Evidences for an indirect effect of root functional traits and plant composition on soil microbial activities in Mediterranean rangelands : a spatial and temporal approach

Il est de plus en plus admis que pour comprendre le fonctionnement des ecosystemes, une approche aerienne associee a une approche souterraine est necessaire en raison des retroactions entre plantes et sol. La structure des communautes vegetales peut affecter le fonctionnement du sol en alterant la quantite et la qualite des ressources integrant le sol. Les controles abiotiques des processus microbiens du sol sont largement documentes, mais les potentiels effets de la composition de la communaute vegetale et des traits racinaires sont peu connus. L'etude a ete menee sur des prairies mediterraneennes du sud de la France. Nous avons selectionne 12 communautes contrastees le long d'un gradient de disponibilite des ressources du sol principalement lie a la texture du sol. Les objectifs de cette these sont d'evaluer i) la reponse de la composition floristique et des traits foliaires et racinaires mesures au niveau de la communaute le long gradient edaphique et a travers les saisons, et ii) leurs effets sur trois processus microbiens du sol impliques dans les cycles du carbone (C) et de l'azote (N) : la respiration potentielle (SIR), la nitrification (NEA) et la denitrification (DEA). Dans les sols sableux (parcelles peu productives), la communaute vegetale possede une strategie de conservation au niveau des feuilles et une strategie d'acquisition des ressources au niveau des racines suggerant une forte plasticite des traits racinaires en reponse a la limitation des ressources ; les taux de SIR et NEA sont eleves. Un patron oppose est observe dans les sols argileux des milieux productifs. La DEA ne varie pas le long du gradient. Aucun effet de la richesse specifique, de l'equitabilite ou de la biomasse vegetale sur la SIR ou la NEA n'a ete trouve. Cependant, nous avons demontre qu'il y a une forte influence de la composition fonctionnelle des communautes vegetales (abondance des graminoides), et surtout des traits racinaires. Nos resultats les plus novateurs montrent que la NEA et dans une moindre mesure la SIR sont positivement correles a la concentration en N des racines de la communaute et negativement correles a leur ratio C/N, tandis que les traits foliaires analogues ont seulement un effet mineur sur les activites microbiennes. Ces resultats suggerent que la qualite chimique des racines est le principal pilote des activites du sol et que cela est maintenu a travers les saisons. D'importantes variations saisonnieres de la composition floristique des communautes, de leurs traits racinaires et des activites microbiennes, excepte la DEA, ont ete mises en avant. Les variations saisonnieres des traits racinaires sont interpretees comme un changement relatif de la proportion de racines jeunes/vieilles et suggerent une asynchronie entre la croissance aerienne et souterraine. Pour la premiere fois, nous montrons qu'en conditions naturelles, les changements saisonniers des traits fonctionnels racinaires peuvent etre impliques dans le pilotage de la NEA et de la SIR. Ce resultat demontre la necessite d'etudes plus approfondies pour comprendre le role des traits racinaires comme pilote du fonctionnement du sol.