Effets des plantes vasculaires sur le système ‘plante-sol’

Chapitre VII: Synthèse et discussions générales

montrent que l’interception lumineuse avait un effet bénéfique sur la production de biomasse des sphaignes (incubation au phytotron), mais également sur leur croissance (expérimentation en microcosmes). La stimulation de la croissance des sphaignes a été observée sous des ombrages importants allant jusqu’à une diminution de 84 % des radiations solaires. Les teneurs en C et N ont tendance à augmenter avec l’ombrage mais ces résultats restent à être confirmés par l’analyse élémentaire des capitulum de sphaignes dans les microcosmes. Ceci devrait fournir davantage d’informations sur les mécanismes impliqués dans l’éventuelle relocation des ressources dans les parties photosynthétiquement actives. La présence des litières des plantes vasculaires ne fournit pas davantage de nutriments (C et N) aux sphaignes. Au contraire, nous avons montré que les extraits à l’eau des litières fournissent des nutriments aux sphaignes qui vont contenir davantage de C et de N. En général, les apports en N peuvent favoriser la croissance des sphaignes lorsque celles-ci sont limitées en nutriments (Bragazza et al., 2004). Ceci n’a pas été observé lors de l’expérimentation en laboratoire. Les augmentations des teneurs en N conduisent à une diminution du C/N dans les sphaignes vivantes, pouvant par la suite entrainer une augmentation de la décomposition des litières de sphaignes (Limpens et Berendse, 2003).

L’étude de la cinétique de décomposition du mélange de litières de végétaux vasculaires et de sphaignes a été approchée par une expérimentation in situ et en laboratoire de ‘litter bags’. Les résultats de l’expérience in situ montrent une augmentation du taux de décomposition dans le cas du mélange des litières de Sphagnum fallax - Eriophorum vaginatum et Pinus uncinata notamment dû au mélange entre Sphagnum fallax et Eriophorum vaginatum. Cela se traduit par une perte de masse plus importante dans le cas de mélange de litières par rapport à celle attendue dans les litières incubées séparément. Cette plus grande perte de masse conduit à des flux de C plus importants sous forme dissoute (COD) et gazeuse (CO2). La compréhension des mécanismes de tels effets synergiques a été approchée par des mesures d’activités enzymatiques, notamment celle de la β-glucosidase Des mesures d’activités enzymatiques pourraient fournir des informations sur ces effets synergiques. Dans notre cas, la β-glucosidase ne permet pas d’expliquer l’effet synergique lors du mélange des litières. D’autres enzymes pourraient donc être impliquées. Une amélioration des conditions micro-environnementales (physiques et chimiques) favorisant la décomposition et potentiellement les activités enzymatiques pourraient être une des causes de ces effets non-additifs. Des simulations prenant

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et de montrer l’importance des propriétés hydriques des litières dans l'effet synergique du mélange entre Sphagnum rubellum et Molinia caerulea (Gogo et al., soumis, voir annexes).

Ces résultats montrent que la présence des plantes vasculaires stimule les flux de C associés aux sphaignes en accélérant les entrées par la photosynthèse et les sorties sous forme soluble et gazeuse par la décomposition (Fig. VI-1). Ces modifications peuvent affecter le taux d’accumulation de C dans les tourbières à sphaignes, sans ici, pouvoir déduire sa réponse face aux plantes vasculaires (Fig. VI-1).

Figure VII-1 Actions des plantes vasculaires sur la croisssance et la décomposition des

sphaignes.

L’augmentation du recouvrement par la molinie modifie la qualité et la quantité de substrats carbonés apportés dans les tourbières. Ces différences induisent des changements dans les taux de décomposition avec des litières de Molinia caerulea se décomposant plus rapidement que celle de Sphagnum rubellum (Gogo, et al., 2016). L’analyse moléculaire des extraits lipidiques des feuilles de Molinia caerulea a révélé la présence de composés tels que 5-n-alkylrésorcinols (ARs). Les quantités d’ARs relevées dans Molinia caerulea sont moindres que celles reportées chez le riz, le blé ou encore le seigle mais sont semblables à celles reportées chez d’autres espèces végétales présentes dans les tourbières comme les linaigrettes (Avsejs et

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les teneurs en ARs varient au cours de la saison de végétation avec des teneurs faibles entre avril et juin et de plus fortes teneurs entre octobre et décembre, avec une accumulation progressive des ARs à plus longues chaines (C21 et C23). Les ARs de Molinia caerulea semblent également être affectés par le rayonnement lumineux avec une diminution de leurs teneurs en relation avec l’augmentation du rayonnement lumineux. Ces observations rejoignent des études menées sur différentes céréales (Magnucka et al., 2014). Néanmoins, après avoir réussi à déterminer les conditions de germination des graines de Molinia caerulea, le problème de solubilité des ARs n’a pas permis d’évaluer le potentiel rôle allélopathique de ces composés sur Molinia caerulea. Ces molécules particulièrement étudiées dans les céréales pour leur rôle de protection de grandes cultures (antimicrobiennes) et leurs implications dans l’alimentation humaine pourraient permettre à Molinia caerulea de communiquer avec leur environnement proche avec des relations plantes-plantes (allélopathie) et plantes-microorganismes (quorum-sensing) qui restent à approfondir.

Après un an d’expérimentation, la présence de Molinia caerulea dans les mésocosmes contenant Sphagnum rubellum ne montre que peu d’effets sur la composition de la matière organique dissoute (MOD). L’intensité de fluorescence de la MOD est similaire entre les traitements de végétation ; les seules variations observées sont liées à la date de prélèvement. Seule l’augmentation de l’indice d’activité biologique (BIX) déduit de l’analyse en fluorescence 3D de la MOD a été observée dans les mésocosmes de Molinia caerulea à la profondeur de 20 cm. Ceci pourrait témoigner d’une stimulation de l’activité microbienne via les exsudats racinaires de Molinia caerulea.

Les effets des plantes vasculaires, principalement étudié içi avec Molinia caerulea, sur le système ‘plante-sol’ conduit à une modification du fonctionnement des tourbières qui se traduisent par une modification des flux de GES et de leur fonction « puits » de C.