Caractérisation de l'impact du travail du sol sur la dynamique des processus microbiologiques responsables d'émissions de N2O en champ d'essai

Abstract

Le N2O est un gaz à effet de serre principalement émis par les sols agricoles. Le passage du travail du sol conventionnel au travail du sol réduit d’une grande culture s’accompagne de la modification de nombreux paramètres pédologiques. Ces modifications affectent les communautés de microorganismes responsables des émissions de N2O. Ce travail a pour but d’étudier l’influence du travail du sol sur l’abondance des communautés de microorganismes à l’origine des émissions de N2O en champ. Dans ce contexte, une expérimentation a été mise en place sur l’essai SolRésidus de la ferme expérimentale de Gembloux Agro-Bio Tech, comparant deux modalités de travail du sol et deux modalités de gestion des résidus. A la suite de la fertilisation du champ et du semis d’une culture de maïs, un dispositif de mesure des flux de N2O et CO2 par chambres à fermeture automatisée a été mis en place sur deux parcelles intégrant les résidus, l’une en travail du sol réduit (RT) et l’autre en conventionnel (CT). Des échantillons de sol ont été prélevés afin de quantifier l’abondance des populations microbiologiques nitrifiantes et dénitrifiantes. Cette quantification a été réalisé grâce à l’extraction de l’ADN et la PCR quantitative sur les gènes marqueurs de la nitrification/dénitrification (16S rRNA bactérien, nirK, nirs, amoA bactérien, amoA archéen). L’extraction d’ADN a permis la quantification des populations actives mais aussi dormantes ou mortes. En parallèle, les paramètres suivants du sol ont été mesurés : teneur en eau, en O2, concentration en NO3- et NH4+, pH, carbone organique total et azote total. Une irrigation manuelle a été réalisée afin de provoquer un pic d’émission de N2O sur les deux parcelles. Les résultats ont montré des émissions moyennes de N2O et CO2 significativement plus élevées sur RT sur la période de mesure. Suite à l’irrigation, un pic d’émission est apparu sur les deux parcelles. Celui-ci était supérieur et est apparu légèrement plus tôt sur RT. L’analyse biomoléculaire a démontré une plus grande abondance moyenne des gènes 16S rRNA bactérien, nirK, nirS et amoA archéen sur RT et du gène amoA bactérien sur CT. Le premier pic d’émission sur RT a coïncidé avec une augmentation significative de l’abondance des populations de bactéries dénitrifiantes par rapport aux populations totales de bactéries (rapports nirK/16S rRNA bactérien, nirS/16S rRNA bactérien) et de l’abondance des populations d’archées nitrifiantes (amoA archéen). Sur CT, le pic d’émission a coïncidé avec la baisse de l’abondance de tous les gènes mesurés, mais pas de l’abondance de chaque population par rapport à la population globale de bactéries. Ces résultats montrent l’impact du travail du sol sur les paramètres pédologiques et microbiologiques du sol, qui affectent eux-mêmes les émissions de gaz à effet de serre d’une culture sur le court intervalle de temps étudié. Une étude plus détaillée du même type, se concentrant à la fois sur l’abondance et l’activité des populations microbiologiques, pourrait mener à une meilleure compréhension de l’impact du travail du sol sur les communautés microbiologiques à l’origine d’émissions de N2O. Certains paramètres biomoléculaires pourraient alors être utilisés comme variables prédictives plus précises dans les modèles de prédiction des flux de N2O.