Dissertations / Theses on the topic 'Agrégat du sol'

Depuis la fin du 20ième siècle, l'étude de matériaux manométriques a permis la découverte de nouvelles propriétés liées à la taille. Ces "effets de taille" sont controversés car ils dépendent fortement de la méthode d'élaboration, de l'état de surface et structural du nano-système. Dans ce travail de thèse, nous étudions l'influence de l'environnement sur les propriétés structurales et diélectriques de nano-couche de Gd2O3:Eu3+ élaborées par deux techniques différentes.<br /><br /> Dans une première partie, nous analysons le comportement d'agrégats de Gd2O3:Eu3+ élaborés par la technique d'évaporation laser assistée par un jet d'hélium, au contact de matrices sol-gel de Gd2O3 et de TiO2. On observe après traitements thermiques, la diffusion des agrégats dans leurs environnements. Dans une matrice de TiO2, il y a formation du composé cristallisé Gd2Ti2O7:Eu3+ de structure pyrochlore. Nous avons alors comparé deux méthodes d'élaboration de ce composé, sous forme de film mince, basées sur l'interdiffusion de couches manométriques d'oxydes: une couche sol-gel ou d'agrégats de Gd2O3:Eu3+ piégée entre deux couches de TiO2. Le composé ternaire cristallise à plus basse température dans le premier cas mais le film est mieux cristallisé dans le second. Les propriétés des nano-systèmes dépendent donc fortement des méthodes d'élaboration.<br /><br /> Dans une seconde partie, nous nous intéressons à la relation reliant la durée de vie d'émission d'un émetteur à l'indice de réfraction de son environnement. Pour la première fois, nous avons mesuré la distance limite d'influence de cet effet en enregistrant les durées de vie d'émission d'une nano-couche de Gd2O3:Eu3+ en fonction du nombre de couche de TiO2 recouvrant la couche luminescente. Lorsque l'épaisseur de TiO2 augmente, la durée de vie radiative diminue jusqu'à saturation. Le rayon de la sphère d'influence de l'indice de réfraction est alors estimé à 150 nm, soit un quart de la longueur d'onde d'émission. Cette distance correspond à la dimension critique où la définition de l'indice de réfraction à l'échelle macroscopique doit être considérée à l'échelle manométrique.

Les déformations des sols fins dues aux variations d’état hydrique constituent une des causes importantes de désordres des remblais routiers. Cette étude a pour objectif d’évaluer l’influence de la nature et de l’état initial des sols compactés sur ces déformations. Un modèle de microstructure, reposant sur l’organisation de la fraction argileuse en agrégats, a été défini pour distinguer quantitativement le volume des vides inter-agrégats et le volume des vides intra-agrégats. Ce modèle, qui repose uniquement sur des paramètres géotechniques conventionnels, a permis de mettre en évidence une relation linéaire entre l’indice des vides après humidification et l’indice des vides inter-agrégats après compactage, dont l’ordonnée à l’origine et la pente permettent de quantifier l’évolution du volume des agrégats et du volume inter-agrégats. . Le volume final des agrégats dépend essentiellement de la nature du sol et de la contrainte, alors que la variation de volume des vides inter-agrégats est essentiellement gouvernée par la contrainte et l’état hydrique initial. Enfin, les sols très argileux et les sols fins peu argileux présentent un comportement fondamentalement différent lors de l’humidification sous contrainte, qui paraît déterminé par leur proportion de particules argileuses. Outre la contribution à une meilleure description des phénomènes à l’échelle des particules, cette approche permet ainsi de proposer une nouvelle méthodologie d’étude et de prévision des déformations dues à l’humidification.

L'objectif de cette these etait d'accroitre nos connaissances sur la distribution de l'oxygene et l'anoxie dans des agregats de sol isoles, a l'etat naturel ou apres remaniement. Les experiences visaient a etudier la diffusion de l'oxygene et la respiration microbienne et a decrire le comportement global des agregats: respiration globale et distribution de l'oxygene. Les techniques experimentales principales etaient la chromatographie en phase gazeuse et les microelectrodes a oxygene. Les resultats montrent que la diffusion de l'oxygene peut etre decrite par la loi de fick dans le cas des agregats de sol remanie mais que la presence d'heterogeneites morphologiques necessite de nouveaux developpements pour les agregats naturels. Dans le cas des agregats de sol remanies, la respiration microbienne suit une cinetique de michaelis-menten en fonction de la concentration en oxygene avec une inhibition competitive par le dioxyde de carbone. Une fonction empirique a ete proposee pour decrire la stimulation de la respiration par de faibles concentrations en dioxyde de carbone dans le cas des agregats naturels. Nous avons ameliore la description du transport du dioxyde de carbone par la prise en compte des equilibres chimiques dans la solution du sol. Un modele base sur notre etude decrit bien les resultats experimentaux obtenus sur les agregats de sol remanie. Les heterogeneites physiques et biologiques rendent difficile l'application de ce modele aux agregats naturels. Dans tous les cas, l'amelioration des modeles passes probablement par la prise en compte de la distribution des populations microbiennes

Dans une premiere partie une serie de monomeres de type 1ferrocenophanes a ete preparee par une voie de synthese originale. Les polymeres correspondants, de type poly(ferrocenediyldialcoxysilane) ont ete obtenus par ouverture thermique du cycle des monomeres. Ils presentent des masses moleculaires moyenne en poids elevees pour des indices de polydispersite faibles. Monomeres et polymeres ont ete parfaitement caracterises par analyse centesimale et spectroscopie rmn du 1h, 1 3c et 2 9si. La determination de structures cristallographiques a ete realisee dans le cas d'un monomere et d'un dimere. Le mode de condensation non hydrolytique ci/or a ete applique a l'elaboration de materiaux hybrides siloxane-oxyde metallique a partir des monomeres et des polymeres. Des reactions de desilylation et de destruction partielle des sites ferrocenyle ont ete mis en evidence par l'analyse centesimale ainsi que les analyses mossbauer et electrochimique du fer. Le procede sol gel hydrolytique s'est avere plus adapte et a permis l'elaboration de polysiloxanes parfaitement polycondenses. La voltammetrie cyclique a permis de confirmer la conservation des proprietes electrochimiques caracteristiques des polymeres. Dans une deuxieme partie, une synthese originale d'agregats de silicium a surface fonctionnalisee a ete realisee. Elle met en jeu la reaction entre le tetrachlorosilane et le c 8k comme agent reducteur. Cette approche nous a permis de moduler la stchiometrie de la reaction afin de preparer des nanoparticules presentant ou non des fonctions sicl residuelles. La presence de ces fonctions a permis la fonctionnalisation de la surface par de simples reactions de substitution electrophile des atomes de chlore. Les produits obtenus montrent des proprietes de photoluminescence relativement intenses et dont la longueur d'onde est directement correlee a la nature des groupes fonctionnels de la surface.

Au Québec, la température hivernale atteint -35 °C et les cépages non-rustiques (Vitis vinifera L.) doivent être protégés du gel par l'installation de géotextiles ou par buttage qui consiste en un travail du sol intensif et bisannuel pour recouvrir et découvrir les vignes. Ces conditions restreignent l'implantation de cultures intercalaires : (1) leur établissement et leur croissance sont limités à la saison de production, (2) le buttage détruit la végétation intercalaire à l'automne et (3) l'installation de géotextiles permet la culture d'espèces pérennes, mais elle est plus coûteuse. Au Québec, l'adoption de cultures intercalaires demeure donc marginale, malgré les bienfaits reconnus de ces cultures, dont le contrôle des adventices et l'atténuation de l'érosion hydrique. Leur impact sur la croissance et la production de la vigne sont également méconnus sous le climat continental du Québec. Une expérience en blocs aléatoires complets a été établie (2018-2020) dont l'objectif était de comparer l'effet du désherbage mécanique à deux mélanges de graminées intercalaires (annuelles vs pérennes) sur le contrôle des adventices et leur diversité, la stabilité des agrégats du sol ainsi que la croissance et la productivité de la vigne durant la période d'implantation. L'expérience incluait aussi un témoin enherbé (adventices). Le désherbage mécanique a mieux contrôlé les adventices, et a diminué la richesse et la diversité de la flore comparativement aux couverts végétaux. La densité des adventices annuelles et vivaces n'a pas diminué sous cultures intercalaires et le recouvrement des adventices au sol surpassait les 50 % en fin de saison. Néanmoins, la biomasse aérienne des adventices est demeurée en-dessous de celle du traitement enherbé durant les deux premières années. En fin de saison, la stabilité des agrégats du sol était plus élevée sous couvert végétal comparativement au désherbage mécanique. Ni le rendement, ni la qualité des raisins n'ont été affectés par la régie de culture dans l'entre-rang.<br>Non-hardy grapevine varieties require winter protection in southern Quebec because temperature can drop to –35 °C and cause irreversible frost damage. Winter protection is provided either by geotextiles or hilling, the latter generating intensive soil disturbance twice a year. These constraints limit the adoption of intercrops because 1) their establishment and growth are concurrent with the crop, 2) hilling destroys intercrops every fall, and 3) the use of geotextiles allows the adoption of perennial intercrops but is more expensive. Although it can control weeds and mitigate soil erosion, intercropping in Quebec vineyards is limited. Moreover, grapevine response to intercropping is poorly documented under Quebec's continental climate. A randomized complete block design experiment was conducted (2018-2020) to compare mechanical weeding to two grass mixture intercrops (annual vs perennial), during vineyard establishment. Variables tested included weed control and diversity, soil aggregate stability, vine growth, and grape yield. A weedy control was also included. Cultivation was more efficient at controlling weeds than both intercrops but decreased plant species richness and diversity in comparison to other treatments. Weed density did not decrease over time and weed cover was relatively high (> 50% at the end of the growing season) under intercrops. Nevertheless, weed shoot biomass was lower under intercrops than in the weedy control during the first two years. Cultivation was also detrimental to soil structure, it showed lower aggregate stability compared to vegetated treatments by the end of the season. None of the interrow management methods had an impact on vine yield fruit quality.

Stocker du carbone (C) dans le sol représente à la fois des enjeux agronomiques (amélioration des propriétés physico-chimiques du sol) et environnementaux (réduction de la quantité de C02 atmosphérique). A Madagascar, le stockage et la protection de C dans le sol, sous systèmes de culture en semis direct avec couverture végétale (SCY) sont étudiés sur un dispositif de longue durée (11 ans) de la région d'Antsirabe, Hautes Terres malgaches). Quatre systèmes sont étudiés: un système en labour conventionnel (Conventional-tillage) [CT mis, rotation maïs {Zea mays L.)-soja (Glycine max. L.)]. et trois systèmes en SCY sans travail du sol (No-tillage, NT) [NT mis, rotation maïs-soja; NT rn/m-d. rotation maïs-maïs avec une couverture végétale de Desmodium uncinatum ; et NT h/s-k. rotation haricot (Phaseolus vulgaris)-soja avec une couverture de Pennissetum c/andestinum]. Les résidus de récoltes sont exportés de la parcelle pour CT mis alors qu'ils sont restitués pour les NT. Les résultats montrent des teneurs en C significativement plus élevées sous systèmes NT par rapport à CT à 0-5 et 5-10 cm de profondeur. Au-delà de 10 cm de profondeur. les deux modes de gestion ne sont plus différents. Les valeurs de stocks de C à masse équivalente indiquent des stockages annuels élevés pour les systèmes NT étudiés. de 0.7 à 1,0 Mg C.haI.anI pour la couche de 0-20 cm. Ce stockage annuel élevé sous systèmes NT est en grande partie attribué à l'importante quantité de biomasse restituée par ces systèmes. par rapport au système labouré. Les teneurs en C élevées sous NT s'accompagnent d'une teneur élevée en macroagrégats (MA) stables à l'eau, de 16 à 33 % plus élevée par rapport à CT, à 0-5 et 5-10 cm. Ces macroagrégats stables contribuent à plus de 80 % à la différence de teneur en Centre systèmes NT et CT. Ceci pourrait induire une protection physique du C se trouvant à l'intérieur des agrégats contre la minéralisation microbienne. Les fractionnements granulo-densimétriques effectués sur ces échantillons permettent de localiser le C stocké sous NT. A 0-5 cm, 30 à 40 % du C stocké sont associés aux matières organiques particulaires internes aux agrégats stables (MOPi) de taille supérieure à 50 urn et 40 à 60 % aux fractions fines de taille inférieure à 50 urn, A 5-10 cm, 60 à 90 % du C stocké sont localisés dans les fractions fines " 50 urn) du sol. Si la matière organique associée aux fractions fines du sol est protégée physico-chimiquement contre la minéralisation microbienne par son adsorption sur les particules minérales du sol. les MOPi sont protégées physiquement par leur emprisonnement à l'intérieur des agrégats. Par ailleurs, la déprotection de ces MOPi, par broyage grossier " 200 urn) du sol total ou par broyage fin " 50 urn) des macro- et mésoagrégats, ne révèle. qu'une faible quantité de C protégé physiquement (de 26,2 à 54,0 I-lgC.g-1 sol). Ceci pourrait s'expliquer par le fait que ces MOPi, comme le montrent les observations au microscopie électronique à balayage, sont recouvertes et imprégnées de fractions fines qui les protègent physico-chimiquement contre la minéralisation microbienne malgré la destruction des agrégats. En conclusion. pour le sol argileux considéré ici, les systèmes SCY testés s'avèrent très efficaces pour stocker du C dans le sol. Ce C stocké est relativement stabilisé puisqu'H est protégé, au moins physico-chimiquement. contre la minéralisation microbienne.

Le traitement des sols est une technique connue qui a largement été utilisée dans les constructions ferroviaires et routières. Il améliore la maniabilité des sols en réduisant la teneur en eau et en améliorant les performances hydromécaniques par renforcement et lien des agrégats du sol. Cependant, la durabilité des sols traités reste une question ouverte, elle constitue l'objectif principal du projet ANR TerDOUEST (Terrassements Durables – Ouvrages en Sols Traités, 2008-2012).La présente étude fait partie des travaux réalisés dans le cadre du projet TerDOUEST, et traite de l'effet de la taille des agrégats sur l'évolution de la raideur (Gmax) des sols fins provenant d'Héricourt (70) et traités à la chaux et/ou au ciment, à l'aide de la technique piézo-électrique (bender element). Dans les conditions de laboratoire, quatre tailles d'agrégats ont été étudiées (Dmax = 0.4, 1, 2 et 5 mm). Afin d'obtenir des tailles d'agrégats souhaitées, les sols ont d'abord été séchés, broyés puis tamisés à une taille désirée. Les sols ont ensuite été ramenés à la teneur en eau souhaitée, mélangés au liant hydraulique (chaux et/ou ciment) puis compactés du côté sec et du côté humide de l'optimum du Proctor normal, tout en conservant la même densité sèche. Les mesures de Gmax des sols traités ont été réalisées pendant la cure et pendant l'application de cycles humidification/séchage. Dans les conditions du terrain, qui correspondent au remblai expérimental d'Héricourt, les tailles des agrégats sont nettement plus élevées : Dmax = 20 et 31.5 mm pour le limon et l'argile, respectivement. Les résultats montrent que le comportement hydromécanique des sols traités est fortement influencé par la taille des agrégats, que les sols soient argileux ou limoneux, préparés en laboratoire ou bien dans les conditions du terrain : plus la taille des agrégats est élevée, plus la raideur diminue avec le temps de cure et moins les sols résistent à la succession de cycles humidification/séchage. Une forte hétérogénéité des sols in-situ a aussi été identifiée clairement. Un modèle hyperbolique a été développé afin de permettre l'application des résultats obtenus en laboratoire à ceux obtenus dans des conditions de terrain, étant donné l'effet de la taille des agrégats. La comparaison entre le modèle de prédictions et les mesures expérimentales démontre la performance du modèle proposé, à condition d'utiliser les valeurs moyennes des données expérimentales afin de minimiser l'effet de l'hétérogénéité du sol<br>Soil treatment is a well known earthwork technique which has been widely used in constructions of railway and highway substructures. It can improve the workability of soils by lowering their water contents and improve the hydro-mechanical performance by reinforcing and binding the soil grains/aggregates. However, the durability of the treated soils is still an open question. It constitutes the main objective of the ANR project TerDOUEST (Terrassements Durables - Ouvrages en Sols Traités, 2008 - 2012).The present study is part of the works in TerDOUEST project, and deals with the aggregate size effect on the stiffness (Gmax) development of lime and/or cement treated fine-grained soils from Héricourt using bender element technique. In the laboratory conditions, four aggregates sizes were accounted for (Dmax = 0.4, 1, 2 and 5 mm). To prepare an aggregate size, the soils were first air-dried, crushed and sieved through a target sieve. The soils were then brought to a desired water content, mixed with additive (lime and/or cement) and compacted both dry and wet of optimum of normal Proctor by keeping the same dry density. The Gmax measurements were performed during curing and during application of wetting/drying cycles. In field conditions that refer to the experimental embankment in Héricourt, the aggregates size is significantly larger: Dmax = 20 mm and 31.5 mm for the silt and the clay, respectively. Cores samples were taken from the embankment at two different times and the Gmax measurements on core specimens were performed. The results show that the hydromechanical behaviour of the cementitious treated soils is strongly influenced by the aggregates size for the treated silt and clay prepared in both laboratory and field conditions: the larger the aggregates, the lower the Gmax and the resistance to wetting/drying cycles. The high heterogeneity of the in-situ soils was also clearly identified. A hyperbolic model was developed enabling up-scaling the results in laboratory conditions to those in field conditions by considering the effect of aggregate size. Comparison between the model predictions and experimental measurements shows the performance of the model proposed, provided that the mean values of experimental data are used to minimize the effect of soil heterogeneity

Cette étude a eu pour objectif de contribuer à une meilleure compréhension du comportement photochimique de certains micropolluants de type antibiotiques vétérinaires (sulfaquinoxaline, pyriméthamine) ou antibactérien (triclosan) en solution aqueuse et à la surface de la kaolinite, utilisée comme un modèle de sol.L’étude du comportement photochimique de la sulfaquinoxaline a été réalisée sous excitation à 254 nm et 365 nm. Dans tous les cas, une dégradation efficace est observée avec un rendement quantique qui dépend de la longueur d’onde d’excitation, du pH et la concentration d’oxygène dissous. De plus, la présence de l’oxygène moléculaire dans le milieu conduit à une inhibition partielle la photodégradation mettant en évidence l’implication partielle de l’état excité triplet. Ce dernier a pu être mis en évidence par photolyse laser nanoseconde à travers un transfert Triplet-Triplet (T-T) en employant le β-carotène comme accepteur. Sur le plan analytique, la phototransformation de la sulfaquinoxaline conduit à la formation d’un grand nombre de produits qui ont été identifiés par HPLC/ESI/MS/MS en identifiant les processus de fragmentation intervenant pour chaque molécule étudiée. L’étude a permis de montrer que les états excités singulet et triplet sont tout les deux impliqués dans la photodegradation et que les processus principaux intervenant sont la photohydrolyse, la désulfonation avec un réarrangement intramoléculaire, l'hydroxylation des motifs aromatiques et l'isomérisation selon un processus de type photo Fries.L’étude de la photoréactivité de la pyriméthamine a montré que la dégradation est plus efficace avec la forme neutre. Le rendement quantique a été évalué à environ 4,0x10-2 en milieu aéré et sous excitation à 254 nm. L’étude par photolyse laser a montré la formation intermédiaire de l’état excité triplet mais également de l’électron solvaté (absorption à 700 nm). Les processus de formation des photoproduits primaires sont la substitution de l’atome de chlore par un groupement hydroxyle ou par un atome d’hydrogène et l’hydroxylation du noyau aromatique.La dégradation des micropolluants à la surface du sol a pu être abordée en utilisant l’argile kaolinite comme support modèle. Ce système simplifié nous a permis d’étudier la photodégradation sous excitation en Suntest sur le plan cinétique et analytique. L’étude cinétique a été entreprise en fonction de différents paramètres tels que l’épaisseur de la kaolinite et la concentration initiale du substrat. Le premier effet nous a permis de montrer que pour des épaisseurs inférieures à 70 µm, la vitesse de diffusion du composé des zones sombres vers les zones irradiées est très rapide devant la photolyse et de ce fait, elle peut être négligée. Cet aspect a conduit à la détermination du rendement quantique de disparition à la surface de la kaolinite. Sur le plan analytique, les réactions observées sur l’argile sont différentes de celles observées en solution aqueuse. En effet, dans le cas de la sulfaquinoxaline, seul le produit de désulfonation est observé. Au contraire de la sulfaquinoxaline, l’étude complète de la molécule de triclosan a montré la formation de plusieurs produits et notamment des dimères ou des oligomères ce qui suggère la présence du substrat sous forme d’agrégats à la surface de l’argile. Afin de confirmer cette observation expérimentale, nous avons abordé une étude de modélisation par dynamique moléculaire. Celle-ci a donnée des informations très importantes sur l’organisation des molécules à la surface de la kaolinite. Ainsi, l’adsorption du triclosan fait intervenir d'importantes liaisons hydrogène avec la surface de la kaolinite. En présence de plusieurs molécules, la formation d’agrégats est gouvernée par une importante interaction entre les noyaux aromatiques de type π-stacking<br>The study undertaken within this thesis concerns the photochemical behavior of the veterinary antibiotics sulfaquinoxaline and pyrimethamine, as well as the antimicrobial triclosan in aqueous solutions and at the surface of kaolin, used as a soil model.The photochemical study on sulfaquinoxaline was performed at 254 and 365 nm. In all cases, an efficient degradation was observed with a quantum yield that depends on the excitation wavelength, pH and the dissolved molecular oxygen concentration. Molecular oxygen acts as an inhibitor which reflects the involvement of the triplet excited state. Sulfaquinoxaline was clearly shown to be a photosensitizer of β-carotene via a triplet-triplet transfer process. From the analytical point of view, several photoproducts were generated and identified by using HPLC/ESI/MS/MS technique through a close analysis of the fragmentation processes. The byproducts that were formed via the singlet as well as the triplet excited states were mainly generated by photohydrolysis, desulfonation, hydroxylation and isomerisation reactions.The photochemical study of pyrimethamine indicates an efficient photoreactivity with the molecular form. The laser flash photolysis study reveals the implication of singlet and triplet excited states. The byproducts were mainly formed through the substitution of the chlorine atom by an hydroxyl group and the hydroxylation of the aromatic moiety.The photochemical study at the surface of soil was undertaken by using kaolin as a model support. Such simple system appears to be a guideline for precise kinetic and analytical studies. The former was performed as a function of several important parameters such as the layer thickness and the initial concentration of the substrate. The first parameter clearly indicates that for a thickness lower than 70 µm, the rate of diffusion is so fast that this process can be neglected when compared to the photochemical process. Thus, the first rate constant at the surface of kaolin was determined. Only the product of desulfonation was observed with sulfaquinoxaline while with triclosan, several byproducts were obtained such as dimers and oligomers suggesting the formation of aggregates at the surface of the solid support. In order to confirm this aspect, molecular dynamics studies were undertaken and indicate that the adsorption of triclosan mainly occurs at the surface of kaolin via hydrogen molecular bonds. The arrangement of the molecules in a cluster is governed by π-stacking type interactions between the aromatic moieties

Pericopsis elata is an African forestry species commercialized under the vernacular names afrormosia or assamela. It is one of the principal species commonly exploited for timber in the Democratic Republic of Congo (DRC) and in a lesser extent in Cameroon and Congo. In view of its sustainable resource exploitation, the species is in centre of numerous polemics notably in the European Union. It is one of the rare commercialized species that produce wood, since 1992, as listed in the CITES (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora) annex II specifying that “the exploitation of afrormosia necessitate the deliverance and a prior presentation of exploitation permit”. The most important reserves of afrormosia are found in DRC. This doctoral thesis presents the ecology of this particular tree and its behaviour regarding forestry exploitation. It allows to inform the international organisms such as CITES as well as the national policy-makers on the vulnerability of afrormosia and to propose appropriate measures that can avoid future unsustainable/unregulated exploitation activities/Pericopsis elata est une espèce forestière africaine commercialisée sous les noms d’afrormosia ou d’assamela. Elle est une des principales espèces exploitées pour le bois d’œuvre en République Démocratique du Congo (RDC) et dans une moindre mesure au Cameroun et au Congo. Elle est au centre de nombreuses polémiques, notamment dans l’Union européenne, en ce qui concerne la durabilité de son exploitation. C’est une des rares espèces commerciales productrice de bois d’œuvre listée, depuis 1992, dans l’Annexe II de la CITES (Convention sur le commerce international des espèces en danger d’extinction) qui spécifie que « L'exportation d'un spécimen d'une espèce inscrite à l'Annexe II nécessite la délivrance et la présentation préalables d'un permis d'exportation ». Les plus grandes réserves d’afrormosia se trouvent en RDC. Cette thèse de doctorat porte sur l’écologie de cet arbre et sur son comportement vis-à-vis de l’exploitation forestière. Elle permet d’informer les organismes internationaux comme la CITES et les décideurs nationaux sur la vulnérabilité de l’afrormosia et de proposer des mesures à prendre pour que l’espèce ne soit pas menacée par une exploitation mal conduite et non régulée<br>Doctorat en Sciences<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les differentes etapes de la formation d'un verre de silice par la voie des gels ont ete etudiees par diffusion des rayons x aux petits angles. La structure des sols et des gels est decrite dans le cadre de la geometrie fractale. L'etude de l'agregation montre que les amas constituant le sol sont fractals. En catalyse acide, ils sont fractals de masse et une loi de croissance de type amas-amas est satisfaisante. En catalyse basique, on met en evidence une structure primaire et une structure secondaire de dimension fractale differente. Les sytemes gelifies ont des caracteristiques structurales analogues a celles des sols. Les aerogels correspondants ne sont pas systematiquement fractals, seuls les echantillons peu denses sont autosimilaires. On rend compte des faibles valeurs de la densite de la phase solide constituant l'aerogel par un modele hierarchique, base sur les concepts de la geometrie fractale. On propose un mecanisme pour la densification isotherme coherent avec le modele structural. La microporosite disparait au-dessous de 1000 c et la mesoporosite est eliminee par coalescence a plus haute temperature

Comprendre le fonctionnement des écosystèmes est un enjeu crucial, en particulier dans un contexte de changements globaux. Afin de mieux prédire les processus écosystémiques, j'ai testé la précision et les limites des hypothèses du biomass-ratio de Grime (HBMR) et de l'annulation idiosyncratique (HAI), cette dernière étant une hypothèse originale de cette thèse. Pour cela, j'ai appliqué le principe du biomass-ratio aux traits fonctionnels, en employant la méthode des traits agrégés en communauté, pour estimer la réponse globale des espèces en mélange. La décomposition des litières plurispécifiques constitue un bon modèle biologique, pour lequel je me suis posé les questions suivantes : (1) est-ce que l'HBMR prédit bien les taux de décomposition en mélanges plurispécifiques ? ; (2) est-ce que le degré de variabilité de ces taux diminue pour des raisons biologiques avec l'augmentation de la richesse spécifique (RS) des mélanges (HAI) ? ; (3) est-ce que la variabilité des taux entre mélanges diminue quand les conditions abiotiques du site deviennent plus limitantes ? ; (4)considérant que les mélanges plus contrastés fonctionnellement sont susceptibles de développer plus d'interactions, est-ce que la déviation à la prédiction augmente avec la dispersion fonctionnelle des mélanges(" FDis ", La liberté & Legendre 2010) ? Cette thèse inclut deux expériences de décomposition en sachets à litières : (1) à Sherbrooke (QC, Canada) avec des microcosmes, impliquant des litières de six espèces d'arbres, décomposant seules et en mélanges et (2) sur trois sites au climat contrasté dans la région de Clermont-Ferrand (France) avec des litières de quatre espèces d'herbacées, décomposant seules et en mélanges. Les résultats montrent des déviations positives et négatives par rapport aux taux prédits, mais l'HBMR décrit bien la réponse moyenne des litières plurispécifiques. Bien que l'HAI ait été rejetée, les résultats montrent une convergence des taux observés vers les taux prédits quand (1) la RS des mélanges augmente, (2)l'échelle spatiale augmente et (3) le climat est plus limitant pour la décomposition. Enfin, malgré des corrélations entre FDis et interactions entre espèces dans les litières, cette relation n'est pas généralisable et l'hypothèse de corrélation positive entre FDis et déviation à l'HBMR a été rejetée.

Résumé : La décomposition des litières végétales a été décrite comme étant la deuxième plus importante fonction écosystémique sur terre, après la productivité primaire. Alors que la photosynthèse fournit les apports énergétiques à la plupart des chaînes alimentaires, la décomposition recycle les nutriments, permet leur utilisation future par d’autres organismes et relargue dans l’atmosphère le carbone fixé photosynthétiquement. Dans un contexte de changement climatique, un grand intérêt est porté sur la décomposition des litières, car il s’agit, à l’échelle globale, de la plus grande source d’émission de CO[indice inférieur 2] dans l’atmosphère. Les taux de décomposition des litières sont principalement déterminés par trois facteurs: les variables climatiques, la structure des communautés de décomposeurs et les propriétés chimiques et physiques de la litière. La structure de la communauté végétale hôte dans laquelle se produit la décomposition et d’où provient la litière peut influencer l’ensemble de ces trois facteurs. Des changements dans la structure de la communauté végétale pourraient donc affecter les futurs taux de décomposition et modifier significativement les dynamiques globales du carbone. Malgré cela, la communauté hôte est rarement prise en compte dans les études sur la décomposition des litières. Des expériences enlèvent souvent la litière de son environnment naturel de décomposition, mesurant la décomposition des litières à partir de monolithes ou de microcosmes en laboratoire, afin de contrôler les variations indésirables des propriétés du sol. Dans ce mémoire, j’étudie les effets de plusieurs propriétés fonctionnelles de la communauté végétale hôte sur les taux de décomposition des litières et leur contribution à la respiration du sol. En utilisant une plantation expérimentale d’arbres qui permet de manipuler la structure de leur communauté, je teste l’effet de l’identité fonctionnelle des arbres, des espèces et de la diversité fonctionnelle, ainsi que des interactions entre décomposeurs et arbres sur ces processus écosystémiques. La décomposition des litières et la respiration du sol sont liées aux propriétés fonctionnelles des plantes. La décomposition des litières est bien prédite par les valeurs moyennes de traits fonctionnels des litières, mais plus faiblement corrélée à la diversité spécifique. D’après mes résultats, le nombre d’espèces en mélange de litières ne constitue pas un facteur important pour la décomposition, à cause des interactions globalement idiosyncratiques entre types de litières. Cependant, l’augmentation conjointe de la diversité fonctionnelle des mélanges d’espèces en litières et de la communauté d’arbres-hôtes accélère les taux de décomposition et la respiration du sol. Les premières phases de décomposition de litières en surface ne sont que faiblement affectées par la diversité des plantes, alors que pour la respiration du sol, qui prend en compte les dernières phases de décomposition de litière et de matière organique du sol, la diversité est la propriété fonctionnelle de plantes qui fournit le meilleur pouvoir de prédiction. De plus, j’ai trouvé que les apports spécifiques de litières à long terme pouvaient créer des conditions qui favorisent la décomposition des litières native et pouvaient modifier l’effet de la diversité des arbres sur la décomposition. J’attribue cet effet aux rétroactions entre la litière et les organismes décomposeurs du sol. Ce travail de recherche fournit une nouvelle perspective sur les effets des changements de structure de communauté forestière sur les processus de décomposition. La compréhension de ces effets est nécessaire pour prédire les taux de décomposition de litières et les dynamiques globales du carbone. // Abstract : The decomposition of plant litter has been described as the second most important ecosystem function for sustaining life on earth, after primary productivity. Whereas photosynthesis provides the energy input for most food chains, decomposition recycles nutrients for future use by other organisms and returns photosynthetically fixed carbon back to the atmosphere. In the context of climate change, litter decomposition is of specific interest because it represents one of the largest sources of CO[subscript 2] to the atmosphere globally. Rates of litter decomposition are largely determined by three factors: climatic variables, the structure of the decomposer community, and the chemical and physical properties of the litter. The structure of the host plant community under which decomposition takes place and from which the litter is derived can influence all three of these factors. Therefore, any systematic changes in plant community structure could affect future decomposition rates and significantly alter global carbon dynamics. Despite this, the host plant community is rarely considered in litter decomposition studies. Experiments often remove litter from its natural decomposition environment, instead measuring decomposition of litter in common garden settings and laboratory microcosms to control for unwanted variation in soil properties. In this thesis I investigate the effect of several functional properties of the host plant community on rates of litter decomposition and its contribution to soil respiration. Using an experimental tree plantation that manipulates tree community structure, I test the effect of tree functional identity, species and functional diversity, and tree-decomposer interactions on these ecosystem processes. Both litter decomposition and soil respiration were related to plant functional properties. Litter decomposition was best predicted by average-values of litter functional traits and was poorly related to species diversity. The number of species in a litter mixture does not seem to be important for decomposition, as interactions between litter types were idiosyncratic. However increasing the functional diversity both of mixed-species litter and of the host tree community accelerated rates of litter decomposition and soil respiration. Early stages of surface litter decomposition were only marginally affected by plant diversity. In contrast, diversity was the best predictor of soil respiration, which includes latter stages of litter and soil organic matter decomposition. Furthermore, I found that specific repeated litter input to the soil can result in conditions that favour the decomposition of the long-term litter type and can mediate the effect of tree diversity on decomposition. I attribute this effect to feedbacks between the litter and soil decomposer organisms. This research provides insight into the effect of changing forest community structure on decomposition processes. Such an understanding is necessary to predict future rates of litter decomposition and global carbon dynamics.

Le traitement à la chaux est une technique qui améliore considérablement la maniabilité et le comportement mécanique des sols à problèmes. Cependant, la durabilité de ce traitement dans les ouvrages en terre sur le long terme représente un enjeu important pour leur stabilité. En outre, la procédure de mise en place, et par conséquent, la taille des agrégats qui en résulte, est un paramètre essentiel qui peut influencer le comportement des sols traités à la chaux utilisés dans le domaine de la construction d’ouvrages. Ce travail de thèse vise à étudier le comportement thermo-hydro-mécanique des sols traités à la chaux, et plus particulièrement les effets du temps de cure et de la taille des agrégats. Des échantillons de sols limoneux et argileux traités à la chaux ont été préparés avec des agrégats de différentes tailles puis soumis à des temps de cures plus ou moins longs. Ces matériaux ont ensuite été étudiés à travers des observations de la microstructure, des analyses minéralogiques, des mesures de la conductivité thermique, de la perméabilité à l’air et de la capacité de rétention d'eau, complétées par de la détermination de la compressibilité et des mesures des modules de cisaillement en petites déformations. Les résultats montrent que le traitement à la chaux modifie de manière significative le comportement thermo-hydro-mécanique des sols. De plus, le comportement des sols traités est fortement influencé par la taille des agrégats. Plus celle-ci est grande, plus la conductivité thermique et la perméabilité à l'air est importante. En revanche, la capacité de rétention en eau est diminuée de même que la compressibilité et la rigidité du sol<br>Lime treatment is a technique which greatly improves the workability and the mechanical behaviour of problematic soils. However, the sustainability of this treatment in the earthworks for the long term is an important issue for their stability. Besides, the aggregate size resulting from the construction procedure is an essential parameter that may influence the behaviour of treated soils in field construction. The present work deals with the thermo-hydro-mechanical properties of lime-treated soils, with an emphasis put on the curing time and the aggregate size effects. Lime-treated soil samples (both silt and clay) were prepared with different sizes of aggregates and cured during different periods. Afterwards, these soils were studied through microstructural observations, mineralogical analyses, thermal conductivity, air permeability and water retention capacity measurements, as well as the determinations of compressibility and small strain shear modulus. The results show that significant changes of thermo-hydro-mechanical behaviour of soils are induced by lime treatment after curing. Moreover, the aggregate size also plays an essential role in the behaviour of treated soils. Samples prepared with the large aggregates present higher thermal conductivity and air permeability, but with lower water retention capacity, poorer compression behaviour and smaller stiffness

Nous avons caracterise les gels de titane formes par le procede sol-gel, en milieu micellaire inverse decane/tx35/h(2)o-h(2)o(2). L'isopropoxyde de titane, solubilise dans le decane, polymerise par un mecanisme d'hydrolyse et de condensation avec une vitesse qui est controlee par la frequence des echanges inter-micellaires, et par la quantite d'eau oxygenee contenue dans les micelles inverses. L'etude physico-chimique de la solution micellaire inverse par viscosite et par diffusion de la lumiere montre qu'elle est constituee de petits agregats de forme allongee, qui ne solubilisent que 8 molecules d'eau oxygenee par molecule de tensioactif (tx35). Nous avons determine les cinetiques de gelification de l'oxyde de titane en fonction de 3 parametres experimentaux, le taux d'hydratation de la micelle, n, le taux d'hydrolyse de l'alcoxyde, h, et la molalite de l'alcoxyde, m. La formation des gels, en presence d'eau oxygenee, est plus rapide que lorsqu'on utilise l'eau, dans les memes conditions de h, n et m. L'etude physico-chimique des gels par differentes techniques comme l'analyse thermique, la diffraction des rayons x et des electrons, les isothermes d'adsorption, la microscopie electronique, la thermoporometrie et la diffusion centrale des rayons x, montrent que les gels fabriques en presence d'eau oxygenee ont une meilleure resistance mecanique que ceux formes en presence d'eau; ce sont des solides mesoporeux dont les pores, en forme de bouteille, ont un diametre de 4 nm. Les agregats primaires (dont la taille est d'environ 100 nm) sont constitues de barreaux interconnectes de 2 nm de longueur. Ils ont une structure fractale, et sont formes par un processus d'agregation amas-amas controle par la reaction chimique

La cinetique de formation et la structure des aerogels de silice ont ete simulees numeriquement en utilisant le modele d'agregation amas-amas limitee par la diffusion. Un tres bon accord est obtenu avec les experiences de diffusion de rayonnement aux petits angles. La courbe i(q), donnant l'intensite diffusee, a pu etre reproduite avec succes pour toutes valeurs du vecteur d'onde q. L'etude numerique consacree a la transition sol-gel sur le modele d'agregation amas-amas limitee par la diffusion, a revele une manifestation geometrique du phenomene de percolation sur l'amas infini (juste au moment de la creation du gel) et une augmentation du temps gel t#g avec la taille de la boite. Ce comportement a ete aussi observe experimentalement dans les gels basiques, alros que ce n'est pas le cas des gels neutres. A ce propos, un modele d'agregation amas-amas avec liens fluctuants a ete introduit et a permis de montrer que la prise en compte de la restructuration des amas entraine que t#g ne depend pas de la taille de la boite. Ce dernier resultat, ainsi que d'autres resultats concernant la valeur de la pente de i(q), suggerent que ce nouveau modele pourrait etre utilise pour la modelisation des aerogels neutres. De plus, la dependance de la permeabilite gazeuse sur une serie d'aerogels partiellement densifies a ete etudiee numeriquement. Enfin, une etude numerique de la transition de phase dans les pores des aerogels montre l'existence d'un seuil de concentration au-dessus duquel une transition de phase du premier ordre devient du second ordre

Le traitement des sols est une technique connue qui a largement été utilisée dans les constructions ferroviaires et routières. Il améliore la maniabilité des sols en réduisant la teneur en eau et en améliorant les performances hydromécaniques par renforcement et lien des agrégats du sol. Cependant, la durabilité des sols traités reste une question ouverte, elle constitue l'objectif principal du projet ANR TerDOUEST (Terrassements Durables - Ouvrages en Sols Traités, 2008-2012).La présente étude fait partie des travaux réalisés dans le cadre du projet TerDOUEST, et traite de l'effet de la taille des agrégats sur l'évolution de la raideur (Gmax) des sols fins provenant d'Héricourt (70) et traités à la chaux et/ou au ciment, à l'aide de la technique piézo-électrique (bender element). Dans les conditions de laboratoire, quatre tailles d'agrégats ont été étudiées (Dmax = 0.4, 1, 2 et 5 mm). Afin d'obtenir des tailles d'agrégats souhaitées, les sols ont d'abord été séchés, broyés puis tamisés à une taille désirée. Les sols ont ensuite été ramenés à la teneur en eau souhaitée, mélangés au liant hydraulique (chaux et/ou ciment) puis compactés du côté sec et du côté humide de l'optimum du Proctor normal, tout en conservant la même densité sèche. Les mesures de Gmax des sols traités ont été réalisées pendant la cure et pendant l'application de cycles humidification/séchage. Dans les conditions du terrain, qui correspondent au remblai expérimental d'Héricourt, les tailles des agrégats sont nettement plus élevées : Dmax = 20 et 31.5 mm pour le limon et l'argile, respectivement. Les résultats montrent que le comportement hydromécanique des sols traités est fortement influencé par la taille des agrégats, que les sols soient argileux ou limoneux, préparés en laboratoire ou bien dans les conditions du terrain : plus la taille des agrégats est élevée, plus la raideur diminue avec le temps de cure et moins les sols résistent à la succession de cycles humidification/séchage. Une forte hétérogénéité des sols in-situ a aussi été identifiée clairement. Un modèle hyperbolique a été développé afin de permettre l'application des résultats obtenus en laboratoire à ceux obtenus dans des conditions de terrain, étant donné l'effet de la taille des agrégats. La comparaison entre le modèle de prédictions et les mesures expérimentales démontre la performance du modèle proposé, à condition d'utiliser les valeurs moyennes des données expérimentales afin de minimiser l'effet de l'hétérogénéité du sol

Les écosystèmes forestiers tropicaux représentent près de la moitié de la superficie forestière mondiale. Ces écosystèmes qui fournissent des services fondamentaux pour le bien-être de nos sociétés (e.g. régulation des flux de matières, maintien des sols) sont particulièrement touchés (perte et dégradation des forêts) par les changements globaux. La Nouvelle‐Calédonie, et ses substrats ultramafiques, ne font pas exception à cette tendance. L’activité minière et les feux sont responsables de la régression, de la fragmentation, de la dégradation des forêts et de l’érosion des sols. L’archipel est classé parmi les points chauds de la biodiversité mondiale et la restauration écologique de ces écosystèmes revêt de forts enjeux. L’objectif appliqué de cette thèse est de contribuer à la restauration écologique des forêts de NouvelleCalédonie afin de limiter l’érosion des sols sur substrats ultramafiques, et s’inscrit dans le champ disciplinaire de l’écologie de la restauration. L’objectif scientifique est d’étudier l’influence des symbioses mycorhiziennes et des traits racinaires sur l’érosion des Ferralsols développés sur substrats ultramafiques à travers une approche multi-échelle. Dans la première partie, nous mettons en évidence les caractéristiques floristiques et structurales de communautés végétales sur substrats ultramafiques. Celles-ci laissent présager une expression accrue des traits racinaires des espèces dominantes dans les forêts monodominantes. La place centrale du feu et des cyclones dans la dynamique de succession végétale est également soulignée, tout comme celle des symbioses mycorhiziennes dans le maintien de la monodominance de Nothofagus aequilateralis. Dans la deuxième partie, notre travail permet de suggérer l’existence d’un seuil biotique entre les maquis lignoherbacés dégradés et les maquis ligno-herbacés. Les feux répétés seraient la cause principale du franchissement de ce seuil. L’augmentation de la biomasse végétale constituerait en effet le facteur-clé contribuant à accroître la stabilité des agrégats entre ces deux stades. Ainsi, la protection contre les feux, associée à la promotion des successions végétales à travers l’utilisation d’espèces potentiellement facilitatrices comme Costularia arundinacea pourrait constituer une stratégie efficiente pour limiter l’érosion des Ferralsols. De plus, l’influence des communautés végétales (e.g. composition floristique) et fongiques (e.g. biomasse) sur la stabilité des agrégats est clairement mise en exergue. La troisième partie vise à évaluer la capacité d’espèces végétales, associées à des champignons mycorhiziens, à accroître la stabilité des agrégats, mais aussi à identifier les traits racinaires et les associations mycorhiziennes contribuant à cet accroissement. Dans cette partie, nous mettons en évidence que la combinaison de valeurs élevées des traits racinaires « Root Mass Density – Root Length Density – pourcentage de racines fines » est efficace pour augmenter la stabilité des agrégats. Par ailleurs, l’efficacité de cette combinaison de traits racinaires est accrue par les symbioses mycorhiziennes. Ainsi, des trois espèces végétales évaluées, Costularia arundinacea serait l’espèce-outil la plus efficace pour accroître la stabilité des agrégats. Ce travail a ainsi permis de mettre en évidence l’influence des traits racinaires et des symbioses mycorhiziennes sur la stabilité des agrégats des Ferralsols sur substrats ultramafiques, que ce soit à l’échelle des espèces ou des communautés végétales. A notre connaissance, ces résultats sont les premiers acquis sur ce type de sol. Ces résultats permettent de formuler des propositions en vue de la restauration écologique des milieux forestiers de Nouvelle-Calédonie afin de limiter l’érosion des sols sur substrats ultramafiques, mais aussi d’esquisser de nouvelles pistes de recherche<br>Tropical forest ecosystems cover nearly half of the world's forest area. These ecosystems provide basic services for the well-being of our societies (e.g. regulation of material flows, soil preservation) are particularly affected (loss and degradation of forests) by global changes. New Caledonia, and its ultramafic substrates, is no exception to this trend. Mining and fires are responsible for forest regression, fragmentation, degradation and soil erosion. The archipelago is ranked among the hotspots of global biodiversity and the ecological restoration of these ecosystems is a major challenge. The objective of this thesis is to contribute to the ecological restoration of the forests of New Caledonia in order to limit the erosion of soils on ultramafic substrates and is part of the disciplinary field of the ecology of restoration. The scientific objective is to study the influence of mycorrhizal symbiosis and root traits on the erosion of Ferralsols developed on ultramafic substrates through a multi-scale approach. In the first part, we highlight the floristic and structural characteristics of plant communities on ultramafic substrates. These suggest an increased expression of the root traits of dominant species in monodominant forests. The central place of fire and cyclones in the dynamics of plant succession is also emphasized, as well as mycorrhizal symbioses in maintaining the monodominance of Nothofagus aequilateralis. In the second part, our work suggests the existence of a biotic threshold between degraded ligno-herbaceous maquis and ligno-herbaceous maquis. Repeated fires would be the main cause of crossing this threshold. The increase in plant biomass would be the key factor contributing to the stability of the aggregates between these two stages. Thus, fire protection combined with the promotion of plant successions through the use of potentially facilitating species such as Costularia arundinacea could be an efficient strategy for limiting erosion of Ferralsols. In addition, the influence of plant (e.g. floristic composition) and fungal communities (e.g. biomass) on the stability of aggregates is clearly highlighted. The third part aims to evaluate the ability of plant species, combined with mycorrhizal fungi, to increase the stability of aggregates, but also to identify root traits and mycorrhizal associations contributing to this increase. In this section, we demonstrate that the combination of high values for “Root Mass Density - Root Length Density – percentage of fine roots” is effective in increasing aggregate stability. Moreover, the efficacy of this combination of root traits is enhanced by mycorrhizal symbiosis. Thus, of the three plant species evaluated, Costularia arundinacea would be the most effective tool species for increasing the stability of aggregates. This work allowed us to highlight the influence of root traits and mycorrhizal symbiosis on the stability of soil aggregates on Ferralsols on ultramafic substrates, at the scale of plant communities or at the level of plant species. To our knowledge, these results are the first to be acquired on this type of soil. These results make it possible to formulate proposals for the ecological restoration of forest ecosystems in New Caledonia in order to limit soil erosion on ultramafic substrates, but also to sketch new avenues of research

Cette étude analyse l'effet de la structure du sol sur le transfert particulaire par l'érosion hydrique diffuse. Le travail s'appuie sur des simulations de pluie en laboratoire et sur la détermination de la composition granulométrique agrégée des fragments de sol produits par les processus érosifs. Chacun des processus érosifs — désagrégation, mise en mouvement par la pluie, transfert par splash et transport par le ruissellement — est étudié séparément afin de mieux appréhender les mécanismes physiques impliqués. La réalisation de bilans de masse à partir des flux mesurés permet d'identifier la sélectivité granulométrique de la mise en mouvement par la pluie et du transport par le ruissellement. Du fait de cette sélectivité, la composition des fragments de sol mis à disposition des processus conditionne l'intensité des flux érodés. À partir de ces résultats, un modèle de prédiction de l'exportation des sédiments par l'érosion diffuse est ébauché. Ce modèle conduit à la prise en compte de la dynamique structurale des sols dans la modélisation déterministe de l'érosion hydrique diffuse.

L'objectif de ce travail est d'étudier les relations entre la diversité des macro-invertébrés détritivores et la dynamique de la matière organique (MO) dans les sols limoneux des plateaux de Haute-Normandie. Ce travail vise à répondre à deux hypothèses : (H1) la biodiversité et les MO du sol sont influencées par les modifications environnementales induites par les gestions agricole et forestière et (H2) les assemblages de macro-détritivores influencent la dynamique de la MO du sol. Les systèmes étudiés incluent une culture intensive et des prairies d'âge croissant (0,5 à 33 ans), ainsi que des parcelles gérées en futaie régulière de hêtre (30 à 200 ans). La relation a été étudiée à l'échelle de la parcelle ainsi que dans des microcosmes réalisés au laboratoire. Dans les sols forestiers, la diversité spécifique des macro-détritivores diminue avec l'âge du peuplement. Les stocks de C dans le sol ne varient pas au cours de la rotation forestière, alors qu'ils augmentent dans l'episolum humifère jusqu'à 120-140 ans avant de se stabiliser. Si ces résultats empiriques ne permettent d'établir un lien entre diversité des macro-détritivores et stocks de C, une relation apparaît toutefois avec certaines fractions des horizons holorganiques. L'impact des macrodétritivores sur la biodégradation des feuilles de hêtre a donc été testé en conditions expérimentales. Les résultats expérimentaux permettent de classer les macro-détritivores en groupes distincts à partir de leurs effets spécifiques sur la biodégradation des feuilles. En faisant varier le nombre d'espèces dans les assemblages expérimentaux, nous mettons en évidence que la biodégradation est davantage liée à la diversité fonctionnelle (mesurée ici par la dissimilitude morphologique) qu'à la diversité spécifique. Les assemblages sont plus performants lorsqu'ils présentent une similarité morphologique intermédiaire. Ce niveau optimal de similarité pourrait correspondre à un point d'équilibre entre interactions compétitives et complémentarité au sein des assemblages. Dans les sols agricoles, il existe une augmentation simultanée de la diversité spécifique des vers de terre, des stocks de C et de la stabilité de la structure du sol dans les premières années de prairie. Cependant, dans les prairies plus âgées, le stock de C et la stabilité de la structure continuent d'augmenter alors que la diversité des lombriciens reste stable. Il n'y a donc pas de lien net entre la diversité des lombriciens et les stocks de C ou la stabilité structurale. Les résultats obtenus en conditions contrôlées montrent que les effets des vers de terre sur le dégagement de C-CO2, la teneur en MO et la stabilité structurale des gros macro-agrégats dépendent de l'espèce impliquée et du taux de MO initial du sol. De plus, dans un sol pauvre en MO (sol de culture intensive), l'augmentation de la diversité spécifique des lombriciens stabilise la minéralisation du C et augmente la stabilité structurale et la teneur en MO des agrégats. Ce résultat peut être expliqué par l'augmentation de la protection physique de la MO dans des agrégats stables avec la diversité spécifique des vers. D'une façon générale, les résultats obtenus au champ montrent que la richesse spécifique des macro-détritivores est plus influencée par le type d'occupation du sol que par la dynamique des systèmes, réfutant ainsi en partie l'hypothèse H1. D'autre part, les stocks de C dans les sols ne varient pas avec l'âge du peuplement de hêtre alors qu'ils augmentent avec l'âge des prairies, réfutant ainsi en partie l'hypothèse H1. D'autre part, les résultats des expérimentations en microcosmes permettent de classer les espèces en fonction de leurs effets sur la dynamique de la MO. En outre, la dynamique de la MO est modifiée lorsque la diversité des macro-détritivores change, confirmant donc l'hypothèse H2. Les recherches futures devront maintenant se pencher sur les relations complexes qui relient : les traits fonctionnels des macro-détritivores, les interactions entre ces espèces et les processus écologiques dans le système sol.

La banane plantain (Musa paradisiaca) est l’aliment de base de millions de personnes dans le monde et sa culture génère des revenus permanents pour un grand nombre d’agriculteurs, dans des plantations de taille petite ou moyenne. Comme dans d’autres régions tropicales, la culture du plantain en Guadeloupe et en Haïti est soumise à de fortes contraintes parasitaires aussi bien telluriques (i.e. du sol : nématodes phytoparasites et charançon du bananier) qu’aériennes (Cercosporiose noire notamment). Les moyens de lutte conventionnels reposent sur l’usage de produits de synthèse dont les effets néfastes sur l’environnement (sols, eaux, animaux) comme sur la santé humaine ne sont plus supportables. Il est donc urgent de réfléchir à des solutions agro-écologiques permettant de rétablir les équilibres biologiques, de maintenir une bonne qualité des sols et une production optimale dans les systèmes de culture plantains. C’est le but de ce travail de thèse qui couple la réalisation d’un diagnostic agro-écologique dans des parcelles paysannes, et le test d’alternatives agro-écologiques en milieu semi-contrôlé. Pour ce faire, une typologie des systèmes de culture plantains a été réalisée à l’issue d’une enquête agro-environnementale dans les deux zones d’étude. Elle a permis de sélectionner 23 parcelles en Guadeloupe et 12 en Haïti dans lesquelles un diagnostic agro-écologique a été conduit. Sur la base de ce diagnostic et de la recherche d’alternatives agro-écologiques à l’usage des produits chimiques, une expérimentation au champ a été mise en place en Guadeloupe en station de recherche, permettant le test de trois pratiques culturales innovantes pour le plantain (seules et combinées), à savoir : i) l’introduction d’une plante de service Paspalum notatum pour la gestion des adventices et la réduction de l’utilisation d’herbicides ; ii) l’apport de vermicompost pour le contrôle des nématodes phytoparasites inféodés au bananier plantain et la fertilisation de celui-ci ; iii) l’utilisation de plants sains PIF (Plants Issus de Fragments de tiges) indemnes de nématodes et de larves de charançon du bananier. La typologie des systèmes de culture plantains révèle que : i) en Guadeloupe les précédents : jachère, ananas et banane plantain sont prédominants avec un niveau d’intensification faible (apports d’intrants chimiques faibles et peu fréquents) ou élevé (apports d’intrants chimiques élevés et plus fréquents) ; ii) en Haïti, les précédents : jachère, banane plantain et manioc prédominent avec un niveau d’intensification faible ou nul (apport d’intrants inexistant). Les résultats du diagnostic agro-écologique montrent que, i) lorsque le niveau d’intensification est faible, les bananeraies plantains pérennes et le précédent-ananas permettent de maintenir une bonne qualité du sol et une bonne régulation des parasites telluriques ; ii) lorsque le niveau d’intensification est fort, les populations d’ingénieurs du sol diminuent drastiquement, alors que le cortège parasitaire tellurique augmente sans que cela n’affecte l’obtention de bons niveaux de rendement instantannés (parcelles précédées d’ananas ou d’une jachère principalement) ; iii) en absence totale de fertilisation, il résulte une diminution de l’activité biologique du sol mais aussi du rendement du plantain, exacerbé par le choix des précédents-culturaux (manioc ou banane plantain) en lien avec les contraintes pédoclimatiques et la maladie des raies noires (Cercosporiose noire) causée par Mycosphaerella fijiensis, notamment au sein des parcelles Haïtiennes ; iv) la succession plantain/plantain est la plus pénalisante vis-à-vis de la culture du plantain, car quelque soit le niveau d’intensification, le rendement reste relativement faible, en lien avec une dégradation de l’état sanitaire, comparativement aux autres précédents<br>Plantain (Musa paradisiaca) is the staple food of millions of people worldwide and its cropping generates ongoing revenues for many farmers who are planting small or medium size areas. As in other tropical regions, plantain cultivation in Guadeloupe and Haiti is under heavy parasitic constraints terrestrial (plant-parasitic nematodes and banana weevil) as well as aerial (black Sigatoka in particular). Conventional means of control based on the use of synthetic products which adverse effects on the environment (soil, water, animals ...) as on human health are not bearable any more. It is thus urgent to think about agroecological solutions allowing to restore the biological balances, to maintain good soil quality and optimal plantain cropping systems.This is the ultimate goal of this thesis which couples the realization of an agroecological diagnosis in peasants’ plots, and the test of agroecological alternatives in semi-controlled conditions. To do this, a typology of plantain cropping systems was carried out from an agrienvironmental survey in the two study areas. It allowed to select 23 plots in Guadeloupe and 12 in Haiti in which an agroecological diagnosis was implemented. Based on this diagnosis and the research of agroecological alternatives to the use of chemicals, a field experiment was set up in Guadeloupe, in an experimental station allowing the test of three innovative practices for plantain cultivation (alone and combined), namely : i) the introduction of a cover-crop Paspalum notatum for weed control while reducing the use of herbicides ; ii) the input of worms’ compost to control plant-parasitic nematodes specific to plantain and to fertilize it ; iii) the use of healthy “PIF” plants (plants issued from stem fragments) free from telluric pests (nematodes and weevil’s larvaes).The typology of plantains cropping systems shows: i) in Guadeloupe the previous crops are: fallow pineapple and plantain predominate with a low level of intensification (low and infrequent chemical inputs) or high (high and frequent chemical inputs); ii) in Haiti, the previous crops are: fallow, plantain and cassava predominate with a low level or no intensification at all (no inputs). The results of the agroecological analysis show that : i) when the level of intensification is low, perennial plantain and pineapple as previous crops help maintaining a good soil quality and a good regulation of the telluric pests ; ii) when the level of intensification is strong, the soil engineers drastically reduce, while the density of telluric parasites increases without affecting good levels of instantaneous yields (plots where the previous crop is pineapple or mostly fallow) ; iii) when the fertilization is totally missing, it decreases the biological activity of the soil furthermore the plantain yields, exacerbated by the choice of the previous crop (cassava or plantain), in connection with soils and climate constraints and the black Sigatoka caused by Mycosphaerella fijiensis, especially in the Haitian plots ; iv) the crop succession plantain/plantain is the most critical regarding the plantain’s cropping, because whatever the level of intensification, the yields remain relatively low in connection with a degradation of the health state, compared to other previous crops.The driving of an experiment in a research station shows that on the scale of one year, the three tested innovative practices allow maintaining a good soils quality. Healthy plants "PIF" have a better health state (absence of plant parasitic nematodes in the roots) which helps a significant increase of the yields. Cover-crop P. notatum helps the weeds and the soil pests control and favors the improvement of soil biological activity and plantain yields. Worms’ compost contributes to the maintenance of a better soils quality while allowing the regulation of the populations of plant-parasitic nematodes of the plantains

Afin de caractériser la physico-chimie des matières en suspension de la Moselle et de ses affluents, ce travail s’est appuyé sur une approche géochimique et minéralogique. Notre étude s’est concentrée sur l’analyse des polluants dans les compartiments dissous et particulaire. Ces études ont notamment permis de déterminer (i) la composition des constituants inorganiques dans les particules et colloïdes du milieu aquatique de la Moselle et d’un de ses affluents : la Fensch, (ii) l’évolution des contributions inorganiques le long de la Moselle et de la Fensch ainsi que leur transfert à la confluence Fensch-Moselle, tout en déterminant les sources principales de contamination, (iii) les associations organo-minérales et l’organisation des agrégats présents et (iv) d’étudier la spéciation de certains éléments par des microanalyses. Ce travail a ainsi permis de mettre en évidence l’importance des matières en suspension, souvent négligées par rapport aux autres compartiments Eau et Sédiments<br>This work uses geochemical and mineralogical approaches to characterize physical and chemical properties of suspended solids in the Moselle and its tributaries. The study focused on analyzing the pollutants in dissolved and particulate compartments. This allowed (i) the identification of inorganic components composition in particles and colloids in the aquatic environment of the Moselle and one of its tributaries: the Fensch, (ii) the determination of the evolution of inorganic contributions along Moselle and the Fensch and their transfer to the confluence Fensch-Moselle in addition to the determination of main contamination sources, (iii) the identification of organo-mineral associations and the determination of the organization of aggregates, (iv) the analysis of the speciation of some elements by microanalysis. This work highlighted the importance of studying suspended solids that are often neglected compared to water and sediments compartments

Dans les études sur le devenir et les impacts de pollutions métalliques dans les sols l'influence de leur usage est encore mal connue. Cette influence a été examinée ici à travers une étude détaillée de comportements de trois métaux polluants, présentant des mobilités différentes: Zn, Cd, et Pb. Cette étude a été menée à la fois dans des horizons de surface d'une petite région affectée par des retombées de poussières métallifères émises par l'industrie métallurgique, ainsi que dans un site comportant deux sols agricoles gérés de manière contrastée. Il s'agit d'un sol sous prairie permanente (PP) et un sol cultivé (CA), situés à une même distance de la source d'émission et développés dans des conditions pédogenétiques semblables. L'objectif principal de ce travail était de quantifier les parts endogènes et exogènes des ETM dans les sols, leurs distributions dans les horizons et dans les compartiments pédologiques (microstructures, agrégats, constituants) et d'identifier les principaux vecteurs d'incorporation. Cette étude a fait appel à des analyses de teneurs totales en éléments (C. organique, Fe, Zn, Pb, Cd,) des études macro- et micromorphologiques, des extractions cinétiques à l'EDTA et des études de la composition isotopique. Un deuxième objectif était de hiérarchiser le rôle des paramètres révélateurs de l'usage des sols sur la distribution et la mobilité des ETM. Ce travail montre que, 40 ans après l'arrêt de l'activité industrielle, la distribution actuelle des teneurs en métaux dans les horizons de surface ne reflète pas celle de retombées atmosphériques attendus selon un modèle simple de distribution en fonction de la distance à la source et des vents dominants. Les teneurs en Zn, Pb et Cd dans les premier 30 cm des sols varient selon l'usage des sols et notamment en fonction du pH, du potentiel redox, de la texture ou encore de l'activité biologique. Ainsi, les horizons de surface de sols acides en forêt auraient perdu plus de 80% du Zn retombé, contre environ 60% de l'horizon A d'un sol sous prairie permanente, suite à la bioturbation lombricienne, et "seulement " 40% pour l'horizon L d'un sol cultivé. Une typologie de secteurs de la zone impactée, pertinente par rapport à la migration de polluants a été proposée à partir de cartographies des rapports Zn/Pb et Cd/Pb. A l'échelle du solum et des horizons, un siècle de pratiques agricoles distinctes a conduit à des phénoformes différents. En particulier, l'activité biologique différente dans les sols PP et CA a modifié le cycle bio-géochimique des métaux et induit des différences dans leurs distributions et mobilité. Les 2 sols présentent en effet des profils de teneurs totales en Zn, Pb et Cd contrastés, avec une rétention de la majeure partie des métaux exogènes dans l'horizon labouré en CA (entre 53% pour Zn et 92% pour Pb et Cd) et une incorporation nettement plus importante dans PP (40% du Zn seulement, 73% du Cd et 82% du Pb exogène sont aujourd'hui présent dans les 26 premiers cm). L'incorporation est significative jusqu'à 80 cm de profondeur sous prairie. A l'échelle des agrégats, l'activité biologique en PP conduit à l'occurrence de trois types de fractions impliquées dans la dynamique des métaux (agrégats de 50-100 μm, 2-20μm, et fraction <2μm), alors que pour CA, seules les fractions 2-20μm et <2μm semblent prioritairement impliquées dans leur rétention et extractabilité. L'analyse de la composition isotopique du Pb sur des échantillons de sol et des extraits EDTA, est un outil performant pour détailler la nature et l'incorporation du Pb exogène. Par cette technique analytique le Plomb exogène sous prairie se retrouve jusqu'à la base du profil et jusqu'à 60cm de profondeur dans le sol sous culture. Cette approche a permis de valider l'ensemble des résultats obtenus à partir des teneurs totales en métaux. Elle souligne la nécessité d'une prise en compte des paramètres pédologiques afin de garantir la représentativité des échantillons étudiés et autoriser une évaluation plus pertinente des risques environnementaux qu'à partir des seules teneurs totales en métaux.

Les effets de deux types de perturbations anthropiques sévères et ponctuelles (une perturbation physique et une contamination chimique) ont été étudiés sur les propriétés physico-chimiques et biologiques de sols prairiaux. La perturbation physique est engendrée par des travaux de terrassement important pour la création des pistes de ski. L'intensité des travaux conduit à un bouleversement de l'écosystème : la végétation pérenne est arrachée et la nature du sol totalement modifiée. La dégradation chimique est occasionnée par l'épandage d'effluents issus de déchets d'incinération sur une prairie de déprise agricole. Les déchets étudiés sont les mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM) et les résidus d'épuration de fumées d'incinération des ordures ménagères (REFIOM). L'évaluation de leur écocompatibilité est basée sur une approche dite en scénarios, c'est à dire de mise en situation des déchets. Nos travaux ont permis de préciser l'influence de la structuration physique du milieu (hétérogénéité physico-chimique et structurale des sols, structure et dynamique de la végétation) sur la réponse des activités et des communautés bactériennes aux perturbations. Les modifications observées dans les profils A-RISA et les profils de restriction des pools de gènes nifH, confirment une implication importante de la structure des sols et de la colonisation des racines, dans l'adaptation et la stratégie démographique des communautés bactériennes globales et fixatrices d'azote. Les modifications environnementales induites par les deux perturbations incitent le développement de communautés bactériennes à stratégie adaptative identique, mais de structure et de composition différentes. Les modifications des activités microbiennes (respiration, fixation d'azote et dénitrification) dévoilent, selon la perturbation, un dysfonctionnement de l'état physiologique de la cellule, de l'expression de l'activité enzymatique ou un déséquilibre dans les populations fonctionnelles. Nos travaux développent et suggèrent l'utilisation d'une démarche intégrant plusieurs échelles d'observation et de multiples indicateurs, pour appréhender la qualité des sols et évaluer l'influence de sa détérioration sur le fonctionnement des écosystèmes terrestres.