Quelles sont les capacités d’adaptation des microorganismes des sols forestiers lors du recyclage des nutriments dans un contexte de changements globaux ? (OT119)

Quelles sont les capacités d’adaptation des microorganismes des sols forestiers lors du recyclage des nutriments dans un contexte de changements globaux ? (OT119)


Informations clés

Établissement : Université de Bordeaux - École doctorale Sciences et environnements - Spécialité Biogéochimie et écosystèmes

Equipe : BIONUT - BIOGéochimie des NUTriments

Unité de recherche : ISPA - Interaction Sol-Plante-Atmosphère

Directeur de la thèse : Laurent AUGUSTO

Financement

du 01-10-2019 au 30-09-2022

Origine des fonds:Ecole Doctorale (bourse au mérite)

Employeur:INRA

Contrat doctoral Université de Bordeaux au mérite

Début de la thèse le : 1 octobre 2019

Date limite de candidature : 29 mai 2019

Profil et compétences recherchées

Nous recherchons une personne passionnée par l’écologie. Les compétences ou l’expérience souhaitées portent sur l’écologie fonctionnelle, les écosystèmes forestiers, les sols et la biogéochimie. La personne sélectionnée aura de bonnes compétences rédactionnelles, des connaissances de base en analyse de données, et surtout une bonne capacité à travailler dans une équipe de recherche. Etant donné qu’une partie importante de la thèse aura lieu dans des écosystèmes forestiers, nous espérons recruter une personne apte à travailler sur le terrain, notamment pour récolter des échantillons. De plus, des compétences de laboratoire en biogéochimie (enzymes, décomposition de substrats, mycorhizes) seraient les bienvenues (dans tous les cas, l’équipe d’accueil assurera l’encadrement et la formation de la personne recrutée). Les candidats doivent envoyer un CV détaillé et une lettre expliquant leurs motivations et attentes.

Niveau de français requis: Intermédiaire supérieur: Vous pouvez utiliser la langue de manière efficace et vous exprimer précisément.

Niveau d'anglais requis: Intermédiaire: Vous pouvez parler la langue de manière compréhensible, cohérente et avec assurance sur des sujets de la vie courante qui vous sont familiers.

Présentation détaillée du projet doctoral

En raison de leur capacité à produire des enzymes extracellulaires, les microorganismes comme les bactéries et les champignons sont les principaux acteurs de la décomposition de la matière organique en forêt, et donc du recyclage des nutriments. La minéralisation de la matière organique dépend à la fois de l’accès aux ressources en eau et en nutriments ainsi que des nombreuses interactions biotiques entre groupes fonctionnels de plantes (arbres et plantes du sous-bois). Cependant, malgré le nombre grandissant d’études soulignant le rôle central des microorganismes lors du recyclage des nutriments, peu d’expériences ont quantifié in situ l’influence des facteurs biotiques et abiotiques sur l’activité des communautés microbiennes dans un contexte de changements globaux. Ainsi, ce projet de thèse vise à évaluer le rôle : (i) de la ressource en eau, (ii) de la ressource en nutriments, (iii) des interactions entre espèces d’arbres et groupes fonctionnels de plantes du sous-bois (herbacées à mycorhizes arbusculaires ; buissons à mycorhizes éricoïdes ; fixateurs d’azote) sur le (dé)couplage entre cycles du carbone, de l’azote et du phosphore lors du recyclage de la matière organique en forêt. En utilisant plusieurs dispositifs expérimentaux de longue durée manipulant ces différents facteurs, seuls ou en interaction, nous identifierons quels sont les principaux processus limitant l’activité des microorganismes du sol (activités enzymatiques et capacités cataboliques). Nous aborderons également les concepts de résistance et résilience des communautés microbiennes face aux changements globaux.

Thématiques Domaine Contexte

Environnement
Ecologie fonctionnelle, Biogéochimie, Ecologie microbienne

Objectif et contexte

Plusieurs expériences étudiant le rôle de la ressource en éléments nutritifs, des groupes fonctionnels de plantes ou de la sécheresse sur la croissance des arbres ont été menées pendant des années, voire des décennies en région Nouvelle-Aquitaine. Cependant, aucune de ces expériences n’a étudié le fonctionnement des sols, ni l’importance des microorganismes du sol sur le recyclage des nutriments dans un contexte de changements globaux. L'objectif principal de la thèse sera d’évaluer les interactions entre groupes fonctionnels de plantes et de niveau de ressources (eau et nutriments) sur l’activité des microorganismes du sol. Ces processus seront étudiés dans des expériences sur le terrain contrôlant les groupes fonctionnels de plantes (suppression de buissons ou contrôle), la disponibilité en eau (sécheresse ou irrigation ou contrôle) et la disponibilité en nutriments (fertilisation ou contrôle).

De nombreuses preuves mènent à la conclusion que le climat évolue. De ce fait, nous sommes face à un gros problème qui peut être résumé de cette manière : les sociétés et écosystèmes sont-ils capables de s’adapter –ou s’acclimater- à un climat différent ? L’évaluation de la résistance et la résilience des forêts face aux perturbations climatiques est de plus en plus reconnu comme une question clef pour prédire la production et la stabilité des forêts sous différents scénarios climatiques. A l’inverse, la comprendre dans quelle mesure les changements globaux peuvent altérer le recyclage des nutriments dans les forêts et l’effet de la diversité fonctionnelle sur les cycles biogéochimiques restent non résolus. Le but de cette offre est d’améliorer la connaissance de l’écologie des sols forestiers afin de mieux évaluer et prédire les réponses des forêts dans un environnement changeant.

Méthode

Au cours de cette thèse, le candidat se concentrera principalement sur trois expériences de terrain. Ces grandes plateformes expérimentales en cours sont des écosystèmes forestiers où les groups fonctionnels de plantes, la fertilisation et la sécheresse sont manipulés. L’une est une plantation expérimentale de Pinus pinaster localisée dans un sol sableux à Cestas-Pierroton. Un système d’irrigation-fertilisation permet la manipulation de la ressource en eau and donc l’évaluation des effets de la sécheresse estivale sur le recyclage des nutriments. La deuxième expérimentation, près de Saint Médard en Jalles, manipule la végétation de sous-bois (buissons éricacées) sous des Pinus pinaster en interaction avec des traitements de fertilisation. Dans chaque traitement, de petits abris seront installés en 2019 pour évaluer l’impact de la sécheresse sur le fonctionnement du sol et le recyclage des nutriments. La troisième expérimentation, près d’Arcachon, manipule les ajoncs (fixateurs d’azote) sous des Pinus pinaster et l’interaction avec la fertilisation. De même que pour le deuxième traitement, de petits abris seront installés en 2019 pour simuler l’effet de la sécheresse dans tous les traitements. Les nutriments seront étudiés par plusieurs méthodes : les nutriments du sol seront quantifiés par des analyses conventionnelles (e.g. le contenu total en carbones et nutriments, la disponibilité de nutriments), mais aussi à l’aide de capsules de résine et incubation de carottes de sol. Les enzymes et les capacités cataboliques seront mesurées pour évaluer l’impact des communautés microbiennes lors du recyclage des nutriments dans les différents traitements. La résistance et la résilience des communautés microbiennes seront évaluées par des expériences d’incubation en conditions contrôlées. Pour finir, l’efficience d’utilisation et de stockage des nutriments des arbres sera étudiée par surveillance des litières et de la composition des feuilles. Le candidat aura un bon espace de travail à l’INRA de Bordeaux : installation d’un bureau et d’un ordinateur, assistants techniques et ingénieurs pour le terrain et le laboratoire, et un logement gratuit pendant le travail sur le terrain sur les différents sites d’études. Le travail sur le terrain sera possible grâce à un accès à des données digitales sur et autour des expérimentations : archives détaillées des microclimats des différentes stations placées sur les sites, en addition aux archives de température et d’humidité du sol dans des parcelles surveillées en permanence depuis longtemps. De plus, le candidat aura accès à un laboratoire de haute qualité pour les différentes méthodes analytiques.

Résultats attendus

  • Scientific article: Interactions drought-fertilization-plant functional group on soil microbial activity
  • Scientific article: Trade-offs between nutrient-use efficiency and water-use efficiency in a context of climate change
  • Scientific article: Resistance-resilience of soil microbial communities to drought and impact on nutrient cycling

Précision sur l'encadrement

Le doctorant travaillera avec Laurent Augusto et Nicolas Fanin au cours de sa thèse. Les superviseurs ont une expérience reconnue dans la publication d’articles scientifiques sur la microbiologie et la biogéochimie des sols forestiers. Des réunions avec d'autres chercheurs du laboratoire permettront d'évaluer l'avancée des recherches du doctorant ainsi que le suivi de la formation.

Conditions scientifiques matérielles (conditions de sécurité spécifiques)
et financières du projet de recherches

L’équipe d’accueil a une grande expérience en écologie et gestion des forêts. Cela implique des laboratoires spécialisés, des facilités de terrain et un personnel permanent expérimenté. Cette thèse contribuera à un projet de 4 ans financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), ainsi qu’au programme de recherche “Groupement d’Intérêt Scientifique pin maritime du futur” (GIS PMF). Ainsi, les coûts des voyages, équipements et analyses seront pris en charge dans le cadre de ces projets. Le salaire du doctorant sera fourni par l’Université de Bordeaux, sous condition que le candidat soit sélectionné par le jury de l’école doctorale locale (concours basé sur un classement au mérite).

Objectifs de valorisation des travaux de recherche du doctorant : diffusion,
publication et confidentialité, droit à la propriété intellectuelle,...

Ce projet est dédié à la recherche fondamentale. De cette façon, les principaux produits attendus sont des publications académiques. Le doctorant travaillera avec Laurent Augusto et Nicolas Fanin au cours de sa thèse. Les superviseurs ont une expérience reconnue dans la publication d’articles scientifiques dans des journaux hautement reconnus (par exemple Nature, Ecology Letters, Ecology, Soil Biology and Biochemistry, Functional Ecology, Biological Reviews …) et aideront le candidat à améliorer ses compétences rédactionnelles. L’équipe d’accueil se réunit régulièrement avec les étudiants en thèse au cours desquelles des questions organisationnelles et scientifiques sont discutées. Ces échanges réguliers et continus ont été maintenus avec succès au cours des dernières années. Les encadrants assureront la mise à disposition du meilleur environnement professionnel et d’opportunités pour les membres de l’équipe grâce à la communication avec les différents partenaires pour maintenir une collaboration efficace.

Collaborations envisagées

Une collaboration avec le laboratoire INRA de Nancy, plus particulièrement avec Marc Buée, sur les communautés de champignons (metabarcoding) est envisageable.

Une collaboration avec Stephan Hättenschwiler du laboratoire CEFE basé à Montpellier peut être envisagée concernant l’écologie fonctionnelle, l’impact des traits des plantes sur le fonctionnement des microorganismes du sol et les PLFA (biomasse bactérie et champignon).

Ouverture Internationale

Du fait que notre équipe fait partie du COTE LABEX, le doctorant aura l’opportunité de candidater à une bourse de mobilité du LABEX permettant un séjour de 2 à 6 mois dans un laboratoire étranger. Nous avons identifié le laboratoire TER à Vienne pour une potentielle collaboration future dans le contexte de ce projet.

Pour plus d’informations et candidature sur :

https://www.adum.fr/as/ed/voirproposition.pl?langue=fr&site=ed_se&matricule_prop=24054 bsp;<

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