Étude et modélisation de l’utilisation du carbone et de l’azote des matières organiques par les communautés microbiennes des sols des écosystèmes terrestres

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Un des enjeux actuels est de mieux gérer les écosystèmes terrestres pour assurer leur productivité, tout en promouvant le stockage du carbone (C) dans les sols et la capacité du sol à fournir de l’azote (N) minéral de façon synchrone avec les besoins des végétaux.

Les microorganismes hétérotrophes des sols tirent leur énergie et les éléments nécessaires à leur croissance de la décomposition des matières organiques entrantes telles que les litières végétales. Cela se traduit par la minéralisation d’une partie du C sous forme de dioxyde de carbone (CO₂) émise vers l’atmosphère, l’autre partie est assimilée dans les corps microbiens. Les produits de ces processus peuvent être inclus dans les agrégats et/ou adsorbés sur les surfaces minérales du sol, contribuant à la stabilisation du C. L’activité des microorganismes hétérotrophes agit directement sur les cycles des nutriments, tel que N dont la dégradation est associée à celle du C. Les flux de N dépendent de la richesse relative de cet élément dans les matières organiques et dans les microorganismes, ainsi que la richesse du sol. La décomposition peut entraîner une fourniture nette de N minéral ou une diminution temporaire des teneurs en N du sol, appelée immobilisation, car les communautés microbiennes le prélèvent pour leur besoin.

Ces processus ont été étudiés - et des modèles calibrés - dans des contextes où les sols étaient assez souvent fortement fertilisés. Cependant, l’adoption de pratiques agroécologiques s’accompagne d’une diminution de la fertilisation minérale, d’une augmentation des restitutions de litières, l’introduction de légumineuses et d’apport organique qui modifient la richesse du milieu, façonnant l’héritage microbien des communautés microbiennes. Le premier objectif de ce doctorat est de caractériser expérimentalement les processus microbiens d’utilisation du C et du N issus de la décomposition des matières organiques dans les sols d’écosystèmes terrestres pour lesquels des pratiques agroécologiques ont été mises en place. A partir des données acquises, le second objectif est la révision des formalismes et la simulation de ces processus avec un modèle mécaniste, afin de l’adapter au contexte de la réduction de la richesse du sol en N et le calibrer.

L’amélioration de la compréhension des processus et de la représentation des flux de C et N des matières organiques est cruciale pour adapter les outils de simulation, de prédiction et d’aide à la décision des pratiques de gestion des écosystèmes terrestres et de leurs impacts agronomiques et environnementaux.

Ce doctorat s’inscrit dans le projet de recherche CANETE, financé par l’ANR pour 5 ans (2023-2028) dans le cadre du Programmes et équipements prioritaires de recherche (PEPR) FairCarboN. L’objectif scientifique de CANETE est d'évaluer et de prédire les réponses physiologiques microbiennes aux pratiques de gestion de la nutrition azotée des écosystèmes terrestres et leurs conséquences sur le stockage de C dans le sol, la fourniture en N aux plantes et la production végétale. CANETE rassemble un consortium composé de 16 laboratoires et de 9 sites expérimentaux. Ces sites incluent des systèmes de cultures annuelles, des prairies et des forêts.

Formations et compétences recherchées

Le·la candidat·e sera titulaire d’un diplôme de Master ou équivalent et possédera des compétences en biogéochimie et/ou écologie microbienne et modélisation, il·elle présentera avec un intérêt fort pour les questions scientifiques de ce projet. Il·elle aura, a minima, un goût pour la modélisation et/ou le travail d'expérimentation en laboratoire, et une première expérience dans l'un des deux domaines sera très appréciée.

Rigueur et organisation, écoute, capacité à collaborer dans une équipe pluridisciplinaire, à s’intégrer rapidement dans des collectifs de recherche, à rendre compte des résultats et à les communiquer, sont des compétences nécessaires pour réaliser ce doctorat.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation