Effet de la manipulation de matière organique de surface sur les cycles du C et de N dans les sols en plantation d’Eucalyptus au Congo
Thèse soutenue le 16 novembre 2012 à Nancy
Document de thèse
Ces dernières décennies, les plantations à croissance rapide sont apparues comme un moyen de répondre à la demande croissante en produits forestiers ligneux et comme une alternative à l’exploitation des forêts naturelles en zone tropicale. Un enjeu majeur est aujourd’hui de garantir la durabilité de ces plantations souvent installées sur sols pauvres et avec de fortes exportations de biomasse tous les 6-7 ans. La matière organique (MO) présente à la surface des sols peut jouer un rôle crucial sur la fertilité minérale et organique des sols qui conditionnent la productivité à court et long terme de ces écosystèmes tropicaux.
L’objectif principal de ce travail était de comprendre par quels mécanismes le retrait complet ou l’ajout de MO à la surface du sol influencent le développement de plantations d’Eucalyptus au cours des deux premières années. En parallèle de mesures de croissance des arbres, la dynamique de minéralisation d’azote (N) au cours de la décomposition des rémanents a fait l’objet de plusieurs expérimentations. Les flux de nutriments en solution ont été comparés aux stocks initiaux dans les différents compartiments de l’écosystème et à la minéralomasse des arbres à la fin de l’étude. Un bilan de recouvrement de 15N apporté sous forme de rémanents lors de la plantation a été réalisé à l’échelle de la plantation. L’impact à plus long-terme de la manipulation de la MO de surface sur les stocks de MO du sol a également été évalué. Des analyses de sol (C & N) ainsi qu’un partitionnement complet des sources de CO2 émis à la surface du sol on été effectués. La dynamique quantitative et qualitative des flux de MO dissoutes a également fait l’objet d’une attention particulière.
Les résultats montrent que la libération rapide du potassium et celle plus progressive du N contenu dans la MO de surface expliquent en grande partie les différences de croissance observées entre différents modes de gestion de la MO de surface. Les Eucalyptus tirent pleinement profit de ces nutriments libérés avec des pertes par drainage très faibles en raison de la profondeur de ces sols et d’un développement racinaire très rapide à la fois en profondeur et au sein même de l’horizon holorganique. Cette étude a également permis de mettre en évidence le rôle fondamental de la MO de l’horizon 0-15 cm pour la production de nitrates et de MO dissoute. L’utilisation du traceur 15N a montré que N est initialement retenu au sein de l’horizon holorganique probablement par immobilisation microbienne ; transféré de façon simultanée et équilibrée entre les différentes composantes de la litière (feuilles, écorces, branches); puis probablement transportée sous forme de MO particulaire dans l’horizon superficiel du sol par les eaux gravitaires, alimentant ainsi le pool de MO dont dépend la fertilité de ces sols. La présence de MO de surface permet de maintenir les stocks de MO du sol après la coupe rase alors que son retrait entraine une baisse des stocks de MO du sol en début de rotation mais qui semble être compensée par la suite par des apports de chutes de litière. L’apport de MO de surface entraine une augmentation de la MO dissoute dans les 15 premiers cm du sol qui reste négligeable face aux stocks de MO de ces sols et qui interagit peu avec cette dernière. Malgré la reconstitution rapide du pool de MO du sol, certains nutriments pourraient limiter la productivité de ces plantations après plusieurs rotations suite à l’exportation répétée de biomasse. En conséquence, la rétention des rémanents doit être optimisée et l’exportation de biomasse ligneuse compensée par l’apport de fertilisants, la pratique du brulâge doit être prohibée et les feux sauvages évités.