Thèse de doctorat en cotutelle avec U-Laval (Québec, Canada) 2019-2022 : « MINERALISATION A LONG TERME DU PHOSPHORE ORGANIQUE DANS DES SOLS CULTIVES : EVALUATION ET FACTEURS DE CONTROLE » (OT141)

5

Thèse de doctorat en cotutelle avec U-Laval (Québec, Canada) 2019-2022 : « MINERALISATION A LONG TERME DU PHOSPHORE ORGANIQUE DANS DES SOLS CULTIVES : EVALUATION ET FACTEURS DE CONTROLE » (OT141)

Cette thèse de doctorat est proposée au sein de l’UMR ISPA (Interaction Sol Plante Atmosphère, UMR INRA et Bordeaux Sciences Agro) à Bordeaux en cotutelle avec l’Université-Laval (Québec, Canada) et le Centre de Recherche et de Développement d’Agriculture et AgroAlimentaire Canada (CRDQ-AAC) situé à Québec (Québec, Canada). Le thésard sera inscrit dans les deux universités et partagera son temps de recherche de manière équilibrée entre la France et le Canada.

SUJET : CONTEXTE SCIENTIFIQUE, OBJECTIFS, DEMARCHE ET SORTIES OPERATIONNELLES

Le phosphore (P) est un nutriment majeur de la production agricole mondiale. La surface des terres cultivées devraient augmenter de près de 50% d’ici 2050 pour subvenir à la demande alimentaire. Dans le même temps, une pénurie mondiale de la fabrication d’engrais phosphatés fabriqués à partir des gisements fossiles pourrait se produire. Par ailleurs, l’excès de P dans les sols agricoles est un facteur possible de l’eutrophisation anthropique des eaux de surface. La gestion du P dans les sols agricoles est donc un enjeu d’importance à la fois pour la sécurité alimentaire mondiale, la préservation de l’environnement et l’économie des réserves de P-fossile.

Une fertilisation phosphatée est requise pour maintenir durablement la production de biomasse par les sols agricoles. La dose est raisonnée en considérant en particulier la fraction de P du sol disponible pour les espèces cultivées (P-phytodisponible). Cette évaluation est traditionnellement faite par des réactifs et méthodes chimiques dont on sait aujourd’hui qu’ils n’en donnent qu’une vision approximative. La précision et la fiabilité du conseil agronomique s’en trouvent lourdement pénalisées avec pour conséquence de faire des recommandations excédentaires. Ces réactifs chimiques, quels qu’ils soient, sont incapables de rendre compte du fonctionnement des racines et des formes biogéochimiques de P qui participent à la nutrition phosphatée des cultures. Un changement de paradigme est donc nécessaire pour évaluer de manière fiable et pertinente pertinemment le P-phytodisponible du sol.

L’analyse quantitative et la hiérarchisation des processus d’acquisition du P du sol par les racines ont permis d’améliorer la connaissance et les méthodes d’évaluation. Les formes absorbées par les racines sont les ions orthophosphate (ions-oP=H2PO4- et HPO42-) dissous et les ions-oP diffusibles de la phase solide du sol qui participent au réapprovisionnement de la solution par le gradient de concentration créé entre ces deux phases pendant l’absorption racinaire. Dans cette approche mécaniste, le P organique du sol (Porg) est supposé ne pas avoir de rôle significatif dans la nutrition des cultures alors même que ce compartiment est de l’ordre de 50% du P total du sol. Ce compartiment devrait donc contribuer à alimenter la solution en ions-oP par le processus de minéralisation et ainsi participer à la nutrition des plantes cultivées. De nombreuses études se sont attachées à identifier la spéciation du Porg (phytates, phospholipides, ADN, ARN etc.) et ses modifications sous l’effet de pratiques culturales. Mais sa contribution à la phytodisponibilité du P du sol reste spéculative et n’a pas encore été clairement établie en particulier dans le contexte des écosystèmes cultivés sous grandes cultures.

L’objectif de cette thèse est de chiffrer la contribution du Porg à la nutrition des plantes et d’en identifier les facteurs explicatifs.

Cette thèse évaluera donc les vitesses annuelles de minéralisation du Porg sur plusieurs décennies dans plusieurs dispositifs expérimentaux de plein champ français et canadiens. Une fois ce chiffrage réalisé, les relations seront analysées entre les facteurs susceptibles de réguler les vitesses de minéralisation à long terme de Porg, la spéciation du Porg et les facteurs microbiologique (biomasse microbienne, activités phosphatasiques) et physico-chimiques (niveau de P…). Des séries chronologiques d’échantillons de sols fertilisés pendant des décennies et

soigneusement conservés seront utilisés. Ce travail sera mené au sein de plusieurs réseaux nationaux d’essais à long terme. L’un porte sur l’étude de produits résiduaires organiques (PRO) (SOERE-PRO : réseau de sites expérimentaux en plein champs de longues durées ayant pour objectif d’observer les effets de l’apport de PRO sur les différents compartiments d’un système de grandes cultures). L’autre porte sur la fertilisation minérale et comprend les réseaux nationaux des essais de longue durée conduits sur la fertilisation phosphatée gérés par l’UMR ISPA en France et par le CRDQ-AAC au Canada.

La thèse proposée est une nouvelle contribution aux efforts de recherche en cours pour remplacer l’emploi d’engrais minéral non renouvelable par des matières fertilisantes organiques recyclables. Le but est d’améliorer les pratiques de fertilisation phosphatée, prévenir l’accumulation de P dans les sols agricoles et réduire la dépendance aux importations couteuses d'engrais d’origine fossile. Cette recherche contribuera à raisonner la fertilisation phosphatée en tenant compte non seulement du compartiment inorganique du P du sol et aussi du compartiment organique. Les sorties opérationnelles et finalisées de cette thèse sont d’améliorer la gestion des agroécosystèmes par la connaissance chiffrée du taux de minéralisation du P organique du sol et du P provenant de l’épandage de matières fertilisantes organiques.

PROFIL RECHERCHÉ

  • Master2 ou ingénieur agronome avec des compétences en agronomie, agroécologie, sciences environnementales et végétales, géosciences et sciences du sol, statistiques, modélisation et simulation des systèmes complexes, développement sur R ou autre logiciel équivalent.
  • Excellentes compétences en communication orale et écrite en anglais et grande autonomie dans la gestion, exploitation et interprétation de base de données.

Direction de thèse et laboratoires d’accueil :

FINANCEMENT

Le financement est un contrat de thèse du programme Doctorat International de l'IdEx d'U-Bordeaux. Le salaire mensuel sera d’environ 1750 € brut pendant 3 ans.

AUTRES INFORMATIONS

Merci d’adresser dès à présent vos candidatures à christian.morel@inra.fr avec CV, lettre de motivation, copies de relevé de notes de Master1 et Master2, et lettre de recommandations. La clôture des candidatures est fixée au 31 juillet 2019.

Nous effectuerons une pré sélection pour s’assurer de l’adéquation sujet-candidat et de l’éligibilité du candidat (mention AB au master obligatoire). Les candidats retenus seront auditionnés au cours de la 1ère quinzaine de septembre pour une prise de fonction en octobre ou novembre 2019.

Le descriptif de l’offre est téléchargeable ici.