Importance des champignons dans la décomposition et l intégration des débris ligneux grossiers au sol en zone forestière subalpine

Importance des champignons dans la décomposition et l intégration des débris ligneux grossiers au sol en zone forestière subalpine Vincent Fatton Journées des Grands Témoins Frasne, 14 janvier 2014

1 Table des matières Introduction Matériel & Méthodes Résultats attendus Synthèse o Station d étude o Echantillonnage o Caractérisation Physique Chimique Par rapport aux champignons

2 Introduction Contexte : projet DecAlp Objectif principal Modélisation : Décomposition bois mort et incorporation au sol Questions de recherche Liens entre mécanismes de décomposition et distribution spatiale des formes d humus? Trois «compartiments» Débris ligneux grossiers (CWD) Formes d humus Matière organique du sol (SOM) Résultats escomptés et perspectives Meilleure compréhension : Processus de décomposition et d intégration des CWD Stabilisation SOM à ± long terme

3 Introduction Diversité spécifique et décomposition du bois Fractionnement du bois + Bacteria Décomposition du bois Bunnell & Houde (2010) Bugg et al. (2011)

4 Introduction Rôle fonctionnel des champignons Pourriture blanche (White Rot) Pourriture brune (Brown Rot) Pourriture molle (Soft Rot) Apparence Blanchi, spongieux, filandreux Brun, cassant, cubique, poudreux Consistance molle, ou brun et friable (sec) Type de bois Feuillus Conifères Conifères surtout Feuillus surtout (bois gorgé d eau) Polymère concerné Cellulose, Hémicellulose, Lignine Hémicellulose, Cellulose (Lignine) Hémicellulose, Cellulose (Lignine) Baldrian (2008) Boismort.ch Strb.fr

5 Introduction Rôle des champignons et humification Enzymes! Radicaux libres! Zavarzina et al. (2011)

6 Introduction Objectif Apporter de nouvelles connaissances sur le rôle des champignons dans la décomposition et l intégration au sol du bois mort.

7 Introduction Hypothèses La différenciation macroscopique des fractions du bois et du sol effectuée sur le terrain est confirmée par les variables mesurées en laboratoire. A n importe quel instant t, il existe un lien entre les propriétés physico-chimiques du bois mort, la biomasse et l activité fongique.

8 Matériel & Méthodes Stations d étude Egli et al. (2006)

9 Matériel & Méthodes Station d étude Egli et al. (2006) Photo: D. Tatti (2012)

10 Matériel & Méthodes Echantillonnage Un seul tronc (Picea abies L. (Karst.)) à un seul endroit! Classe de décomposition : 5 Approche exploratoire! Haute résolution bois + sol! Photo: D. Tatti (2013)

11 Matériel & Méthodes Caractérisation physique du bois o Indice de Pourrissement Structurel (IPS, créé pour cette étude) Classe IPS I II III Caractéristiques par rapport au recouvrement visuel total > 50% cubique > 50% filandreux Pas de distinction possible o Couleur (1) Code Munsell (2) CIE Lab Enasco.com Astrosurf.com

12 Matériel & Méthodes Caractérisation physique du sol o % débris végétaux reconnaissables, après tamisage à 4 mm o Couleur (1) Code Munsell (2) CIE Lab Haverpartikelanalyse.com Enasco.com Astrosurf.com

13 Matériel & Méthodes Caractérisation chimique du bois o Taux d humidité o ph (H 2 O) o Quantité de lignine (= lignine Klason) o Quantité d holocellulose Couplé dans une même méthode

14 Matériel & Méthodes Caractérisation chimique du sol o Taux d humidité o ph (H 2 O) o Quantité de carbohydrates non-cellulosiques o Quantité carbohydrates totaux déduction: Quantité de carbohydrates cellulosiques

15 Matériel & Méthodes Caractérisation bois et sol par rapport aux champignons o Biomasse fongique (dosage ergostérol) o Activité enzymatique Pourritures blanches Laccase Lignine peroxydase (LiP) Manganèse peroxydase (MnP) Polymère ciblé : Lignine o Activité non-enzymatique = détection du radical hydroxyle ( OH) Pourritures brunes et blanches Polymères ciblés : Cellulose + Hémicellulose (+ Lignine)

16 Résultats attendus Caractérisation via paramètres comparables (bois + sol) : Couleur ph Quantité de composés cellulosiques Activité fongique Biomasse fongique

17 Résultats attendus Apparence type pourriture brune + activité type pourriture brune + activité type pourriture blanche = ce qui est visible est ce qui est en action = ce qui est visible n est pas ce qui est en action Photo: D. Tatti (2013)

Synthèse Caractérisation originale : bois et sol Comparaison : apparence vs. paramètres (bio)chimiques Lien tacite : formes d humus (Lignoformes) Projet DecAlp : champignons!

18 Remerciements Dylan Tatti Daniel Job Jean-Michel Gobat

Merci de votre attention! Questions?

19 Références Baldrian P. (2008). Enzymes of Saprotrophic Basidiomycetes. In: Boddy L, Frankland JC, van West P (eds), Ecology of Saprotrophic Basidiomycetes. Academic Press, London. Bugg TD, Ahmad M, Hardiman EM, Singh R. (2011). The emerging role for bacteria in lignin degradation and bio-product formation. Current Opinion in Biotechnology, 22, 394-400. Bunnell FL, Houde I. (2010). Down wood and biodiversity implications to forest practices. Environmental Reviews, 18, 397-421. Egli M, Mirabella A, Sartori G, Zanelli R, Bischof S. (2006). Effect of north and south exposure on weathering rates and clay mineral formation in Alpine soils. Catena, 67, 155-174. Zavarzina AG, Lisov AV, Leontievsky AA, Zavarzin AA. (2011). Fungal oxidoreductases and humification in forest soils. In: Shukla G, Varma A (eds), Soil Enzymology, Soil Biology 22. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.

20 Analyses statistiques Analyses non-paramétriques (peu d échantillons) ANOVA But : établir différences significatives ou non ACP But : établir liens entre variables

21 Perspectives Composition chimique plus précise (bois + sol) CuO-extraction, suivie d une HPLC Solid-state 13 C NMR Analyse génétique (bois + sol) Estimation : diversité fongique Détection espèce(s) pourriture brune, blanche ou molle HPLC : High-Performance Liquid Chromatography NMR : Nuclear Magnetic Resonance CuO-extrac : Anwar et al. (2004) 13 C NMR : Strukelj et al. (2013) Diversité : van der Wal et al. (2013)

22 Références additionnelles Anwar S, Kosaki T, Yonebayashi K. (2004). Cupric oxide oxidation products of tropical peat soils. Soil Science and Plant Nutrition, 50, 35-43. Strukelj M, Brais S, Quideau SA, Angers VA, Kebli H, Drapeau P, Oh SW. (2013). Chemical transformations in downed logs and snags of mixed boreal species during decomposition. Canadian Journal of Forest Research, 43, 785-798. van der Wal A, Geydan TD, Kuyper TW, de Boer W. (2013). A thready affair: linking fungal diversity and community dynamics to terrestrial decomposition processes. FEMS Microbiology Reviews, 37, 477-494.