Sols fertiles et Trame Brune en milieu urbain : impacts de l’ingénierie pédologique sur les sols et les communautés lombriciennes

Soutenance de thèse de Jeanne Maréchal (Université de Rennes 1, ECOBIO, OSUR)

Sols fertiles et Trame Brune en milieu urbain : impacts de l’ingénierie pédologique sur les sols et les communautés lombriciennes
Mercredi 9 mars, 14h30
Station biologique de Paimpont - Station biologique de Paimpont 35380 Paimpont

sous la direction de Daniel Cluzeau (Maître de conférences, Université de Rennes 1) et Xavier Marié (Ingénieur paysagiste, Gérant de Sol Paysage)

La soutenance aura lieu le mercredi 09 mars 2022 à partir de 14h30 à la Station Biologique de Paimpont (35) devant le jury composé :

Monsieur Ciro Gardi Scientific Officer, European Food Safety Authority Rapporteur
Monsieur Jérôme Mathieu Maître de conférences, iEES Paris, Université Pierre et Marie Curie Rapporteur

Monsieur Patrice Cannavo Professeur en sciences du sol, Agrocampus Ouest Angers Examinateur
Madame Catherine Keller Professeure en sciences du sol, Aix-Marseille Université, CEREGE Examinatrice

Madame Nolwenn Bougon Chargée de mission recherche Etat des sols et des milieux aquatiques, OFB Invitée
Madame Cécile Grand Cheffe de projets Sites et Sols Pollués, ADEME Angers Invitée

Résumé :
Les sols et la biodiversité qu’ils abritent fournissent de nombreux services écosystémiques participant à l’amélioration du cadre de vie en milieu urbain. Cependant, l’artificialisation croissante constitue un facteur majeur de dégradation des sols et d’érosion de la biodiversité. L’ingénierie pédologique apporte des réponses techniques pour la reconstitution de sols fertiles supports de végétation. Peu d’études ont permis à l’heure actuelle de caractériser l’efficience à court et long terme de ces processus d’ingénierie sur les composantes physiques, chimiques et biologiques de la fertilité de ces sols en conditions réelles de projets d’aménagement. De plus, ces processus n’incluent aucune prise en compte de la biodiversité des sols, et en particulier des vers de terre, acteurs clés de l’écosystème sol. Ces derniers sont susceptibles d’être fortement impactés par les perturbations engendrées lors des étapes de reconstitution de sol mais également par la rupture des continuités ou trames écologiques inhérente au milieu urbain, isolant les sols et les populations lombriciennes par des barrières anthropiques telles que des routes ou des trottoirs.
Les deux principaux objectifs de la thèse étaient de caractériser, sur des sites du Plateau de Saclay, (i) les impacts de l'âge et de (ii) l’anthropisation sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques de sols issus de l’ingénierie pédologique, en appréhendant également les impacts de leur isolement, partiel ou total, sur les communautés lombriciennes. Les impacts de l’âge ont été étudiés sur des Anthroposols reconstitués de 4 et 20 ans issus d’une ingénierie « élaborée » impliquant un décapage profond et un amendement organique ; les impacts de l’anthropisation ont été étudiés sur ces mêmes Anthroposols comparativement à des sols plus faiblement anthropisés issus d’une ingénierie « basique » impliquant un décapage peu profond et aucun amendement organique.
Les résultats montraient dans les Anthroposols un effet très positif de l’amendement organique sur la fertilité, stimulant particulièrement l’activité lombricienne dans les horizons de surface des sols de 4 ans. Vingt ans après leur mise en place, la fertilité des Anthroposols était supérieure à celle de Luvisols anthropisés non amendés, notamment en termes d’activité lombricienne et racinaire. L’isolement n’avait aucun impact sur les communautés lombriciennes des Anthroposols de 4 ans et les Luvisols anthropisés tandis que l’isolement total engendrait une faible abondance et la perte de deux catégories écologiques dans les Anthroposols de 20 ans. Cette thèse permet de discuter des processus d’ingénierie pédologique sur les fonctions de fertilité et de réservoir de biodiversité lombricienne ainsi que sur l’intégration des sols au sein d’une Trame Brune urbaine permettant les déplacements des lombriciens au sein de la matrice urbaine.

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"Fertile soils and Brown infrastructure in urban areas: impacts of soil engineering on soils and earthworm communities"

Abstract:

Soils and their biodiversity provide many ecosystem services that contribute to the improvement of the urban environment. However, the increasing artificialization constitutes a major factor of soil degradation and biodiversity erosion. Soil engineering provides technical solutions for the reconstitution of fertile soils that support vegetation. Few studies have been conducted to date to characterize the short- and long-term efficiency of these engineering processes on the physical, chemical and biological components of soil fertility under real development project conditions. Moreover, these processes do not take into account soil biodiversity, and in particular earthworms, which are key actors in the soil ecosystem. These latter are likely to be strongly impacted by the disturbances generated during the soil reconstitution stages but also by the disruption of ecological continuities or webs inherent to the urban environment, isolating soils and earthworm populations by anthropogenic barriers such as roads or sidewalks.
The two main objectives of the thesis were to characterize, on sites of the Plateau de Saclay, (i) the impacts of age and (ii) anthropization on the physical, chemical and biological properties of engineered soils, by also understanding the impacts of their isolation, light or high, on earthworm communities. The impacts of age were studied on reconstituted 4 and 20-year-old Anthroposols from "advanced" engineering involving deep stripping and organic amendment; the impacts of anthropization were studied on these same Anthroposols compared to more lightly anthropized soils from "basic" engineering involving shallow stripping and no organic amendment.
The results showed a very positive effect of the organic amendment on fertility in the Anthroposols, particularly stimulating earthworm activity in the surface horizons of the 4-year-old soils. Twenty years after their establishment, the fertility of Anthroposols was higher than that of unamended anthropized Luvisols, particularly in terms of earthworm and root activity. Isolation had no impact on the earthworm communities of the 4-year old Anthroposols and the anthropized Luvisols, while total isolation resulted in low abundance and the loss of two ecological categories in the 20-year old Anthroposols. This thesis discusses soil engineering processes on the functions of fertility and earthworm biodiversity reservoir as well as the integration of soils within an urban Brown Infrastructure allowing earthworm movement within the urban matrix.