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Étude de l’effet de pratiques agroécologiques de réduction des pesticides sur le fonctionnement des sols en systèmes horticoles à la Réunion

Contexte de l’étude:

Malgré l’attention portée à la réglementation des produits phytosanitaires, les fertilisants, pesticides et les herbicides de synthèse sont toujours de plus en plus utilisés dans le monde1. Parallèlement, les études scientifiques témoignant d’effets néfastes sur l’environnement en général et sur la qualité des sols dans les paysages agricoles en particulier s’accumulent2,3. Il a été démontré que l’application d’intrants chimiques à long terme affecte fortement la diversité et la structure des communautés microbiennes (procaryotes et microeucaryotes) du sol, modifiant de façon significative leur fonctionnement4–6.
La productivité et la santé des plantes dépendent fortement du fonctionnement microbien des sols7. Malgré l’importance majeure des services écosystémiques rendus par ces communautés (on peut parler ici de multifonctionnalité des sols), il manque à l’heure actuelle un cadre standardisé et/ou un indicateur communément utilisé et accepté par la communauté scientifique pour évaluer la qualité des sols. De multiples indicateurs de la qualité des sols ont été développés, mais la plupart ne permettent pas d’étudier avec précision les effets d’un large panel de pratiques agricoles et d’environnement bioclimatique sur le fonctionnement des sols8.
Dans cet optique, le package BioFuncTool® a été récemment mis en place pour décrire les fonctions clés du sol (transformation du carbone, cycle des nutriments et structuration du sol). Il fournit ainsi un indice intégratif de la qualité du sol reflétant sa multifonctionnalité 9–11. Cet outil, développé au cours d’une collaboration entre le CIRAD et l’IRD, est un ensemble de mesures abordables et applicables sur le terrain du fonctionnement des sols à destination des scientifiques et des acteurs. Le BioFuncTool® a été appliqué dans une variété de systèmes agroécologiques tropicaux (tels que les plantations d’hévéa en Côte d’Ivoire12, de soja au Cambodge13) et s’est avéré pertinent pour comparer la qualité des sols entre pratiques agricoles ou entre conditions pédo-climatiques. Cependant, on ne connait pas la sensibilité de cet outil pour décrire le fonctionnement du sol dans les systèmes agroécologiques horticoles, qui varient considérablement en termes d’assemblages de plantes, de travail du sol et d’intrants. A La Réunion, île océanique aux enjeux environnementaux importants en termes d’application d’intrants de synthèse, une telle approche fait défaut.

Objectifs :

Ici, nous proposons de tester le package BioFuncTool® pour décrire l’effet de l’intensification des pratiques agricoles (notamment concernant l’application de produits phytosanitaires – voir projet pilote ECOPHYTO STOP) sur le fonctionnement des sols à La Réunion. Les données obtenues seront combinées avec des mesures similaires menées dans les systèmes de canne à sucre pour une description globale de l’effet de l’intensification agricole sur le fonctionnement des sols à La Réunion.

Activités et sorties attendues :

Le candidat :
• Étudiera l’état de l’art dans le domaine de la qualité et du fonctionnement des sols dans les systèmes agroécologiques tropicaux, et plus particulièrement en maraichage à La Réunion ;
• Participera aux enquêtes de terrain (description du système de culture, rotations et associations culturales, pratiques de fertilisation minérale et organique, modalités d’usage des pesticides) et identifiera un ensemble de pratiques agricoles sur lesquelles se concentrera l’étude.
• Réalisera des mesures BioFuncTool® dans les divers sites identifiés et collectera et conditionnera des échantillons de sol pour des analyses physico-chimiques et moléculaires ultérieures ;
• Analysera les données collectées pour décrire l’effet de l’intensification agricole sur le fonctionnement des sols ;
• Rédigera un rapport de stage structuré sur le modèle d’une publication scientifique ;
• Diffusera les conclusions de son travail à travers des séminaires destinés aux parties prenantes et aux scientifiques.

Période : 6 mois à partir de Mars/Avril 2022

Profil :
– Étudiant en Master 2 ou niveau équivalent (les stages de césures sont acceptés) avec une spécialisation en agronomie, écologie ou sciences du sol ;
– Ponctualité et savoir-être, enclin à travailler en équipe ;
– Motivé pour l’acquisition de données de terrain en contexte tropical (chaud et humide) ;
– Bonne connaissance des statistiques uni- et multi- variées et si possible du langage R;
– Esprit de synthèse et bonne capacités rédactionnelles en anglais ;
– Permis de conduire exigé.
Site & équipe : UR HortSys, CIRAD, Station de Bassin-Plat, voie cannière, 97455 Saint- Pierre, La Réunion.
Superviseurs : Joël Huat (Agronomie) & Caroline Brunel (Écologie microbienne).
Gratification : Bourse d’environs 580 €/mois, ticket d’avions pour la Réunion. Le logement peut être couvert à hauteur de 240 € max/mois.

Candidature : Envoyer votre candidature (CV et lettre de motivation en anglais ou français) à [email protected] et à [email protected]) avant le 15 Janvier. Pour toutes informations complémentaires, contacter également Caroline Brunel ou Joël Huat. Les candidat(e)s pré-sélectionné(e)s seront auditionné(e)s lors d’un entretien qui pourra se tenir en visioconférence.

******************** ENGLISH VERSION ******************************

Context of the study

Despite scientists warning and attention paid to the regulation of chemicals, fertilizers, pesticides and herbicides are still increasingly used worldwide1. Concurrently, evidence is mounting that they have detrimental ecological effects on soil quality in agricultural landscapes2,3. Effect of long-term pesticides application has been shown to affect soil microbial communities’ diversity and structure, as well as their associated gene pool, with resulting effect on soil functioning4–6.
Sustained biological productivity, environmental quality and plant health all rely on soil microbial functioning7. Despite the major importance of soil multi-functionality, a standardized framework and/or a widely accepted indicator for soil quality assessment is still missing. Multiple indicators of soil quality were developed, but most suffered from not properly discriminating the influence of agricultural practices on the multiple ecosystem functions underpinning ecosystem services and from not being comparable across bioclimate conditions8.
To address this issue, the BiofuncTool® package has been recently set up to describe key soil functions (e.g., carbon transformation, nutrient cycling and soil structure evolution). It thus provides an integrative soil quality index reflecting soil multi-functionality9–11. This tool, which has been developed by a CIRAD-IRD team, is a set of affordable, in-field and time-effective measurements of soil functioning intended for both scientists’ and stakeholders’ usage. The BioFuncTool® has been applied in a variety of tropical agroecological systems (e.g., rubber plantations in Ivory coast12, soybean in Cambodia13) and proved to be pertinent for comparing soil quality between agricultural practices or between pedo-climatic conditions. However, it is still unclear how sensitive it is to describe soil functioning within agroecological horticultural systems, that greatly vary in terms of plant assemblages, soil labour and inputs. In Reunion, an oceanic island with prominent environmental issues in terms of chemical application, such an approach is greatly missing.

Objectives:

Here, we propose to test the BioFuncTool® package to describe the effect of agricultural intensification on soil functioning in horticultural systems that tend toward a reduction in chemicals application in Reunion Island. Obtained data will be combined with similar measurements conducted in sugar cane systems for an overall description of agricultural intensification effect on soil functioning in Reunion.

Tasks and expected output
The applicant will:
• Study the state-of-the-art in the area of soil quality and functioning in tropical agroecological systems, and specifically in Reunion ;
• Participate to field survey (e.g., cropping system description, use of fertilizers and pesticides, mixing species, crop rotations) and identify a set of agricultural practices to focus on ;
• Conduct BioFuncTool® measurements in the variety of identified fields and collect and condition soil samples for subsequent physico-chemical and molecular analyses ;
• Analyse collected data to describe effect of agricultural intensification on soil functioning ;
• Write a master thesis report structured as a scientific publication ;
• Disseminate conclusions through seminars intended to stakeholders and scientists.

Period : 6 months from March-April 2022

Profil :
– Master student or equivalent level with specialization in ecology, soil science and/or agronomy ;
– Good self-organization, communicative personality and team-oriented ;
– Motivation for field data acquisition in a tropical context ;
– Good knowledge in uni- and multivariate statistics with R program ;
– English writing capacities ;
– Driving licence required.
Site & team : Agroecological functioning and performances of horticultural systems (UR HortSys), CIRAD, Station de Bassin-Plat, voie cannière, 97455 Saint- Pierre, Réunion Island.
Supervisors : Joël Huat (Agronomist) & Caroline Brunel (Microbial Ecologist).
Stipend : Allowance (~ 580 €/month) and fligth tickets to Reunion, accomodation can be covered up to 240 € max/month.

Application : Please send a cover letter in French or English describing your motivation, research interests and relevant experience, and curriculum vitae to [email protected] and to [email protected] For queries concerning the application process and for project-related questions, please contact Joel HUAT or Caroline BRUNEL. Selected candidates will be invited to an online interview (in English or French as they wish).

References:
1. Tang, F. H. M., Lenzen, M., McBratney, A. & Maggi, F. Risk of pesticide pollution at the global scale. Nat. Geosci. 14, 206–210 (2021).
2. Sebilo, M., Mayer, B., Nicolardot, B., Pinay, G. & Mariotti, A. Long-term fate of nitrate fertilizer in agricultural soils. PNAS 110, 18185–18189 (2013).
3. Edwards, C. A. Assessing the effects of environmental pollutants on soil organisms, communities, processes and ecosystems. European Journal of Soil Biology 38, 225–231 (2002).
4. Fox, J. E., Gulledge, J., Engelhaupt, E., Burow, M. E. & McLachlan, J. A. Pesticides reduce symbiotic efficiency of nitrogen-fixing rhizobia and host plants. PNAS 104, 10282–10287 (2007).
5. Ding, L.-J., Su, J.-Q., Sun, G.-X., Wu, J.-S. & Wei, W.-X. Increased microbial functional diversity under long-term organic and integrated fertilization in a paddy soil. Appl Microbiol Biotechnol 102, 1969–1982 (2018).
6. Fan, K. et al. Biodiversity of key-stone phylotypes determines crop production in a 4-decade fertilization experiment. ISME J 15, 550–561 (2021).
7. Chen, Q.-L. et al. Potential of indigenous crop microbiomes for sustainable agriculture. Nat Food 2, 233–240 (2021).
8. Muñoz-Rojas, M. Soil quality indicators: critical tools in ecosystem restoration. Current Opinion in Environmental Science & Health 5, 47–52 (2018).
9. Brauman, A. & Thoumazeau, A. Biofunctool®: un outil de terrain pour évaluer la santé des sols, basé sur la mesure de fonctions issues de l’activité des organismes du sol. (2020).
10. Thoumazeau, A. et al. Biofunctool®: a new framework to assess the impact of land management on soil quality. Part B: investigating the impact of land management of rubber plantations on soil quality with the Biofunctool® index. Ecological Indicators 97, 429–437 (2019).
11. Thoumazeau, A. et al. Biofunctool®: a new framework to assess the impact of land management on soil quality. Part A: concept and validation of the set of indicators. Ecological Indicators 97, 100–110 (2019).
12. Gay, F. et al. Managing soil quality to improve sustainability of rubber plantations, what do we know? in (CGIAR, 2021).
13. Pheap, S. et al. Multi-functional assessment of soil health under Conservation Agriculture in Cambodia. Soil and Tillage Research 194, 104349 (2019).

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: [email protected]

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