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Despite the possible mitigation of carbon emissions by favoring carbon transfer to terrestrial carbon sinks, little is knownabout the capacity of different crop genotypes to enhance soil carbon sequestration. We hypothesize that carbon sequestrationpotential linked to old wheat varieties (released before 1960) is higher than the one linked to modern ones while old varietiesare known to develop bigger and deeper root systems. Moreover, modern varieties are often cultivated using syntheticchemical inputs known to modify soil carbon dynamics. We conducted a field experiment by cultivating four modern andfour old wheat varieties, with and without chemical inputs (nitrogen, herbicide and fungicide), in Calcaric Cambisolconditions. After root and soil sampling, root morphology was assessed by image analysis, whereas potential catabolicactivities by soil microbial communities was assessed by MicroResp ™ measurements. Additionally, CO2 emissionsmeasurements were done by incubating soil and roots from each agronomic modality. Results suggest that the genotype (oldversus modern varieties) did not affect root traits nor substrates respiration, but the soil from old variety modalities released6% more CO2 than the one from modern ones. Application of inputs did not affect root traits, but increased soil microbialrespiration by 11%. Inputs also increased the respiration of citric acid by 19.1%, while it decreased respiration of fructose andalanine by 8.84% and 16.79%, respectively. Taken together, our results invalidate the hypothesis that old varieties could bemore performant than modern ones in storing carbon in this specific soil.

National audience; Gérer convenablement les puits de carbone pourrait permettre de compenser les émissions deCO2. Étant donné la superficie des terres arables, les pratiques sur les sols agricoles peuventservir de levier d'action. Dans ce projet de thèse, nous faisons l’hypothèse que la séquestrationdu carbone est modifiée par le développement et la profondeur du système racinaire descultures. À ce titre, les variétés de blé anciennes sont réputées pour leur système racinaire plusprofond que celui des modernes. De plus, l’apport d’intrants chimiques de synthèse, dont lesengrais azotés, pourrait modifier la dynamique du carbone du sol. Dans une étude de terrain,des variétés modernes et anciennes ont été cultivées avec ou sans intrants. La morphologieracinaire, les activités cataboliques potentielles et les émissions de CO2 de sol et racines incubésont été mesurés pour estimer le stockage de carbone. Le génotype et les intrants considérésindépendamment n’ont pas impacté la biomasse, la surface et le diamètre moyen des racines.Toutefois, il existe un effet de l’interaction génotype*intrants : en absence d’intrants, lesvariétés anciennes présentaient une longueur racinaire plus importante que les modernes à laprofondeur 0-15cm. En présence d’intrants, la longueur racinaire et le diamètre moyen desvariétés modernes augmentaient. Les analyses MicroResp ont montré que la présence d’intrantsentrainait une modification de la respiration pour le sol prélevé à 15-30cm. Les incubationsavec suivi de CO2 sont en cours. Une expérience similaire a été mise en place sur trois autressites pour tester la généricité des résultats.

La dynamique des communautés adventices annuelles est fortement liée à la réserve de semences contenues dans le sol des parcelles cultivées. Le devenir de ces semences dans le sol dépend non seulement du milieu, des pratiques culturales réalisées mais aussi des caractéristiques biologiques de chaque espèce. Mieux connaître cette diversité des semences adventices reste indispensable dans une évaluation des services positifs et négatifs que peut rendre une communauté de mauvaises herbes.La diversité des semences adventices est importante à connaitre pour (1) savoir comment mieux gérer les adventices en limitant le recours aux herbicides de synthèse, (2) mieux comprendre leur rôle dans les chaines trophiques et ainsi favoriser leur régulation biologique (exemple de la prédation par les carabes) et (3), d’un point de vue méthodologique, faciliter la mise au point de nouvelles méthodes d’estimation du stock semencier dans les sols des parcelles cultivées.Cet article illustre la diversité des semences adventices en synthétisant les connaissances acquises sur seize espèces communément trouvées en parcelles de grande culture. Cette diversité s’exprime sur les plans botaniques, écologiques et biologiques, non seulement au niveau interspécifique (variabilité entre espèces) mais aussi au niveau intraspécifique (variabilité entre échantillons d’une même espèce). Cette variabilité intraspécifique, qui reste à ce jour peu explorée, indique qu’il est préférable de caractériser une espèce non pas par une valeur unique pour un caractère donné (par exemple, le poids de mille grains) mais plutôt par une plage de valeurs.

National audience; Les semences adventices peuvent survivre dans le sol durant de nombreuses années. Le stock semencier constitue ainsi un point fondamental du développement des communautés adventices, en lien avec leur stratégie de survie. Son étude apparaît donc comme un point crucial dans la compréhension de la dynamique des adventices. Au sein de l’UMR Agroécologie, des travaux sont menés pour étudier différents processus biologiques liés au cycle de vie des adventices, les phénomènes de résistance des adventices aux herbicides ainsi que les interactions entre les adventices et d’autres organismes (prédation des graines par des insectes par exemple). Pour soutenir ces activités de recherche, une collection de semences adventices a été développée. Elle est composée (1) d’une carpothèque qui est une collection de semences pour l’aide à l’identification des espèces adventices à partir de la semence, et (2) d’un ensemble de lots de semences qui ont pour vocation d’être utilisés à des fins expérimentales. Des prospections sont réalisées annuellement selon des protocoles respectant les populations d’adventices au champ. Le développement de nouvelles techniques, basées sur l’analyse de l’ADN contenu dans les sols, pourrait dans le futur contribuer à caractériser des stocks semenciers dans les sols. Néanmoins, le maintien d’un savoir botanique restera indispensable pour conserver une connaissance des adventices, et ainsi contribuer à leur gestion intégrée et durable. The weed seed collection of UMR Agroécologie (Dijon) Weed seeds can survive in the soil for many years. The soil seed bank plays a key role in the development of weed communities. Its study is crucial for understanding weed species dynamics. The unit of Agroecology investigates biological processes related to the weed life cycle, weed resistance to herbicides, and interactions between weeds and other organisms (for example, seed predation by insects). A weed seed collection was set up in order to support these research activities. It consists of (1) a seed library, in order to facilitate the identification of the weed species, and (2) a series of weed seed lots that are used for research experiments. Weed seeds harvests are carried out in fields, using protocols that do not endanger the survival of the weed populations. In the future, new techniques based on DNA may become very useful to identify species. However, maintaining a botanical knowledge at the seed, seedling and adult plant stages will remain crucial, in order to maintain knowledge of weeds improve, and thereby to propose integrated and sustainable weed management strategies.

Les légumineuses ont un rôle majeur à jouer dans la transition vers une agriculture plus durable, en réduisant notamment le recours aux intrants azotés du fait de leurs propriétés spécifiques vis-à-vis du cycle de l’azote. Pourtant peu de références sont disponibles pour une diversité d’espèces quant à leurs performances agronomiques et aux flux d’azote qu’elles induisent. Une étude comparative sur dix espèces de légumineuses à graines a été menée afin i) de quantifier la fixation symbiotique, ii) d’évaluer sa réponse à la présence d’azote minéral du sol, et iii) de quantifier l’effet des légumineuses sur le rendement d’un blé suivant (non fertilisé) en lien avec la minéralisation de leurs résidus de culture. Pour neuf espèces sur dix la fixation symbiotique a permis d’assurer une croissance et une nutrition azotée des plantes aussi bonnes qu’avec une nutrition basée sur le prélèvement d’azote minéral. Des différences d’inhibition de la fixation symbiotique par l’azote minéral ont été mises en évidence et ont été partiellement expliquées par des différences d’efficience de prélèvement de l’azote minéral entre les espèces. Ces différences ont été corrélées à des différences de vitesse d’expansion latérale des racines entre les espèces. La grande majorité des légumineuses a engendré des rendements de blé supérieurs à ceux de blés cultivés après des céréales. La variabilité des rendements du blé a en partie pu être reliée à la minéralisation de l’azote des résidus, variable entre espèces selon leur rapport carbone / azote. Cependant l’azote fourni au sol par les légumineuses peut être perdu pendant la période d’interculture, avant que cet azote ne soit prélevé par la culture suivante. Ce risque augmente pour les espèces de légumineuses récoltées en été contrairement au début automne, du fait d’une interculture plus longue. Abstract: Symbiotic nitrogen fixation and pre-crop effect : are all grain legumes the same? Legumes should play a key role in the transition towards a more sustainable agriculture by allowing a reduction of nitrogen inputs due to their specific properties relative to the nitrogen cycle. However, there is a lack of references for a wide diversity of species regarding their agronomic performances and the nitrogen fluxes they induce. A comparative study on ten grain legumes was conducted to i) quantity symbiotic nitrogen fixation, ii) evaluate its response to inorganic soil nitrogen, and iii) quantify the effect of legumes on the yield of the subsequent wheat (unfertilised) as related to the N mineralisation of their crop residues. For nine species out of ten, symbiotic fixation was able to ensure plant growth and nitrogen acquisition at levels similar to those achieved by nutrition based on inorganic nitrogen. Differences in symbiotic fixation inhibition were observed and were partially explained by differences in inorganic nitrogen uptake efficiency among species. Those differences were related to differences in root lateral expansion rate among species. The great majority of legumes led to higher wheat yields compared to those of wheat cultivated after cereals. Wheat yield variability was partially related to differences in crop residue nitrogen mineralisation among species according to their carbon /nitrogen, Legumes should play a key role in the transition towards a more sustainable agriculture by allowing a reduction of nitrogen inputs due to their specific properties relative to the nitrogen cycle. However, there is a lack of references for a wide diversity of species regarding their agronomic performances and the nitrogen fluxes they induce. A comparative study on ten grain legumes was conducted to i) quantity symbiotic nitrogen fixation, ii) evaluate its response to inorganic soil nitrogen, and iii) quantify the effect of legumes on the yield of the subsequent wheat (unfertilised) as related to the N mineralisation of their crop residues. For nine species out of ten, symbiotic fixation was able to ensure plant growth and nitrogen acquisition at levels similar to those achieved by nutrition based on inorganic nitrogen. Differences in symbiotic fixation inhibition were observed and were partially explained by differences in inorganic nitrogen uptake efficiency among species. Those differences were related to differences in root lateral expansion rate among species. The great majority of legumes led to higher wheat yields compared to those of wheat cultivated after cereals. Wheat yield variability was partially related to differences in crop residue nitrogen mineralisation among species according to their carbon /nitrogen ratio. However, nitrogen supplied to the soil by legumes can be lost during the fallow period before nitrogen is retrieved by the subsequent crop. This risk increases with legumes harvested in summer vs. beginning of autumn, because of a longer fallow period.

National audience

National audience

International audience; [pas de résumé]

prod 2018-237 EA SPE BAP GESTAD INRA AGROSUP; National audience

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