Prise en compte du rôle de la diversité microbienne dans la simulation de la dynamique de la matière organique du sol (MOS) dans un contexte de transition vers l’agro-écologie

La gestion de la matière organique du sol (MOS), impactée par les pratiques agricoles et impactant les ux de carbone (C), constitue un levier important de la transition agro-écologique et nécessite de disposer de modèles de prédiction adaptés. Le travail de thèse a pour ambition de proposer et d'évaluer une méthode de prise en compte de la diversité microbienne dans un modèle mécaniste de dynamique du C dans le but qu'il soit utilisé a des ns opérationnelles. Il s'appuie sur 2 jeux de données issus de programmes de recherche acquis à 2 échelles spatiales : 'échelle nationale et l'échelle d'un bassin versant de 5km². Ces jeux de données comportent des mesures de diversité microbienne et des cinétiques de minéralisation du C sur 80 jours en conditions contrôlées, avec et sans apport de paille de blé marquée au 13C. Les sols étudiés sont issus de parcelles agricoles occupées par des prairies et des rotations de cultures annuelles. Un état de l'art a montré que l'approche dominante de la prise en compte explicite et détaillée de la diversité microbienne se faisait au sein de modèles conceptuels de dynamique du C souvent basés sur une multiplication de compartiments microbiens et des ux associés. L'approche que nous proposons est quant à elle basée sur la prise en compte des indices de diversité microbienne (i.e. richesse, équitabilité, indice de Shannon et inverse de l'indice de Simpson) au travers de fonctions de modulation des paramètres des cinétiques d'ordre 1. Une première étape, basée sur des modèles statistiques additifs généralisés (GAM), a permis d'identi er les indices de diversité pouvant expliquer la dynamique du C avec des importances relatives comparables aux propriétés des sols plus classiques (C/azote, phosphore, pH, texture). Dans cette étape, les résultats ont montré i) une relation négative entre la diversité bactérienne et les ux de minéralisation de la MOS et une relation positive entre la diversité fongique et ii) les ux issus de la minéralisation de la MOS ainsi que iii) les ux issus de la minéralisation du résidu sur la période 7-28 jours. Les relations observées ont permis de proposer des fonctions de modulation respectivement dépendantes i) de la diversité bactérienne pour moduler le paramètre de rendement d'utilisation du carbone de la MOS, ii) de la diversité fongique pour moduler la constante de décomposition de la MOS et iii) de la diversité fongique pour moduler la constante de décomposition du sous-pool cellulosique du résidu. Ces fonctions ont été intégrées dans un modèle générique de dynamique du C avec un nombre de paramètres limité pour faciliter sa calibration. L'ensemble a été calibré à l'aide de méthodes bayésiennes. Globalement, la prise en compte de la fonction de modulation liée à la diversité bactérienne a permis d'améliorer la prédiction des ux issus de la minéralisation de la matière organique du sol, tandis que les fonctions liées à la diversité fongique n'ont permis aucune amé- lioration. En conclusion, la méthode d'intégration de la diversité microbienne dans les modèles de dynamique du C proposée ici constitue une approche pertinente pour une représentation parcimonieuse de son in uence dans des modèles génériques de dynamique du C. Il s'agit d'un cadre méthodologique complémentaire à la prise en compte explicite et détaillée, dominante dans la littérature, de la diversité microbienne dans ces modèles. Nous pensons que ce travail pourra aider à l'intégration d'information importante comme la diversité microbienne dans des modèles opérationnels de dynamique du C. Pour nir, nous proposons des pistes d'amélioration sous formes d'expérimentation et de modélisation pour la construction des fonctions de modulation liée à la diversité microbienne