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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Unité Biogéochimie des Ecosystèmes forestiers

Zone de texte éditable et éditée et rééditée

Pierre-Joseph HATTON

                                                
            
                            
            
            

                Doctorant            

            

            INRA, Centre de Nancy,
            Biogéochimie des Écosystèmes Forestiers
            Route d'Amance, 54280 Champenoux, France
                            hatton_pj@yahoo.fr                        

                                                                                                                                                
                                                                                                        
                                                                                                                                                
                                                                                                        
                                                                                                                                                
                                                                                                        
            


    Titre de la thèse :

 

    Séquestration du carbone et de l’azote des feuilles de hêtre dans les associations organo-minérales: Approches macroscopiques, nanométriques & moléculaires 

    Encadrement de la thèse :

 

    Etienne DAMBRINE (INRA-BEF) directeur de thèse
    Delphine DERRIEN (INRA-BEF) Encadrante de thèse

    Résumé de thèse :

 

    Les associations organo-minérales jouent un rôle prépondérant dans la    séquestration à long terme des matières organiques des sols forestiers, mais les    contributions des différents types d’association organo-minérale à la stabilisation,    ainsi que les processus microbiens qui en sont responsables, restent mal connus.    Pour y remédier, des techniques de traçage isotopique ont été combinées à la    séparation densitométrique séquentielle des associations organo-minérales. Ces    dernières ont été investiguées in et ex situ, à différentes échelles spatiales    (macroscopique, submicrométrique et moléculaire) et temporelles (de 8 heures à    12 ans).    
    Quatre types d’association organo-minérale ont été distingués : les débris    végétaux associés à quelques rares minéraux, les agrégats végétaux, les agrégats    microbiens et les grains minéraux. Le traçage isotopique du carbone et de l’azote    dérivés des litières de feuilles a mis en évidence, à l’échelle de la décennie, des    transferts entre les différentes associations organo-minérales. Tous deux entrent    dans le sol sous forme de fragments végétaux, puis migrent progressivement vers    les agrégats végétaux et microbiens. Les agrégats apparaissent pertinents pour la    stabilisation du carbone et de l’azote à l’échelle décennale. Une petite fraction du    carbone et de l’azote apparaît rapidement stabilisée dans les grains minéraux    denses. Nos observations du devenir du 15N indiquent que l’activité des    microorganismes du sol est responsable de ces transferts. Les fragments de feuilles    colonisés par les microorganismes sont progressivement incorporés dans les    agrégats végétaux. A mesure que la décomposition se poursuit, les agrégats    végétaux se disloquent pour former des agrégats plus stables, plus pauvres en    matières organiques, plus enrichis en produits microbiens et plus compacts : les    agrégats microbiens.    
    La stabilisation microbienne a été étudiée aux échelles macroscopique,    submicrométrique et moléculaire, principalement par NanoSIMS et LC-IRMS.    Elle opère (i) directement par immobilisation dans les cellules microbiennes et    (ii) indirectement via une abondante production de métabolites extracellulaires.    La calibration des C/N obtenus par NanoSIMS a permis de déterminer qu’ils    sont stabilisés dans les associations organo-minérales sans contrôle apparent de la    chimie des matières organiques. L’incorporation du 13C dans les sucres aminés,    biomarqueurs des biomasses bactériennes et fongiques, indique que les    microorganismes vivants croissent où la ressource se trouve. Ils s’accumulent dans    les agrégats microbiens via les processus de transfert précédemment évoqués.    
    Ce travail souligne l’importance des agrégats pour la séquestration du carbone et    de l’azote dérivés des litières à l’échelle de la décennie. Il met également en    évidence le rôle des microorganismes dans les transferts et la stabilisation du    carbone et de l’azote dérivés des feuilles au sein d’associations organo-minérales.

 

    Mots clés :

        Sol forestier, Litière; Stabilisation, Traçage isotopique, Azote, Carbone,Association organo-minérale; Microorganismes; NanoSIMS; STXM-NEXAFS; LCIRMS;Sucres amines

    Référence bibliographiques :

    Hatton, P.J., Kleber, M., Zeller, B., Moni, C., Plante, A.F., Townsend, K., Gelhaye, L., Lajtha, K., Derrien, D., 2012. Transfer of litter-derived N to soil mineral-organic associations: Evidence from decadal N-15 tracer experiments. Org. Geochem. 42, 1489-1501.

    Hatton, P.J., Remusat, L., Zeller, B., Derrien, D., 2012. A multi-scale approach to determine accurate elemental and isotopic ratios by nano-scale secondary ion mass spectrometry imaging. Rapid Communications in Mass Spectrometry 26, 1363-1371.

    Moni, C., Derrien, D., Hatton, P.J., Zeller, B., Kleber, M., 2012. Density fractions versus size separates: does physical fractionation isolate functional soil compartments? Biogeosciences 9, 5181-5197.

    Remusat, L., Hatton, P.J., Nico, P.S., Zeller, B., Kleber, M., Derrien, D., 2012. NanoSIMS Study of Organic Matter Associated with Soil Aggregates: Advantages, Limitations, and Combination with STXM. Environ. Sci. Technol. 46, 3943-3949.