Introduction du Chapitre 2

Objectif :

Afin d’évaluer les capacités de différents topsoils provenant du massif du Koniambo à faciliter l’installation d’espèces ectomycorhiziennes cibles, un essai en pépinière a été mené avec différents topsoils afin de déterminer leurs capacités à améliorer le développement d’espèces cibles et notamment si les champignons ectomycorhiziens qu’ils renferment sont compatibles entre l’espèce nurse A. spirorbis et les espèces cibles potentielles. Pour cela une étude de la diversité utilisant une technique de séquençage massif Illumina MiSeq est mené, afin d’estimer au mieux possible la diversité initialement présente et celle qui se met en place.

Principaux résultats :

Les résultats de ce chapitre font l’objet d’un projet d’article en préparation.

Dans ce travail, nous mettons en évidence la capacité de topsoils à améliorer l’installation de plantes ectomycorhiziennes comparé à un stérile minier, et surtout le potentiel d’A. spirorbis à créer du topsoil à fort potentiel symbiotique, et notamment riches en champignons ectomycorhiziens. Lorsque A. spirorbis se développe un certain temps sur un sol (entre 5 et 15 ans), il va agir comme un catalyseur et ainsi recréer un écosystème microbiologique dans le sol grâce à ses racines. Ainsi enrichis en ectomycorhizes, ce sol devient un excellent substrat pour améliorer la mise en place d’espèces de restauration écologiques. Ces améliorations se traduisent par : un meilleur développement des plants et à un enrichissement des communautés ectomycorhiziennes associées aux racines. Les racines des jeunes semis ont pu facilement se faire inoculer par les ectomycorhizes présente dans le sol, qui a lui-même été préalablement enrichit par A. spirorbis. Ces améliorations sont également visibles avec un topsoil prélevé sous T. guillainii, un sol qui n’a jamais été impacté par l’activité minière comparé à celui issus des plantations d’A. spirorbis, et pourtant l’effet est mais nettement inférieur. Il ressort également de cette étude que les Thelephoraceae sont une fois de plus dominant, ils constituent les fondations de la diversité ectomycorhizienne qui se met en place sur les racines des plants cibles.

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Ces résultats nous permettent d’envisager l’utilisation d’A. spirorbis en restauration écologique des sites miniers dégradé. En effet, à ce stade, nous proposons l’utilisation d’A. spirorbis comme plante outil pour recréer un topsoil riche en champignons ectomycorhiziens diversifiés, compatibles avec les espèces cibles et des conditions environnementales favorables à l’implantation des espèces cibles de la restauration écologique. La prochaine étape consiste à réaliser des essais sur le terrain, pour valider les différentes étapes de cet itinéraire et de mettre en place des indicateurs de suivi de la réussite du processus de restauration écologique.

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Article 2: Caractérisation des potentiels ectomycorhiziens des sols et des topsoils pour la restauration écologique d’un site dégradé assisté par le système plante nurse/plantes cibles

Auteurs : Anne HOULES1,2, Frédérique Mahé, Bryan VINCENT4, Laurent BORDEZ3, Laure

HANNIBAL4, Magali PATROIS2, Laurent VEDI2, Philippe JOURAND4, Marc DUCOUSSO5*

Affiliations :

1CIRAD, UMR082 LSTM, F-34398 Cedex 5, Montpellier, France

2Koniambo Nickel SAS, Vavouto, BP 679, 98860 Koné, Nouvelle-Calédonie

3Institut Agronomique néo-Calédonien (IAC), Axe 2, 98800 Nouméa, Nouvelle-Calédonie

4IRD, UMR040 LSTM, NC-98848 Nouméa Cedex, Nouvelle-Calédonie

5CIRAD, Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes, IRD/INRA/CIRAD/Montpellier SupAgro/Université Montpellier, TA10C, 34398 Montpellier Cedex 5, France

Auteur pour correspondance*:

marc.ducousso@cirad.fr Tel: +33 (0)7 82 01 61 06

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La restauration écologique des sites dégradés nécessite des solutions innovantes, notamment en Nouvelle-Calédonie un hot spot de biodiversité où des contraintes édaphiques fortes ont conduit à l’échec de beaucoup d’essais de revégétalisation. Ainsi des itinéraires techniques fondés sur la facilitation entre plantes utilisant le système plante nurse/plantes cibles sont testés avec l’utilisation des topsoils. Pour maitriser ces itinéraires, nous avons caractérisés par séquençage Illumina la diversité des champignons ectomycorhiziens présents dans un écosystème de référence et dans des plantations de l’espèce nurse puis la capacité de leur topsoils à permettre la formation d’ectomycorhizes avec des espèces pièges. Dans l’écosystème de référence dominé par Tristaniopsis guilainii, 184 OTUs réparties en 16 lignées ont été observés et 100 OTUs réparties en 12 lignées

dans les plantations de l’espèce nurse, Acacia spirorbis ; 42 OTUs sont communes à ces deux espèces. Le potentiel ectomycorhizogène des topsoils prélevés sous T. guilainii (TG), A. spirorbis (AS) dans un maquis ligno-herbacé (LH), un maquis para-forestier (PF) et un stérile minier (SM) ont été révélé avec A. spirorbis et Eucalyptus terreticornis. Après 14 mois, le nombre d’OTUs observés dans les topsoils LH, PF et SM est

compris entre 17 et 32 ; entre 40 et 66 dans les topsoils TG et entre 70 et 72 dans les topsoils AS. Les topsoils créés par A. spirorbis permettent l’établissement d’une communauté ectomycorhizienne significativement plus riche que les autres topsoils et potentiellement compatible avec des myrtaceae endémiques du maquis minier calédonien comme Tristaniopsis spp.

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Introduction

Si la revégétalisation des milieux extrêmes reste encore très difficile, la restauration écologique de ces milieux tel que défini par la Society for Ecological Restoration : « une action intentionnelle qui initie ou accélère l'autoréparation d'un écosystème dégradé, endommagé ou détruit, en respectant sa santé, son intégrité et sa gestion durable » (SER, 2004) n’est encore aujourd’hui qu’une perspective. Afin de développer des itinéraires techniques pour la restauration écologique des maquis miniers néo-calédoniens après exploitation, des recherches en partenariat avec les services « environnement » des sociétés minières ont été développés. Dans ce cadre, l’accent a rapidement été mis sur l’utilisation des sols de surface en interaction avec les systèmes racinaires des plantes, ou topsoil et sur l’identification des plantes pionnières pour permettre la revégétalisation primaire des sites dégradés par les activités minières.

Dans une étude précédente, Bordez et al. (2016) ont décrit la diversité des topsoils du massif du Koniambo. Ces auteurs ont montrés que les compositions des cortèges microbiens étaient différentes en fonction notamment de la végétation d’origine avant l’extraction du topsoil. Ensuite, parmi les espèces pionnières identifiées, une espèce couramment utilisée en restauration écologique en Nouvelle-Calédonie, Acacia spirorbis ssp. spirorbis Labill. a retenu notre attention pour ses capacités à croitre en plantation de

revégétalisation dans les stériles miniers (L’Huillier et al., 2010). Par ailleurs, cette espèce a la capacité de se développer sur une grande variété de sol dont les sols ferralitiques (Houlès et al., 2017).

Sur le massif du Koniambo, les zones d’extraction du minerai de nickel sont majoritairement et naturellement recouvertes de maquis arbustifs dominés par des espèces du genre Tristaniopsis associées à une large diversité d’espèces endémiques pour la plupart (Perrier et al., 2006). Les plantations en plain des espèces de ce genre et des espèces endémiques maitrisées en pépinière ont systématiquement conduit à l’échec des plantations. Plusieurs hypothèses ont été émises pour expliquer ces échecs, notamment celle d’une croissance initiale beaucoup trop lente pour juguler l’érosion et accéder à des ressources en eau suffisantes pour passer les caps des périodes de sécheresse.

Ce constat nous a conduit à proposer un itinéraire technique pour la restauration écologique de ces maquis fondés sur la facilitation entre espèces. La facilitation entre plantes a été décrite comme une situation où la

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présence d’une espèce améliore l’installation, la vie ou la survie d’une ou d’autres espèces sans causer de dommages à aucunes des espèces. La facilitation est d’autant plus importante que l’écosystème présente des contraintes environnementales fortes. Ainsi, sur les stériles miniers à revégétaliser qui présentent des contraintes édaphiques extrêmes, on peut raisonnablement faire l’hypothèse que la facilitation aura une place importante dans les rapports entre espèces végétales. A ce stade, nous proposons donc d’initier la restauration écologique par la mise en place d’un système plant nurse/plantes cibles où l’installation de la plante nurse facilitera l’établissement des plantes cibles de la restauration. Il est à noter que dans ce système, la plante nurse mise en place initialement n’a pas vocation à subsister dans l’écosystème restauré.

Nous connaissons également l’importance des microorganismes symbiotiques, notamment des ectomycorhizes pour la survie et de développement des plantes dans ces milieux extrêmes. Ainsi, le rôle de Pisolithus albus (Cooke & Massee) Priest dans la croissance d’Eucalyptus globulus Labill. et d’A. spirorbis a été montré expérimentalement (Jourand et al., 2014). Afin d’optimiser les conditions de plantation de l’espèce nurse, A. spirorbis, dans un premier temps, nous avons cherché à caractériser la capacité de différents topsoils et substrat à permettre l’établissement d’ectomycorhizes diversifiées et la croissance de deux espèces de plantes pièges. Pour cela, 4 types de topsoils et un stérile minier récoltés sur le massif du Koniambo ont été placés en pépinière dans des terrines et semés avec E. terreticornis Sm ou A. spirorbis. Après une phase de croissance de 14 mois où la croissance en hauteur des semis est mesurée régulièrement, les plants ont été dépotés afin de mesurer les biomasses racinaires et aériennes produites dans ces différents traitements et également de caractériser la diversité des champignons ectomycorhiziens présents dans les systèmes racinaires de ces deux espèces.