# Activités enzymatiques dans les sols. Intérêt des PROs

Nathalie Cheviron, Virginie Grondin, Christelle Marrauld

► To cite this version:

Nathalie Cheviron, Virginie Grondin, Christelle Marrauld. Activités enzymatiques dans les sols. Intérêt des PROs. Journée technique PRO'spective 2015, Nov 2015, Colmar, France. hal-01603764

HAL Id: hal-01603764

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Journée technique PRO’spective

23 novembre 2015

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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SOERE-PRO

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# Activités enzymatiques dans les sols

## Intérêt des PROs

Nathalie Cheviron, Virginie Grondin et Christelle Marrauld

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NATHALIE CHEVIRON

Biochem: ENV

23/11/2015
# INTRODUCTION (1/2)

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## Microorganismes et Faune

Principaux Responsables des Processus réalisés dans les sols

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## Enzymes du Sol

Médiateurs, catalyseurs de nombreuses fonctions du sol

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Décomposition de la Matière organique apportée

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Transformation Matière organique native

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Recyclage des nutriments

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Fixation Azote, Nitrification, Dénitrification
# INTRODUCTION (2/2)

## Les besoins aujourd'hui d'outils de diagnostique pour:

Mesurer l'état biologique en lien avec les **fonctions des sols**

Evaluer des **Services écosystémiques** des sols agricoles

> « La santé d'un sol est sa capacité à assurer les fonctions pour lesquelles il est dédié, fonctions qui font intervenir la composante biologique de l'écosystème en tenant compte des conditions pédoclimatiques »

Dick (Biological Indicators of Soil Health. 1997)

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Rôle central des enzymes dans l'environnement sol

- Font partie de la composante biologique

- Soutien des réactions biochimiques
# SOMMAIRE

* Les enzymes des sols et leurs propriétés

* Mesures des indicateurs enzymatiques

* Suivi des SOERE PROs

* Suivi du site de Colmar

* Conclusions
# Les enzymes du sol (1/3)

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## Que sont les enzymes des sols ?

Ce sont des protéines avec des propriétés catalytiques spécifiques

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## Origine des Enzymes des sols

- Microorganismes des sols- vivants et morts
- Racines des plantes et résidus de cultures
- Animaux des sols

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# Les enzymes du sol (2/3)

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Plus de 100
Enzymes testées

* Littérature très fournie depuis plus d'un siècle (~12000 articles)

* Premiers résultats en 1899 (Woods)

* 1930-1950 → **les hydrolases** (les plus développées)

* Mesures des activités par colorimétrie (1930), fluorescence (1970)

Mesures par fluorescence: Normalisation en 2008

Mesures par colorimétrie: normalisation en cours (Biochem-Env)

* **Grands développements en lien avec les cycles biogéochimiques CNPS**

* Décomposition de la matière organique

* Recyclage des nutriments

* **Indice de fertilité/qualité** des sols

* **Indicateurs précoces de changement** de fonctionnement des sols (pratiques agricoles)

* **Limites**

Difficulté de mettre en lien Activité et disponibilité des nutriments pour les plantes (**mesure globale**)

Nombreux **facteurs confondants** (climat, sol, pratiques...), non extractibles

**Manque de référentiel** et de méthodes généralisées, pas de Conservation des sols
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# Les enzymes du sol à Biochem-Env

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C

Carbone

P

Phosphore

RECYCLAGE DES NUTRIMENTS

MATIERES ORGANIQUES

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N

Azote

Soufre

S

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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NATHALI

## METABOLISME GENERAL

Deshydrogénase
Hydrolyse FDA

Wallenstein et Burs, 2011

Shi, 2011

07

MICROORGANISMES

Das and Varma, 2011 23/11/2015

Deng and Popova, 2011
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# Mesure des indicateurs enzymatiques (1/3)

## Terrain

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* prélèvements à la tarière

* 5-10 points / parcelle

* $h = 0-20$ cm

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## Préparation des échantillons

* Sol homogénéisé

* tamisé à 5 mm

* Mesures réalisées en triplicat sur 4 g de sol

* Résultats donnés en mU/g sol sec

<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>tamisage</figcaption></figure>

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Poids sec</figcaption></figure>

<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>Pesées en triplicat</figcaption></figure>

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# Mesure des indicateurs enzymatiques (2/3)

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<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>Dépôt des sols</figcaption></figure>

<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>Arrêt de la réaction</figcaption></figure>

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<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Incubations avec</figcaption></figure>

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<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>Lecture des plaques</figcaption></figure>

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>Réalisation des gammes étalons</figcaption></figure>

<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>Calcul de l'activité</figcaption></figure>

**mU/g sol sec**

(nmole de produit
formé par min/g sol sec)
# Mesure des indicateurs enzymatiques (3/3)

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Points clés de la plateforme **Biochem-Env**

* ✓ **Plateforme Robotisée** d'analyse biochimique des sols (depuis 2014)

* ✓ **Laboratoire de Quarantaine** et Agrément pour recevoir et manipuler des sols étrangers

* ✓ En cours de **labellisation ISO9001**

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# Suivi des SOERE PRO (1/4)

## QUALIAGRO

- 2009 (Av)

- 2011 (Oct)

- 2012 (Av)

- 2013 (Av-Sept-Oct)

- 2014 (Av)

- 2015 (Av)

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## COLMAR

- 2012 (Av)

- 2013 (Av)

- 2014 (Av)

- 2015 (Av)

## EFELE

- 2012 (Ma)

- 2013 (Ma)

- 2014 (Ma-Av-Mai-Jn-Sep)

- 2015 (Ma-Sept)

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## LA MARE

- 2013 (Nov)

- 2014 (Nov)

## Suivi annuel

## Suivi incorporation des PROs (Efele et Qualiagro)

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<table><thead><tr><th>SITE</th><th>FERT</th><th>TEM</th><th>FUM</th><th>DVB</th><th>OMR</th><th>BIO</th><th>FUMc</th><th>BOUE</th><th>LP</th><th>FV</th><th>DIG.LP</th><th>CP</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">QualiAgro</td><td>Azote opt</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Azote mini</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2">COLMA R</td><td>Azote opt</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Azote mini</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2">EFELE</td><td>Azote opt</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Azote mini</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2">LA MARE</td><td>Azote opt</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Azote mini</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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## Activité Enzymatique

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C- Colmar

E- Efele

Q - Qualiagro

R - La Réunion

## Activités du site de COLMAR

Les plus faibles

Le plus proche de Qualiagro

ACP SITES SOERE PARCELLES TEMOINS 2012-2014
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P₂O₅ g/kg (données
Arras)

### Suivi de l'activité Phosphatase

<figure><img src="image_90.png" /><figcaption>activité Phosphatase des parcelles témoin des sites SOERE PRO 2012-2014</figcaption></figure>

Activités très différentes selon les sites

Pas d'impact de la Fertilisation

Activité plus faible sur le site de Colmar

.014
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# SITE de COLMAR (1/5)

## EFFET PROS Données 2015

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S

### Arylsulfatase

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P

### Activité Phosphatase

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C

### Activité Glucosidase

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Effet global de l'apport de PROs sur les parcelles sans fertilisation

Peu d'effet de l'apport de PROs sur les parcelles fertilisée
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# SITE de COLMAR (2/5)

## EFFET AMENDEMENTS Données 2015

S

FUM Arylsulfatase

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P

Activité Phosphatase

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C

Activité Glucosidase

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# SITE de COLMAR (3/5)
## EFFET PROS Données 2015

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Plus de différenciation des effets amendements sans fertilisation
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### Activité Phosphatase
### Parcelles avec fertilisation

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### Activité Phosphatase
### Parcelles sans fertilisation

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### Activité Glucosidase
### Parcelles avec fertilisation

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### Activité Glucosidase
### Parcelles sans fertilisation

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# SITE de COLMAR (5/5)

## EFFET PROS Données Temporelles

<table><thead><tr><td></td><td>PARCELLES SANS FERTILISATION</td><td>PARCELLES AVEC FERTILISATION</td></tr></thead><tbody><tr><td>2012 + 15mois</td><td>Pas d'effet</td><td>Pas d'effet</td></tr><tr><td>2013 + 2 mois</td><td>effet cycles S et N (ts PROs)</td><td>effet cycles S et N (Boue et Fum)</td></tr><tr><td>2014 + 15mois</td><td>effet cycles S,N (ts PROs) et C (Boue)</td><td>effet cycle S (~Fum)</td></tr><tr><td>2015 + 2 mois</td><td>effet cycles S/N (ts PROs) et C (ts sf Bio)</td><td>Pas d'effet</td></tr></tbody></table>

* Parcelles sans fertilisation: effets récurrents et de plus en plus marqués

* Parcelles avec fertilisation: effet minimes apport de PROs, ↓PHOS
# CONCLUSIONS

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## Effet Fertilisation

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Evolution de l'indice de perturbation de Puglisi
ON - 2012-2015

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## Effet PROs

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✓ **Stimulation des microorganismes** par l'apport de PROs dans les parcelles sans fertilisation azotée

✓ Effet qui augmente et **plus soutenu dans le temps** (parcelles non Fertilisées)

✓ Effet globalement plus important du **FUM** sur la fonction de recyclage

✓ **Service Production:** Les PROs peuvent ils remplacer la fertilisation N?
Peux on relier Activité fonctionnelle et rendement de biomasse?
Rendement des grains? Qualité des grains?
Merci De votre
attention

Pool
Scientifique

C Mougin

M Hedde

O Crouzet

I Lami

C Pelosi

Merci à toute l'équipe du plateau et de la plateforme

<figure><img src="image_135.png" /><figcaption>C Marrauld</figcaption></figure>

<figure><img src="image_136.png" /><figcaption>J Thénard</figcaption></figure>

<figure><img src="image_137.png" /><figcaption>JP Pétraud</figcaption></figure>

<figure><img src="image_138.png" /></figure>

<figure><img src="image_139.png" /><figcaption>V Etiévant</figcaption></figure>

<figure><img src="image_140.png" /><figcaption>F Poiroux</figcaption></figure>

<figure><img src="image_141.png" /><figcaption>E Ollivier</figcaption></figure>

<figure><img src="image_142.png" /><figcaption>R Vilte</figcaption></figure>

<figure><img src="image_143.png" /></figure>