Contrat doctoral 2013-2016

4 Juin 2013

Sujet de thèse : Impact du statut nutritionnel du sol et de la disponibilité en eau sur le développement racinaire d’espèces forestières en interactions : conséquences sur la croissance et le fonctionnement hydrique et carboné

Contexte et état de l’art : La compétition pour les ressources hydriques et minérales entre espèces végétales peut impacter positivement (facilitation, complémentarité de niche) ou négativement (compétition) le fonctionnement hydrique et carboné et la croissance de ces espèces (e.g. Loreau 2010). Sous contrainte hydrique du sol et / ou sous conditions nutritives limitantes, de nombreuses réponses morphologiques et physiologiques sont impliquées dans le maintien et l’optimisation de la croissance. Parmi ces réponses, le développement et le fonctionnement des racines, ainsi que leurs influences sur le fonctionnement de la plante entière, restent mal connus, en partie à cause de la difficulté de caractériser les systèmes racinaires in situ.

Objectifs et questions de recherche : Le sujet de thèse proposé s’intègre dans le cadre conceptuel où les interactions pour l’acquisition des ressources entre plants forestiers ou entre ces plants et la végétation herbacée spontanée seront analysées, dans un contexte où les ressources hydriques et minérales sont limitantes. L’objectif de ce travail est d’étudier de façon approfondie le développement racinaire et sa dynamique pour des arbres en interactions, et leurs conséquences.

Le travail de thèse se décline de la façon suivante : 

– Influence des contraintes hydriques et minérales sur le développement racinaire, la croissance et le fonctionnement hydrique et carboné de jeunes plants forestiers en concurrence ou non. Nous réaliserons des expérimentations en conditions semi-contrôlées ciblés sur quelques espèces forestières d’intérêt (chêne, hêtre et/ou pin) et en manipulant la disponibilité en eau ou en éléments minéraux (N, P) et la mise en concurrence de plants forestiers d’espèces différentes.

– Influence des contraintes hydriques et des interactions entre espèces sur la vitesse de développement racinaire. A l’aide de mini-rhizotrons, en conditions semi-contrôlées, nous analyserons les différences de croissance racinaire et de proportion de biomasse dans les différents compartiments de la plante entre différents traitements hydriques et différentes situations d’interactions interspécifiques. La variabilité des communautés microbiennes du sol entre les différents traitements sera caractérisée.

– Influence des interactions interspécifiques sur la profondeur d’enracinement et la composition des communautés microbiennes : conséquences sur la nutrition hydrique et minérale. Ce travail sera réalisé dans une plantation hêtre – érable dans laquelle un gradient de densité de tiges (1000 à 25000 tiges/ha) et un gradient de mélange Hêtre / Erable allant de 100% de composition pure à 50% de mélange a été mis en place. Ce dispositif permettra de tester de façon statistiquement optimale les conséquences de l’interaction entre ces 2 espèces sur leur système racinaire à travers des expérimentations de marquage isotopique au deutérium ou des carottages de sol pour évaluer les profils verticaux racinaires et la caractérisation des communautés microbiennes.

– Quelle est l’influence de la compétition de la végétation herbacée sur le développement racinaire du chêne et du pin en conditions contrastées de régime hydrique : conséquences sur la croissance et le fonctionnement des plants. Ce travail sera réalisé dans le cadre du réseau de plantations mis en place en 2011-2012 (réseau ALTER) dans lesquelles un gradient de régime hydrique a été pris en compte (différents niveaux de sécheresse estivale et d’anoxie hivernale) et où l’intensité de la végétation herbacée en compétition avec ces deux espèces est contrôlée (différents modes de préparation du sol avant plantation).

Ce projet implique la mise en oeuvre d’approches expérimentales en conditions contrôlées ou en conditions naturelles en plantation. L’étudiant recruté utilisera largement, dès la première année, les outils isotopiques appliqués à l’écologie fonctionnelle, afin de caractériser le fonctionnement des plants (efficience d’utilisation de l’eau) ou leur profondeur d’enracinement (marquage isotopique de l’eau). Il acquerra des compétences en mesure d’échanges gazeux foliaires, sur l’état hydrique du sol ou des plants, et sur la croissance racinaire. Il collaborera également avec des microbiologistes pour caractériser dans certaines situations les communautés microbiennes du sol. Il participera à la mise au point et la mise en place, avec les équipes techniques impliquées, des expérimentations sur le terrain (plantations) et en serre (plants élevés en pots ; utilisation d’un robot de phénotypage).

Compétences acquises durant la thèse : Le programme de recherche proposé permettra au jeune scientifique d’acquérir des compétences pluridisciplinaires, dans les domaines de la recherche fondamentale et finalisée, en écologie fonctionnelle appliquée aux forêts, qui lui permettront de se positionner facilement dans le futur sur cette thématique porteuse.

Compétences recherchées pour cette thèse : Nous recherchons un(e) étudiant(e) ayant obtenu avec succès un Master2 ou équivalent dans les domaines de la biologie végétale, de l’écologie des plantes, ou de l’écophysiologie, avec des affinités et/ou de l’expérience pour l’expérimentation végétale.

Equipe d’accueil : UMR EEF1137 « INRA – Université Lorraine », Centre INRA Nancy, 54280 Champenoux, France

Durée du contrat : 3 ans, démarrage à l’automne 2013

Encadrants et personnes à contacter : Pour postuler, veuillez adresser une lettre de motivation détaillée, explicitant votre intérêt pour le sujet, accompagnée de vos notes obtenues en M.Sc., Master 1 et 2, ou lors des 2 dernières années d’école d’ingénieur, et un CV détaillé, à :

Directeur de thèse : BONAL Damien, DR INRA, UMR EEF, INRA, 54280 Champenoux, Tel. 03 83 39 73 43, Fax : 03 83 39 40 22 , bonal@nancy.inra.fr

Co-directrice de thèse :  BOGEAT-TRIBOULOT Marie-Béatrice, CR INRA, UMR EEF, INRA, 54280 Champenoux, Tel. 03 83 39 41 19 , Fax : 03 83 39 40 22, triboulo@nancy.inra.fr