Diversité génétique, structure et activité des communautés microbiennes des sols sous l’influence de Jatropha curcas L., évaluation de son potentiel de stockage du carbone dans les sols
Thèse soutenue le 12 mai 2016 - Université de Cheikh Anta Diop, Dakar
Document de thèse
Jatropha curcas L. (JCL) est une plante pouvant être utilisée à la fois comme productrice de biocarburant, un outil permettant la séquestration du carbone et un moyen pour réhabiliter les sols. Jatropha curcas est la seule plante productrice de biocarburant qui permet une réduction rapide des gaz à effet de serre. Cependant, les effets à long terme de cette culture sur les autres caractéristiques environnementales et surtout sur les composantes biologiques du sol ne sont pas clairement établis. C’est ainsi que nous nous sommes intéressés à l’impact de la culture de Jatropha sur l’activité et la diversité microbienne des sols ainsi que sur la disponibilité des nutriments. De plus, notre étude cherche à modéliser la dynamique du carbone dans des sols cultivés avec Jatropha pour mieux comprendre l’impact de Jatropha dans le stockage du carbone.
Pour atteindre nos objectifs, des expérimentations ont été menées; d’abord dans des conditions de laboratoire, nous avons examiné l’impact de feuilles (fraîches et sénescentes) de différentes provenances de Jatropha sur les cycles du carbone et de l’azote ainsi que sur la dynamique des communautés bactériennes des sols. Dans cette expérimentation, les feuilles sénescentes jaunes et fraîches de quatre provenances de Jatropha dont deux originaires du Sénégal : Banfadjiré (Ban) et Madiop Boye (MB) ; une provenant de Mozambique (MOZ) et une de Tanzanie (TZ) ont été apportées à du sol et incubées pendant 120 jours (avec six sorties d’incubation : 0, 3, 28, 56, 90 et 120 jours). Cette expérimentation nous a montré que l’apport de feuilles de Jatropha au sol entraîne une augmentation de la diversité alpha et que la composition chimique des feuilles de Jatropha varie en fonction de la diversité phénotypique des provenances; ce qui impacte la diversité et la richesse spécifique de la communauté bactérienne totale. Les pourcentages de carbone récalcitrant des feuilles de Jatropha varient entre 70,01% et 73,33% du carbone total pour les feuilles fraîches et entre 72% et 77,33% pour les feuilles sénescentes. Ainsi, Jatropha joue un rôle important dans le stockage du carbone dans les sols.
Afin d’étudier les paramètres biologiques et chimiques des sols en réponse directe avec la culture de Jatropha, d’autres expérimentations ont été réalisées sur des sols rhizosphériques de six provenances de Jatropha dont trois locales (Kamonghone, Fois 1 et Lompoul) et trois exotiques (Inde, Tanzanie et Mozambique), mais aussi des systèmes de culture de Jatropha en association avec la culture du mil. Ces plantations de Jatropha ont été installées dans le village de Ngoui (13°59'44.07"N ; 15°35'52.15"O) de la région de Kaffrine (Sénégal). Cette étude a montré que la culture de Jatropha améliore la qualité biologique et chimique des sols. La communauté bactérienne rhizosphérique est façonnée par la diversité phénotypique de Jatropha. Les sols cultivés avec les provenances exotiques de Jatropha ont eu des diversités de Shannon relativement supérieures aux sols cultivés avec les provenances locales. Cependant, la culture de la provenance Lompoul qui est une provenance locale donc mieux adaptée aux conditions locales, entraîne une meilleure amélioration des teneurs en azote total et en nitrates et de la diversité de Shannon des communautés bactériennes nitrifiantes et dénitrifiantes. Les activités enzymatiques de la Béta-glu et de la phosphatase acide ainsi que la biomasse microbienne sont également plus élevées avec la culture de la provenance Lompoul. Jatropha curcas L., une plante pérenne productrice de biocarburant, ne présente pas d’influence négative sur les cultures annuelles associées telles que le mil.
Mots clés : Jatropha curcas L. ; diversité alpha ; activité microbienne ; rhizosphère ; litière ; DGGE ; pyroséquençage ; métagénomique ; stockage du carbone.