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Soil has the potential to sequester or to emit great amounts of CO2, since soil carbon stocks constitute the largest terrestrial reservoir of carbon. Land-use is among the main factors affecting the net storage or the net mineralization of soil organic carbon (SOC) and land-use policies are currently aiming to increase soil organic carbon stocks.However, adding labile sources of carbon to soil (e.g. more crop residues or manure) may alter the carbon cycle, increasing the microbial degradation of the existing SOC pools, a process called “priming effect” (PE). PE could significantly reduce the net storage of carbon and taking into account this effect into carbon storage models may alter their predictions.Land-use is one of the numerous constraints that influence PE, together with soil chemical, biological and physical properties, all of them are contributing to shape the chemical composition of the SOC pools. The objectives of this study are:- to conduct a fingerprint characterization of the chemical composition of soil organic matter using analytical pyrolysis coupled to gas chromatography and mass spectrometry;- to use pyrograms to decipher which soil chemical markers are the most relevant descriptors of the PE;- to relate those chemical markers to the different types of crop rotations.This approach will help to decipher the complex interactions of the PE descriptors and to relate PE intensity to specific land-uses for a determined area, identifying which land management is capable to reduce soil susceptibility to priming effect and to be more efficient in term of net SOC storage.With this purpose, soil samples from 88 agricultural farms within a 12 km2 water catchment in Brittany (France) were incubated in presence of a 13C labelled wheat litter to measure the PE. Data regarding soil chemistry, soil microbial diversity, crop rotation, land-use, and manuring obtained for the studied farms were coupled to pyrograms to select the most relevant descriptors of the priming effect.Our results showed that:- the inclusion of grassland into crop rotation reduce the susceptibility of soils to PE, but only if grassland is maintained for an adequate period of the rotation time;- although PE is a microbial process, only a marginal part of its total variance is assigned to both richness and evenness of microbial communities;- the intensity of PE is correlated with the concentration of condensed aromatic compounds in soil water extracts, identified with excitation-emission fluorescence spectroscopy;- the intensity of the PE decreases with the molecular complexity of the soil organic matter assessed with pyrolysis coupled to gas chromatography and mass spectrometry.Disclosure of Interest: None declared

International audience

National audience

National audience; Soil Microbial communities play a major role in soil fertility and are important as bioindicators to evaluate the impacts of agricultural practices on soils. The challenge is to promote their use in order to support / accelerate innovation by proposing to farmers the tools necessary to assess the impacts of practice modifications on the soil microbial composition before implementing and validating them. The goal of this thesis is to characterize spatial and temporal dynamics of soil microbial communities at the scale of an agricultural landscape in order to create models and propose a Decision Support Instrument (DSI) for stakeholders in the agricultural communities. This will use a multi-disciplinary approach combining microbial ecology, environment assessment, Computer analysis and modeling, associated to a participatory approach which effectively mobilize stakeholders’ knowledge (scientists, agricultural advisors and growers). This study will be based on data collected in Fénay agricultural landscape (1200 ha, Dijon, 21, France) where soil microbial communities were characterized in 2011 and 2016 and farming practices are known. The genericity of the model will be evaluated on the experimental network and scientific watch data which covers a large pedological diversity with the same methodology that was used for Fénay landscape.

International audience; 1.Environmental microbial communities are now widely studied using metabarcoding approaches, thanks to the democratization of high‐throughput DNA sequencing technologies. The massive number of reads produced with these technologies requires bioinformatic solutions to be treated. A key step in the analysis is to cluster reads into Operational Taxonomic Units (or OTUs) and thus reduce the amount of data for downstream analyses. Due to the important impact of the clustering method on the quantity and quality of OTUs, finding an equilibrium between the reliability and time‐consuming nature of the chosen strategy is a real challenge. The present article proposes a new post‐clustering tool called ReClustOR aimed at improving the stability and reliability of OTUs whatever the initial clustering method.2.We compared several clustering methods: a homemade de novo method, VSEARCH, Swarm, and ReClustOR associated with these three clustering methods, and the ESV definition, using two datasets (a simulated one and an environmental one). All methods were analyzed for their ability to efficiently describe microbial diversity in terms of alpha‐diversity, beta‐diversity and phylogeny.3.Dataset analysis showed that post‐clustering with ReClustOR improved OTU detection not only in terms of diversity, but also in terms of reliability and stability as compared to the initial clustering methods. More precisely, the post‐clustering step improved the congruence of the results (alpha‐diversity, beta‐diversity, composition) whatever the initial clustering method. Moreover, ReClustOR, by defining a database of centroids, precludes the need to re‐cluster all the reads each time when new reads are generated.4.ReClustOR is a new post‐clustering method that overcomes problems (OTU stability and reliability) associated with classical clustering methods and thereby increases the quality and the congruence of the reconstructed OTUs. Moreover, the OTU database defined with ReClustOR can be used as a reference gradually enriched by merging new studies and samples. In this way, huge datasets (e.g. the Earth Microbiome Project or the Tara Oceans project) can be used as references for other projects within their range of application, and increase the quality of comparisons among studies and datasets.

National audience; Although land use drives soil bacterial diversity and community structure, littleinformation about the bacterial interaction networks is available. Here, we investigatedbacterial co-occurrence networks in soils under different types of land use (forests, grasslands,crops and vineyards) by sampling 1798 sites in the French Soil Quality Monitoring Networkcovering all of France. An increase in bacterial richness was observed from forests tovineyards, whereas network complexity respectively decreased from 16,430 links to 2,046.However, the ratio of positive to negative links within the bacterial networks ranged from 2.9 inforests to 5.5 in vineyards. Networks structure was centered on the most connected genera(called hub), which belonged to Bacteroidetes in forest and grassland soils, but toActinobacteria in vineyard soils. Overall, our study revealed that soil perturbation due tointensive cropping reduces strongly the complexity of bacterial network although the richness isincreased. Moreover, the hub genera within the bacterial community shifted from copiotrophictaxa in forest soils to more oligotrophic taxa in agricultural soils.

Soil microbial communities play a major role in soil fertility and are important as bioindicators to evaluate the impacts of agricultural practices on soils. The challenge is to promote their use in order to support / accelerate innovation by proposing to farmers the tools necessary to assess the impacts of practice modifications on the soil microbial composition before implementing and validating them. The goal of this thesis is to characterize spatial and temporal dynamics of soil microbial communities at the scale of an agricultural landscape in order to create models and propose a Decision Support Instrument (DSI) for stakeholders in the agricultural communities. This will use a multi-disciplinary approach combining microbial ecology, environment assessment, Computer analysis and modeling, associated to a participatory approach which effectively mobilize stakeholders’ knowledge (scientists, agricultural advisors and growers). This study will be based on data collected in Fénay agricultural landscape (1200 ha, Dijon, 21, France) where soil microbial communities were characterized in 2011 and 2016 and farming practices are known. The genericity of the model will be evaluated on the experimental network and scientific watch data which covers a large pedological diversity with the same methodology that was used for Fénay landscape.

Battle Karimi est post-doctorante dans l’UMR Agroécologie à l’INRA de Dijon et s’intéresse à l’écologie des communautés microbiennes. Elle a intégré l’équipe de recherche Biocom en 2016 afin d’analyser l’ensemble des données environnementales et microbiologiques issues du RMQS (Réseau de Mesures de la Qualité des Sols) et de les valoriser sous la forme du présent ouvrage. Elle a participé à la rédaction et à la mise en forme de la majeure partie de l’atlas, et a coordonné son avancement au sein de l’équipe d’auteurs.Nicolas Chemidlin-Prévost Bouré est maître de conférences en biologie des sols à AgroSup Dijon et membre de l’UMR Agroécologie. Spécialisé en écologie des communautés microbiennes de sol, il s’intéresse particulièrement à la biogéographie des micro-organismes, c’est-à-dire à leur distribution dans l’espace et dans le temps en lien avec les facteurs de l’environnement.Samuel Dequiedt est ingénieur d’étude à l’INRA de Dijon dans l’UMR Agroécologie.Expert dans la gestion des données et les analyses statistiques, il intervient dans les projets portant sur l’écologie microbienne à grande échelle (RMQS, paysages agricoles, etc.). Travaillant en collaboration avec les agriculteurs et les professionnels, il a acquis une expertise dans le transfert et la vulgarisation des connaissances sur l’écologie des micro-organismes et les outils de diagnostic de la qualité des sols.Sébastien Terrat est maître de Conférences à l’université de Bourgogne-Franche-Comté et membre de l’UMR Agroécologie. Spécialisé en écologie microbienne du sol et en bio-informatique,Lionel Ranjard est directeur de recherche à l’INRA de Dijon dans l’UMR Agroécologie. Il est spécialiste en écologie microbienne du sol et a coordonné depuis 2006 différents projets (ANR, ADEME, France Génomique, Eu) qui ont permis de développer la thématique de biogéographie microbienne par l’application des outils de métagénomique du sol sur le RMQS. Il a coordonné la publication de l’ouvrage avec la maison d’éditions Biotope.; International audience; Les sols abritent des communautés vivantes qui dépassent nos capacités de perception, par leur taille microscopique, mais aussi par leur incroyable foisonnement?: un seul gramme de sol peut contenir plusieurs milliards de bactéries et plusieurs millions de champignons?! Dans ce même gramme de sol, on peut distinguer entre 100?000 et un million d'espèces de bactéries... Rien dans notre environnement quotidien, si ce n'est un ciel étoilé, ne nous prépare à une pareille abondance et une telle diversité. Les chercheurs spécialistes de l'écologie microbienne de l'unité mixte de recherche " Agroécologie ", rattachée à l'INRA Bourgogne-Franche-Comté, ont réalisé un inventaire des communautés bactériennes des sols de France. Basé sur les techniques les plus en pointe de séquençage d'ADN, ce travail a débouché sur la réalisation de cet atlas qui nous offre un panorama de ces communautés bactériennes, nous sensibilisant à leur importance dans la qualité et la fertilité des sols. Un ouvrage unique tant par le sujet traité, que par des représentations originales qui nous permettent d'appréhender le monde bactérien des sols.

National audience

Les propriétés des sols déterminent notre capacité à produire des biens et des services en quantité et en qualité. Dans ce contexte, la composante microbienne des sols occupe une place prépondérante de part son abondance et son extrême diversité : on estime qu’un gramme de sol contient 109 bactéries et 105 champignons, pour environ 106 espèces bactériennes et 103 à 104 espèces de champignons. Cette diversité taxonomique des microorganismes du sol supporte une extraordinaire diversité fonctionnelle qui leur confère un rôle déterminant dans le fonctionnement du sol tant qualitativement (cycles biogéochimiques, structure du sol ; dégradation des composés exogènes, régulation biologique) que quantitativement, cette diversité déterminant aussi l’intensité et la stabilité des fonctions considérées. Néanmoins, l’utilisation intensive des sols les soumet à des pressions croissantes conduisant à la dégradation de cette ressource naturelle dont les effets se ressentent aujourd’hui, notamment au niveau agricole. Dans ce contexte, l’enjeu est d’être en mesure d’utiliser au mieux les communautés microbiennes des sols au regard de leur importance quantitative et qualitative. Ceci nécessite de mieux comprendre les déterminants de la diversité des communautés microbiennes des sols ; et de diffuser les connaissances et les outils de gestion auprès des acteurs de terrain, en particulier du monde agricole.En m’appuyant sur des approches à différentes échelles spatiales (Territoire national et paysage agricole) et de métagénomique environnementale, j’ai pour objectifs de mieux comprendre la biogéographie des communautés microbiennes des sols en les cartographiant et en identifiant les processus et les filtres environnementaux déterminant leurs variations. Ceci a permis de mettre en évidence que l’abondance des microorganismes du sol, la richesse bactérienne (diversité ) et la structure des communautés bactériennes (diversité ) des sols sont toutes distribuées de manière hétérogène et structurée spatialement à différentes échelles : le territoire national et le paysage agricole . Ceci suggère également que les communautés bactériennes sont structurées par au moins deux processus non-exclusifs : la sélection environnementale et la dispersion. La sélection environnementale met en jeu les caractéristiques physico-chimiques du sol (pH, texture du sol, teneur en C) et l’utilisation du sol ; mais aussi l’hétérogénéité environnementale via la diversité et la configuration spatiale des habitats dans la mosaïque paysagère. Ces apports fondamentaux mettent aussi en avant la diversité des interactions entre taxons au sein des communautés microbiennes et l’acquisition massive de données ouvre la perspective de mieux les comprendre. Ces recherches fondamentales ont aussi une sortie plus finalisée et de transfert. Elles démontrent que les communautés microbiennes des sols sont de bons bioindicateurs et permettent de développer des outils d’évaluation d’impact des pratiques agricoles. Ces outils ont été démontrés opérationnels pour les acteurs du monde agricole et transférés dans le cadre de projets de recherche participative.Pour amplifier cette dynamique, je poursuis mes travaux pour mieux comprendre la dynamique spatio-temporelle des communautés microbiennes des sols afin de les modéliser et de transférer ces outils auprès des utilisateurs des sols pour favoriser une gestion durable des sols.

International audience; Microorganisms are extremely abundant and diverse in soils. Their huge diversity is central in soil functioning regarding the diversity of functions it supports (mineralization, detoxification, stability of soil…) and is more and more studied, especially in a context of increasing pressure on soil resources. Conversely to macroorganisms whose distribution on a wide scale has been studied for over a century, spatial scaling and determinism distribution of soil microorganisms on nationwide scale still needs to be documented, notably to decipher the environmental filters shaping these communities. communities were investigated at the scale of France to characterize their distribution, understand Over ten years, the soil microbial the ecological processes and the underlying environmental filters shaping their distribution, and predict their abundance and their biodiversity. This long-term study was based on the French Soil Quality Monitoring Network (2200 sites, RMQS), which is representative of soil and land-use diversity in France. On each RMQS site, soil microbial communities were investigated for their biomass, richness (bacteria and fungi), community composition and relative abundance of each taxa, notably by means of high-throughput sequencing techniques. Mapping these characteristics provided the first extensive referentials on soil microbial communities, demonstrating their heterogeneous and non-random distribution at the scale of France into biogeographical patterns (radius from 40 to 260 km). Examining the turnover of soil microbial community composition demonstrated it was similar for micro- and macroorganisms, conversely to standard postulates. This turnover was supported by two non-exclusive environmental selection and limited dispersal. Whatever the soil microbial characteristic (biomass, richness, community composition, taxa relative abundance), it was mainly determined by soil characteristics and land-use but the filters and their hierarchy changed with the characteristic considered. Based on these referentials; models were developed to predict soil microbial diversity over the whole France; and, for the first time, 16 microbial habitats were delineated according to their specific bacterial community and environmental context (soil parameters, land use, climate), and characterized for their bacterial interaction network. Gathered into the French Atlas of Soil bacteria, these findings support innovative tools to diagnose soil microbial quality.

Les propriétés des sols déterminent notre capacité à produire des biens et des services en quantité et en qualité. Dans ce contexte, la composante microbienne des sols occupe une place prépondérante de part son abondance et son extrême diversité : on estime qu’un gramme de sol contient 109 bactéries et 105 champignons, pour environ 106 espèces bactériennes et 103 à 104 espèces de champignons. Cette diversité taxonomique des microorganismes du sol supporte une extraordinaire diversité fonctionnelle qui leur confère un rôle déterminant dans le fonctionnement du sol tant qualitativement (cycles biogéochimiques, structure du sol ; dégradation des composés exogènes, régulation biologique) que quantitativement, cette diversité déterminant aussi l’intensité et la stabilité des fonctions considérées. Néanmoins, l’utilisation intensive des sols les soumet à des pressions croissantes conduisant à la dégradation de cette ressource naturelle dont les effets se ressentent aujourd’hui, notamment au niveau agricole. Dans ce contexte, l’enjeu est d’être en mesure d’utiliser au mieux les communautés microbiennes des sols au regard de leur importance quantitative et qualitative. Ceci nécessite de mieux comprendre les déterminants de la diversité des communautés microbiennes des sols ; et de diffuser les connaissances et les outils de gestion auprès des acteurs de terrain, en particulier du monde agricole.En m’appuyant sur des approches à différentes échelles spatiales (Territoire national et paysage agricole) et de métagénomique environnementale, j’ai pour objectifs de mieux comprendre la biogéographie des communautés microbiennes des sols en les cartographiant et en identifiant les processus et les filtres environnementaux déterminant leurs variations. Ceci a permis de mettre en évidence que l’abondance des microorganismes du sol, la richesse bactérienne (diversité ) et la structure des communautés bactériennes (diversité ) des sols sont toutes distribuées de manière hétérogène et structurée spatialement à différentes échelles : le territoire national et le paysage agricole . Ceci suggère également que les communautés bactériennes sont structurées par au moins deux processus non-exclusifs : la sélection environnementale et la dispersion. La sélection environnementale met en jeu les caractéristiques physico-chimiques du sol (pH, texture du sol, teneur en C) et l’utilisation du sol ; mais aussi l’hétérogénéité environnementale via la diversité et la configuration spatiale des habitats dans la mosaïque paysagère. Ces apports fondamentaux mettent aussi en avant la diversité des interactions entre taxons au sein des communautés microbiennes et l’acquisition massive de données ouvre la perspective de mieux les comprendre. Ces recherches fondamentales ont aussi une sortie plus finalisée et de transfert. Elles démontrent que les communautés microbiennes des sols sont de bons bioindicateurs et permettent de développer des outils d’évaluation d’impact des pratiques agricoles. Ces outils ont été démontrés opérationnels pour les acteurs du monde agricole et transférés dans le cadre de projets de recherche participative.Pour amplifier cette dynamique, je poursuis mes travaux pour mieux comprendre la dynamique spatio-temporelle des communautés microbiennes des sols afin de les modéliser et de transférer ces outils auprès des utilisateurs des sols pour favoriser une gestion durable des sols.

Ce numéro est constitué d’articles issus du colloque «De la connaissance de la biologie des sols et de ses fonctions, à son pilotage » organisé en partenariat avec l’Ademe et l’AFB, le 18 octobre 2018 à Dijon.; Soil microorganisms are key players of the numerous functions and services provided by soil and moreglobally of the environment quality and plant productivity. Despite their pivotal role, our knowledge aboutthe diversity and composition of soil microbial communities is relatively poor as well as the impact ofland use on these communities. One of the promising strategy to fill this gap of knowledge aims atassessing soil microbial community on a large set of soils by using the recently developed moleculartools allowing the high throughput characterization of microbial diversity. In France, such an initiativehas been conducted on the French Soil Quality Monitoring Network (Réseau de Mesures de la Qualitédes Sols, RMQS in French), which has allowed the significant improvement of our understanding aboutthe ecological processes regulating soil microbial diversity and about the impact of the different landuses; Les microorganismes du sol sont les acteurs clés de nombreuses fonctions et services qui sont à labase de la qualité du sol et de son rôle dans la qualité de l’environnement mais aussi dans sa capacitéà supporter une production végétale. Malgré ce rôle clé, nos connaissances sur la diversité et lacomposition des communautés microbiennes ainsi que l’impact des modes d’usages des sols sur cescommunautés restent encore très incomplète. Une approche pour palier à ce manque deconnaissances est d’étudier ces communautés microbiennes à grande échelle sur un grand nombre desols et ceci grâce aux développements récents d’outils moléculaires qui permettent l'analyse en hautdébit de la diversité microbienne. En France, une étude de ce type a été mené sur les sols du Réseaude Mesures de Qualité des Sols (RMQS) ce qui a permis d’améliorer significativement nosconnaissances sur les processus impliqués dans la régulation de la diversité des communautésmicrobiennes et de mieux évaluer l’effet du mode d’usage des sols. De plus, cela a aussi permisd’élaborer le premier référentiel sur la diversité microbienne des sols français avec pour application ledéveloppement d’un diagnostic sur la qualité microbiologique des sols.

International audience; Preservation and sustainable use of soil biological communities represent major challenges in the current agroecological context. Indeed, most of soil ecosystem services results from biological functions particularly driven by taxonomic and functional assemblages of microbiological communities (i.e. nutrient cycling, soil aggregation, depollution, etc.). Consequently, soil microbial communities are logical candidates as effective indicators of soil quality and sustainability. But, good biological indicators must be associated with references that encompass an operating range of measured values that allow performing the desired diagnosis. Even if numerous studies have focused on soil microbial communities over the last two decades, due to the variety of ecosystems, sampling designs and methods, we still lack reference databases and diagnosis tools for the robust evaluation of agricultural practices impact on soil microbial communities To reach this goal, we used an extensive set of samples originated from the French Soil Quality Monitoring Network (RMQS). This monitoring network is based on a 16-km regular grid across the 550,000 km2 French territory representative of its pedoclimatic diversity. All sites have been geo-positioned with a precision

Ce numéro est constitué d’articles issus du colloque «De la connaissance de la biologie des sols et de ses fonctions, à son pilotage » organisé en partenariat avec l’Ademe et l’AFB, le 18 octobre 2018 à Dijon.; National audience; The biological management of soils is a cornerstone for agriculture to reach agroecology. Diagnosis tools have been developed and validated over the past decade through participative research approaches merging researchers and stakeholders. Today, these tools are dedicated to evolve. Validating new bioindicators will allow a finer description of soils, the massive acquisition of biological data will allow the development of predictive models to diagnose the impact of agricultural practices and of synthesis indicators to evaluate, for example, the sanitary state of soils. Nevertheless, this evolution will have to be associated to the estimation of the economic gain related to the biological management of soils. The development of participative research networks involving researchers and farmers will be a leverage to reach these goals and will allow the co-construction of decision tools adapted to their needs together with the agricultural advisory adapted to these new tools and to the goals of farmers.; Le pilotage biologique des sols représente un enjeu dans la transition agroécologique. Ces dernières années, des outils de diagnostic ont été développés et validés par des actions de recherche participative alliant acteurs de la recherche et acteurs du monde agricole. Aujourd’hui, ces outils d’évaluation sont voués à évoluer. La validation de nouveaux biodindicateurs permettra de mieux décrire le sol ; l’acquisition massive de données biologiques permettra de développer des modèles prédictifs pour le diagnostic d’impact des pratiques agricoles et des indicateurs de synthèse tels qu’un indicateur d’état sanitaire. Néanmoins, cette évolution doit se faire en parallèle d’une évaluation du gain économique lié au pilotage biologique des sols. Le développement de réseaux de recherche/recherche et développement participatifs constituera un bras de levier pour répondre à ces enjeux et permettra de co-constuire avec les acteurs du monde agricole des Outils d’Aide à la Décision associés à un conseil agronomique adapté.

SPE EA BIOME GENOSOL INRA AGROSUP UB; International audience

Soil ecosystem is one of major reservoirs of microbial diversity on our planet. Many biological processes and interactions take place in soil, contributing to a considerable number of ecosystem services. Recent methodological advances, e.g. high throughput sequencing, provide an extensive knowledge on soil microbial communities in terms of diversity and composition. Thanks to these technological advances, numerous studies have investigated the variation of diversity indices and taxonomic composition of microbial communities according to changes in environmental conditions. However, estimates of microbial diversity through diversity metrics calculation such as Shannon, richness, evenness indices, etc, or determination of taxonomic composition through analysis of high throughput sequencing datasets do not provide information about interactions between community members, despite the importance of these interactions for community activity. In this context, the analysis of biotic interactions between microbial taxa is emerging in the field of environmental microbiology. First developed for the study of interactions between macroorganisms, the so-called “network approach” appears as a highly promising tool to better decipher the key role of microbial communities in soil ecology. In this presentation, we evaluate the advantages and the drawbacks of co-occurrence network approach to apprehend the microbial community modifications in response to environmental changes. We highlight that the connectance and the average degree of networks vary from 10 to 150% in response to moderate or chronic perturbations when microbial diversity remains stable. More precisely, our presentation is based on several applications revealing the sensitivity of microbial networks and associated metrics to detect changes in microbial communities such as: - Studies on a wide spatial scale (French territory) that highlight the significant influence of the level of anthropization (i.e. land use of soils) on the complexity of microbial networks - Assessment of the temporal dynamic of microbial network consecutively to organic matter addition that highlight a resilience of the network properties after strong changes occurring during the first steps of decomposition - Determination of the link between network metrics and community activity in terms of soil organic matter decomposition Altogether, our results evidence that microbial co-occurrence networks are ecological, operational and integrative bioindicators of ecosystem quality and functioning.

Dans un contexte de transition agroécologique, le projet Agrinnov a permis de valider un tableau de bord d’indicateurs analytiques de la qualité biologique des sols agricoles permettant aux agriculteurs d’appréhender l’impact de leurs pratiques. Le projet AgrInnov a amené des chercheurs et des agriculteurs à collaborer. En parallèle du tableau de bord (comprenant des indicateurs de faune du sol, de microbiologie et agronomiques), des formations sur la biologie des sols ont été élaborées ainsi qu’un mode opératoire de transfert. Les formations et le tableau de bord ont été déployés sur un réseau national de plus de 250 fermes en grande culture et en viticulture. D’un point de vue scientifique, il a été démontré que moins de 10% des parcelles testées étaient dans un état critique en termes de biologie du sol ce qui est encourageant sur la qualité des sols agricoles, même si il faudrait développer leur surveillance sur un plus grand nombre de fermes et de systèmes de production afin d’avoir un diagnostic plus exhaustif et représentatif. D’un point de vue opérationnel, plus de 97% des agriculteurs ont suivi le projet jusqu’au bout avec un fort investissement de leur part. Par conséquent, le projet AgrInnov a fait la démonstration opérationnelle de l’application et de l’appropriation par les agriculteurs des nouveaux outils de diagnostic de la qualité des sols émanant directement de la recherche, Within a context of agroecological transition, the Agrinnov project validated a set of indicators of the biological quality of agricultural soils to enable farmers to grasp the impact of their practices. AgrInnov project brought researchers and farmers to work together. To accompany the set of indicators of soil fauna, microbiology and agronomy, training sessions on soil biology have also been implemented together with an appropriate transfer procedure. The training sessions and the set of indicators were spread on a national network of more than 250 field-crop and viticulture farms. From an operational viewpoint, more than 97% of the farmers invested heavily in the project and stayed involved throughout Cannavacciulo M. et al. 42 Innovations Agronomiques 55 (2017), 41-54 the project. From a scientific viewpoint, less than 10% of the tested plots were assessed to be in a critical state in terms of soil biology, which is encouraging on agricultural soil quality, even though the monitoring should be developed on a broader number of farms and production systems in order to have a more exhaustive and representative diagnosis. Thus the AgrInnov project demonstrated the application and adoption by the farmers of new research-based tools for diagnosing soil quality.

L’Observatoire pérenne de l’environnement (OPE) de l’Andra a mis en œuvre depuis 2007 un réseau d’inventaires et d’observations à long terme des différents milieux de l’environnement sur un territoire de 240 km2 dans les départements de Meuse et de Haute-Marne. Un réseau de suivi de la qualité des sols a ainsi été mis en place selon un maillage systématique, conduit à l’échelle du paysage sur une grille de 1,5 km x 1,5 km, en suivant le protocole national d’échantillonnage et d’analyse du Réseau de Mesures de la Qualité des Sols (RMQS). L’objectif du réseau de suivi de la qualité des sols de l’OPE est d’établir un état de référence consistant à caractériser les sols en termes pédologique, physico-chimique et biologique, de cartographier ces propriétés et d’identifier les déterminants des structures spatiales observées, d’organiser le suivi de ces paramètres à long terme et de prévoir des évolutions possibles face à différents scénario. Pour établir l’état de référence, des observations et des prélèvements d’échantillons ont été effectués entre 2009 et 2012 sur un total de 127 sites dont 57 disposaient d’une fosse pédologique, selon les modes opératoires du RMQS. Les échantillons de sols ont été préparés par le Conservatoire européen d’échantillons de sols de l’INRA d’Orléans puis analysés par le Laboratoire d’analyses de sols de l’INRA d’Arras (propriétés physico-chimiques : texture, carbone, pH, calcaire, azote, CEC, phosphore assimilable, cations échangeables et éléments majeurs totaux) et la plateforme Génosol de l’INRA de Dijon (structure des communautés microbiennes). Toutes les données environnementales et pédologiques ont été rassemblées et harmonisées dans un entrepôt de données spatialisées afin d’être rendues interopérables et documentées. Afin de comprendre la distribution spatiale de la diversité pédologique et des micro-organismes telluriques à l’échelle du paysage (et les facteurs qui la pilotent) des méthodes de cartographie numérique ont été mises en œuvre. Des analyses en composantes principales (ACP) sous contraintes spatiales ont été couplées à des méthodes de fouille de données et de géostatistiques (krigeage universel). Les ACP ont été réalisées sur trois matrices différentes regroupant respectivement les données pédologiques, les communautés bactériennes et les communautés fongiques toutes deux caractérisées par les empreintes moléculaires issues des analyses de type ARISA. Les trois premiers axes des ACP ont été mis en relation avec des covariables dont la couverture spatiale est exhaustive sur la zone d’étude. Malgré une relative homogénéité, les propriétés physico-chimiques des sols se distribuent selon la nature géologique et pédologique de la zone ainsi que selon la géomorphologie du paysage (MNA et ses dérivées) et l’occupation du sol. La structure génétique des communautés bactériennes et fongiques présente des structures spatiales moyennement marquées à l’échelle du paysage, qui s’organisent selon des structures hydrologiques (fond de vallon, distance au plus proche court d’eau), la morphologie du relief (rugosité des pentes) et l’occupation du sol. Ces résultats confirment qu’il est possible d’identifier et de hiérarchiser les filtres environnementaux qui pilotent les diversités pédologique et biologique à l’échelle d’un paysage.

EA SPE BIOME GENOSOL UB UB Agrosup EA SPE BIOME GENOSOL UB UB AgrosupEASPEBIOMEGENOSOLUB UB Agrosup; Even though recent studies have clarified the influence of environmental filters on bacterial community diversity, those constraining bacterial populations variations remain unclear. In consequence, our ability to understand the ecological attributes of soil bacteria and to predict microbial community response to environmental stress is therefore limited. Here, we characterized the bacterial community composition and the various bacterial taxonomic groups constituting the community across the French country, by using a 16x16 km systematic grid representing 1825 sites to precisely decipher their spatial distribution and drivers at this scale. The bacterial and archaeal community composition was characterized by applying 16S rRNA gene pyrosequencing directly to soil DNA from samples. Geostatistics tools were used to identify the distribution patterns of bacterial composition at the national scale. Analysis of variance was used to estimate the amount of variation explained by soil parameters and land management for each bacterial taxa in order to determine the major processes shaping bacterial populations and community composition. This study could provide valuable clues about the ecological behavior of soil bacterial and archaeal taxa at a wide scale and could be useful for developing sustainable strategies of land management.

International audience

EABIOmEAGROSUPINRA; Bacterial "social" network in french soils : a Metagenomics insight. Sfécologie-2016, International Conference of Ecological Sciences

SPE EA Pôle BIOME The Atlas is divided in 8 chapters covering all the aspects of soil biodiversity: - Chapter I: The soil habitat - Chapter II: Diversity of soil organisms - Chapter III: Geographical and temporal distribution - Chapter IV: Ecosystem functions and services - Chapter V: Threats - Chapter VI: Interventions - Chapter VII: Policy, education and outreach - Chapter VIII: Conclusions Soil biodiversity experts from all over the world are involved in the project aiming at the creation of a reference publication not only for soil biodiversity researchers but also policy makers and general public.; International audience; The Global Soil Biodiversity Initiative (GSBI) and the Joint Research Centre (JRC) of European Commission announce the writing of the Global Soil Biodiversity Atlas (GSBA) in the frame of the Global Soil Biodiversity Assessment. The Atlas is a series of amazing photos, maps, charts, statistics, and shared information that scientists, educators, policy makers, and non-specialists alike can use as a toolkit for knowing and understanding soil biodiversity globally.

SPE ECOLDUR

National audience; Soil over-exploitation for the development of intensive agriculture and industrialization has led to a significant erosion of biodiversity. Given the importance of soil biota for the delivery of many of the ecosystemic services, it becomes crucial to provide indicators and standards to soil users allowing them assessing soil biological quality and quantifying the impact of human activities. Among soil organisms, microorganisms (bacteria and fungi) are the most important in terms of density (106-109 individuals/g soil), diversity (103-106 species/g soil), and involvement in soil functioning. Consequently, the biological status of the soil depends closely on the properties of the indigenous microbial communities. Microbial indicators (density, diversity, activity) have been developed and standardized from the research conducted in environmental microbiology and they must now be transferred and made operational. To date, one missing step to develop soil biological diagnostic is the establishment of the standards needed for the robust interpretation of these bioindicators. With this goal, we developed a mathematical strategy to provide the standards for the interpretation of microbial abundance (i.e. molecular microbial biomass) and diversity (i.e. richness and evenness), which are two of the most recognized indicators of soil quality. For this, we exploited the thousands microbial and environmental data obtained from the French Soil Quality Monitoring Network (RMQS), which covers the whole environmental variability of French territory to develop a predictive model of microbial bioindicators according to soil pedo-climatic conditions. Technically, we developed statistical polynomial models to predict the natural range of variations of soil molecular microbial biomass and diversity. These models are innovative tools providing optimal value of microbial biomass and diversity for a given pedoclimatic condition, which must be compared with measured data to allow a robust diagnostic of soil quality. On the other hand, these models may provide more cognitive insights by their ability to evaluate the response of microbial community to pedoclimatic variations.

International audience; Soil microorganisms are one of the most abundant and diverse living organisms on earth. The environmental filters shaping soil microbial community abundance and assembly were studied through spatial approaches at different scales during the last decade without a consensus: similar environmental filters were involved in shaping microbial community at different spatial scales but also particular filters prevailed at particular spatial scales. In this context, it is now crucial to investigate multiple spatial scales simultaneously to determine with genericity: i) which filter(s) for which scale(s); and ii) the relative influence of environment vs human activities on soil microbial diversity across scales. We characterised soil microbial diversity and abundance (pyrosequencing and DNA yield) at different spatial scales: microscale (μm²), plot scale (m²), landscape scale (km²), regional scale (hundreds of km2) and territory scale (>100,000 km²). The sampling strategy involved multiple systematic sampling grids sharing sampling sites representing several tens, hundreds and thousands of soils samples for plot to territory scales, respectively. Samples from the plot scale were fractionated for their micro- and macroaggregates to investigate the microscale. Soil physico-chemical, land-use and climatic characteristics were described and used in a variance partitioning approach. In parallel, taxa-area relationship (TAR) was calculated for each scale to better evaluate the microbial community diversity turnover and the processes involved. Significant TAR were observed at every spatial scale, highlighting the heterogeneous distribution of soil bacterial communities. At each scale, environmental selection was the main process shaping soil bacterial communities, essentially by means of pH, SOC, C:N and landuse, but habitat size and soil texture were strongly involved at particular spatial scales. Interestingly, land-use (human activities) was more important than soil characteristics in shaping soil microbial communities at the landscape scale, highlighting that land-use changes are a leverage to manage these communities at this scale.

EA SPE GenoSol EcolDur; National audience; Les microorganismes (bactéries, archées et champignons) sont les organismes les plus abondants et les plus diversifiés de la matrice sol. Ils représentent un réservoir encore largement méconnu et presque infini de ressources génétiques, fortement impliqué dans le fonctionnement biologique du sol et plus largement dans la plupart des services écosystémiques fournis par ce sol. Malgré ce rôle central dans le fonctionnement des écosystèmes, nos connaissances sur la diversité génétique, taxonomique et fonctionnelle de ces microorganismes restent limitées à ce jour. Ceci s’explique essentiellement par des difficultés techniques pour accéder à ces organismes de petites tailles, qui sont localisés dans des microenvironnements au sein d’une matrice hétérogène comme le sol mais aussi par notre incapacité à caractériser et à résoudre une ressource génétique aussi complexe (plusieurs milliards d’individus par gramme de sol regroupant plusieurs millions d’espèces selon les dernières estimations). Depuis une vingtaine d’années, le développement des techniques de biologie moléculaire a permis l’avènement de certains outils en écologie moléculaire permettant d’aborder la notion de communauté microbienne dans sa dimension quantitative (abondance) et qualitative (diversité et fonctionnalité). Récemment, les techniques de séquençage massif sont au centre des débats méthodologiques mais aussi scientifiques pour évaluer leur capacité à résoudre la diversité taxonomique des communautés microbiennes ainsi que leurs potentialités génétiques. Dans ce contexte, la plateforme GenoSol, créée en 2008, centre de ressources biologiques unique en France et en Europe, dédiée à la conservation et à l’analyse des ressources génétiques des communautés microbiennes, s’est lancée dans ce débat technique et a relevé le challenge méthodologique de standardiser et de « routiniser » cette méthodologie afin de pouvoir réellement aborder la diversité microbienne des sols grâce à des inventaires taxonomiques microbiens. La première étape a donc été d’évaluer les différentes étapes nécessaires aux approches de séquençage massif afin d’optimiser cette technique (extraction ADN du sol, effet MID, optimisation PCR, etc…). Dan un second temps, différents exemples d’applications de la technique de séquençage massif pour évaluer la diversité microbienne des sols seront présentés dans un contexte d’évaluation environnementale des pratiques agricoles (travail du sol, amendements organiques, inter-culture…) mais aussi d’un point de vue plus fondamental (réponse des communautés aux changements climatiques, stress hydrique…).

Here, soil bacterial diversity was studied at the European scale, under various environmental conditions (soil physico-chemical properties, climate, land use) in order to: (1) characterize the spatial distribution of this diversity and (2) identify and rank the environmental factors structuring bacterial diversity in European soils. Thus, 81 sites were selected along a transect spread across 11 European countries. Sites were selected on the basis of soil, climate and land use maps (Joint Research Council, LUCAS - land cover survey). For each site, one composite soil sample (5 soil cores) was taken, except for 17 sites in which a pseudo-triplicate sampling strategy was applied. A total of 115 soil samples was characterized regarding their physicochemical and microbial properties. After microbial DNA extraction, pyrosequencing of 16S rRNA genes was performed to investigate soil bacterial richness, evenness, diversity (H’) and community structure. Along this European transect, a significant turnover of soil microbial community composition was observed, highlighting that they are distributed following non-random spatial patterns. Bacterial richness ranged from 653 to 1931 OTUs (95% similarity level), evenness ranged from 0.6 to 0.8, and H’ from 4.0 to 6.2. A variance partitioning approach demonstrated that bacterial richness was mainly determined by soil texture and pH, whereas bacterial evenness and H’ were first driven by land use and secondly by soil texture and pH. Land use, total C, pH and texture equivalently affected soil bacterial community structure. For soil bacterial richness, evenness, diversity and community structure, climatic factors were never significant, while remaining spatial autocorrelation was found. Soil bacterial community structure was also influenced by latitude. Altogether, this study helped to estimate the range of variation for bacterial richness, evenness and diversity; identify their distribution patterns and understand the environmental factors driving bacterial communities at the European scale.