Robin DUPONNOIS LSTM. Duponnois, R. 1 *, Thioulouse, J. 2, Baudoin, E. 1, Sanguin, H. 3, Le Roux C. 3, Galiana A. 3 & Prin Y. 3

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1 ! Raisonner l utilisation des légumineuses ligneuses exotiques dans les opérations de reboisement et/ou de réhabilitation des sols dégradés en milieu méditerranéen et tropical! Robin DUPONNOIS LSTM!!!!!! Duponnois, R. 1 *, Thioulouse, J. 2, Baudoin, E. 1, Sanguin, H. 3, Le Roux C. 3, Galiana A. 3 & Prin Y. 3 1 IRD, UMR LSTM, F Cedex 5, Montpellier, France. 2 Université Lyon 1, CNRS, UMR5558, Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive, F Villeurbanne, France 3 CIRAD, UMR LSTM, F Cedex 5, Montpellier, France.

2 Services environnementaux LES SERVICES D APPROVISIONNEMENT Apport de nourriture, de fourrage, de fibres, de combustible et d eau douce LES SERVICES DE RÉGULATION Les sols et le couvert végétal régulation de l eau, du carbone et de la biodiversité Amélioration des sols et recyclage des éléments nutritifs Séquestration du carbone dans le sol Régulation des eaux LES SERVICES CULTURELS ET SOCIAUX Bénéfices pour la culture et la société 2

3 Le constat de l Evaluation du Millénaire (MEA 2005) L'utilisation des services fournis par les écosystèmes s est intensifiée rapidement. La capacité des écosystèmes à fournir ces services est compromise lorsque l utilisation dépasse le Renouvellement La durabilité de l'utilisation varie d'un endroit à l'autre, mais pour plusieurs de ces services, l'usage qui en est fait n'est, globalement, pas durable Les changements dans les écosystèmes, la transformation des habitats provoquent l incapacité des écosystèmes à assurer les fonctions de régulation D après Cornet, A.. IRD / CSFD. Services écosystémiques et sécurité alimentaire Paris 11 janvier

4 Désertification et services écologiques LA DÉSERTIFICATION Désigne «la dégradation des terres dans les zones arides, semiarides et sub-humides sèches par suite de divers facteurs, parmi lesquels les variations climatiques et les activités humaines» (Article 1, UNCCD 1992). La dégradation des terres se traduit par la diminution ou la perte de productivité biologique et économique des systèmes naturels Porte sur les différentes composantes des écosystèmes Conduit à une détérioration des services fournis par ces Écosystèmes Et à une péjoration des conditions de vie des populations qui en dépendent D après Cornet, A.. IRD / CSFD. Services écosystémiques et sécurité alimentaire Paris 11 janvier

5 Désertification : Quelques chiffres Zones sèches = 40% des terres Émergées. 10 à 20% sont fortement dégradés (1) Population de ces zones = 34,7% de la population globale soit environ 2,3 milliards de personnes (1)(2) 1 à 6% de cette population serait gravement affectée par la désertification (1) 365 millions de personnes concernées en Afrique soit 46% de la population totale (1) Report of the Millennium Ecosystem Assessment 2005 (2) Poverty and the dry land P. DOBIE 2001 D après Cornet, A.. IRD / CSFD. Services écosystémiques et sécurité alimentaire Paris 11 janvier

6 green is good Les acacias australiens: Essences forestières à croissance rapide Essences forestières adaptées aux environnements hostiles (Ex: carences en éléments minéraux) Essences forestières à usages multiples (Ex: production de biomasse, tanin, etc) Essences forestières susceptibles de réhabiliter des sols dégradés (Fast growing leguminous trees (i.e. Australian Acacia species) are known to promote biodiversity rehabilitation on degraded tropical lands through the catalytic effect hypothesis ; Parrotta, 1993). 6

7 Distribution géographique et superficies de plantation des principales espèces d Acacia australiens et leur utilisation 7

8 Les usages des Acacias australiens From Griffin et al. (2011). Diversity & Distributions, 17:

9 La symbiose mycorhizienne: Un outil biologique pour optimiser le développement des Acacias australiens Ces Acacias sont associés aux 2 types principaux de symbiose mycorhizienne: La symbiose ectomycorhizienne La symbiose mycorhizienne arbusculaire 9

10 UNE NOUVELLE DIMENSION DONNÉE À LA SYMBIOSE MYCORHIZIENNE : LE CONCEPT DE COMPLEXE TROPHIQUE P C Interactions entre les symbiotes fongiques et la microflore du sol From Johansson et al, 2004, FEMS Microbiology Ecology 10

11 LES EFFETS BÉNÉFIQUES DE LA SYMBIOSE MYCORHIZIENNE Alimentation hydrique Tolérance aux pathogènes Alimentation minérale (N, P, etc) Remédiation microbiologique 11

12 Biomasse (g) EFFET MYCORHIZE ET CROISSANCE VÉGÉTALE Pisolithus albus / Acacia mangium 2,0 mycorhizé 1,5 1,0 0,5 DC non-mycorhizé 0, P ajouté au sol (mg kg -1 ) P. albus / A. auriculiformis 12

13 La mycorhization contrôlée Maîtrise de la symbiose mycorhizienne entre une espèce végétale donnée et un symbiote fongique préalablement sélectionné Choix de l espèce végétale Performance pour un paramètre donné (Ex: Vitesse de croissance) Adaptation au milieu à réhabiliter (Ex: sols salés, etc) Choix du symbiote fongique Compatibilité avec l espèce végétale (Ex: champignons ectomycorhiziens) Performance pour un paramètre donné (Ex: impact sur la production ligneuse) Adaptation au milieu à réhabiliter (Ex: sols calcaires, etc) 13

14 Expériences de mycorhization contrôlée (Modèle: Acacia holosericea / Pisolithus albus) 14

15 15

16 + P. albus Témoin Acacia holosericea / Pisolithus albus (2 ans) 16

17 Duponnois et al. (2006). Ecological engineering Biomasse totale par plant (kg) EC 7 EC 8 30 mois 18 mois EC 9 EC mois 18 mois 17

18 Duponnois et al. (2006). Ecological engineering Taux de mortalité cumulée (%) EC9 EC10 EC8 EC16 18

19 Duponnois et al. (2005). Forest Ecology & Management Persistance de la souche introduite 19

20 Influence sur la régénération de l essence ligneuse 20

21 Régénération naturelle 21

22 Mycorhization contrôlée A. holosericea / Souches ECM Effets positifs de la mycorhization in situ sur: Croissance de l arbre Teneurs en N et P des feuilles Biomasse litière Biomasse microbienne Potentiel Infectieux Mycorhizogène Régénération naturelle de A. holosericea 22

23 «Green is always good?» Impacts de l introduction d essences exotiques sur les caractéristiques de la microflore tellurique Modèles étudiés - Acacia holosericea (Sénégal, Burkina Faso) - Acacia saligna (Algérie, Maroc) - Eucalyptus camaldulensis (Sénégal, Burkina Faso, Morocco, Madagascar) - Pinus patula (Madagascar) + Pyrénées orientales 23

24 Pyrénées orientales (Pezilla) Impacts de Acacia saligna sur la croissance juvéniles d essences locales POSITIVE PLANT SOIL FEEDBACK (EXOTIC / EXOTIC) NEGATIVE PLANT SOIL FEEDBACK (EXOTIC / NATIVE) 24

25 Impact de A. saligna sur la croissance juvénile du chêne liège en Algérie National parc of El-Kala (PNEK) - Created in 1983 to conserve the natural ressources of the region - Superficy: ha - Numerous types of ecosystems: lacustrine ecosystems ( (lac Oubeira, lac Melah, lac des oiseaux et le lac Tonga), marine ecosystems (l Oued El- kibir, Cap Rosa et Messida), dune ecosystems and forest ecosystems. The PNEK has been designated as protected areas and as a Biosphere Reserve by UNESCO in

26 HYPOTHESIS S1 Shifts in soil microbial functionalities and EcM community structure triggered by this exotic Acacia species might correlate with a decrease of the early growth of Q. suber seedlings S2 S3 EXPERIMENTAL STRATEGY Soil Sampling: Site S1: Q. suber forest free of A. mearnsii; Site S2: Q. suber / A. mearnsii mixed forest recently impacted by the Australian Acacia; Site S3: long impacted area where A. mearnsii has been detected for more than 20 years) From Boudiaf et al. (2013). Soil Biology & Biochemistry, 65:

27 From Boudiaf et al. (2013). Soil Biology & Biochemistry, 65: Impact de A. saligna sur les caractéristiques chimiques du sol (1) Data in the same line followed by the same letter are not significantly different according to the Newman Keul s test (P < 0.05) 27

28 From Boudiaf et al. (2013). Soil Biology & Biochemistry, 65: Impact de A. saligna sur la croissance juvénile de Q. suber (1) Data in the same line followed by the same letter are not significantly different according to the Newman Keul s test (P < 0.05) 28

29 From Boudiaf et al. (2013). Soil Biology & Biochemistry, 65: Impact de A. saligna sur la composition du cortège ectomycorhizien associé à Quercus suber Soil origins 29

30 From Boudiaf et al. (2013). Soil Biology & Biochemistry, 65: Coenococcum geophilum colonization (%) Impact de A. saligna sur la colonisation des racines du chêne liège par Coenococcum geophilum Soil origins 30

31 Potentiel mycorhizogène Raisonner la gestion de la symbiose mycorhizienne et l introduction d essences exotiques en fonction des caractéristiques du milieu Ecosystème préexistant Etat stable alternatif Ecosystème dégradé Perturbation anthropique anarchique et prolongée Seuil d irréversibilité de la dégradation Abondance Diversité APPROCHE HOLISTIQUE Gestion du Potentiel Mycorhizogène Plantes de couvertures Plantes «nurses» SEUIL DE RÉSILIENCE Ecosystème gravement dégradé APPROCHE REDUCTIONISTE Seuil d irréversibilité Ecosystème très gravement dégradé Mycorhization controlée 31