Les modes d’usages des sols (activités agricoles notamment) peuvent avoir des effets délétères sur l’abondance et la structure génétique des communautés. Ainsi, les sols supports d’une agriculture intensive et particulièrement d’une monoculture ou de viticulture, présentent le plus faible niveau en biomasse.

Les résultats de cette recherche viennent alimenter le premier référentiel sur la biodiversité microbienne des sols. Grâce à l’enregistrement de l’ensemble de ces données, il est désormais possible de mettre au point des bio-indicateurs fiables de la qualité des sols qui seraient directement opérationnels pour les exploitants agricoles. A l’échelle du territoire national, il sera bientôt possible de dresser des cartes d’aptitude des sols à fournir des services (stockage / déstockage du carbone, fertilité) à même d’orienter les nouveaux modes d’usage des sols et les politiques d’aménagement du territoire.

Ont été partenaires de ce projet : le GIS Sol, l’ADEME, l’Université de Bourgogne, le Conseil Régional de Bourgogne, le CNRS.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Environnement et agronomie
Centre(s) associé(s) :
Dijon Bourgogne Franche-Comté

Souces

  • Pierre-Alain MARON, Christophe MOUGEL, Lionel RANJARD, « Soil microbial diversity : Methodological strategy, spatial overview and functionnal interest », Science Direct, C.R Biologies 334 (2011) 403-411.
  • S. DEQUIET, N.P.A. SABY, M. LELIEVRE, C. JOLIVET, J. THIOULOUSE, B. TOUTAIN, D. ARROUAYS, A. BISPO, P. LEMANCEAU, L. RANJARD, “Biogeographical patterns of soil molecular microbial biomass as influenced by soil characteristics and management”, Global Ecology and Biogeography, (2011), 20, 641-652.