Description du projet
Le tassement du sol représenterait le processus majeur de dégradation physique des sols (33 millions d’hectares en Europe, soit 4 % des terres, source GIS SOL) provoquant une baisse de la productivité des cultures, l’augmentation du risque de l’érosion des sols (Chan et al. 2006). Il a été identifié, par la commission d’agriculture du parlement européen, comme une des principales menaces auxquels les sols européens sont exposés (Berge et al. 2017).
Le tassement du sol résulte d’une réorganisation de ses constituants solides suite à l’application d’une pression dont l’effet se propage surtout en profondeur. L’arrangement spatial, la taille, la forme, et l’état interne des agrégats sont modifiés en conduisant à la réduction partielle ou totale de la porosité intra et/ou inter agrégats qui se traduit par une augmentation de la densité du sol (Hamza et Anderson 2005, Batey 2009). Les effets du tassement sur les propriétés physiques du sol (i.e. porosité, densité apparente) ont un impact sur les propriétés hydrodynamiques du sol (e.g. conductivité hydraulique, rétention de l’eau) et donc sur la réserve et l’infiltration de l’eau dans le sol (e.g. réduction de l’infiltration) (Strudley et al. 2008) avec des conséquences sur le fonctionnement de l’agroécosystème (e.g. diminution du développement des plantes, de la pénétration des racines, de la prise des nutriments et de l’eau par les plantes, et des rendements) (Hamza et Anderson 2005)).
Deux types de tassement des sols agricoles peuvent être distingués, le tassement induit par le passage de machines agricoles (en anglais, traffic-induced compaction) (e.g. le compactage du sol sous le passage de roues) et le tassement induit par les techniques de travail du sol (en anglais, tillage-induced compaction) (e.g. la semelle de labour). Dans les deux cas, les principaux facteurs influençant le tassement sont : les propriétés du sol (e.g. la teneur en eau, la texture et la structure, et la teneur en matière organique), les caractéristiques des machines (e.g. poids, dimensions et nombre des pneus), et le régime de fonctionnement des machines (e.g. vitesse de conduite, pression des pneus) (Nawaz et al 2013).
Le tassement du sol se voit aujourd’hui favorisé par la mécanisation agricole avec l’utilisation de machines agricoles de plus en plus lourdes et la mise en place de systèmes de cultures nécessitant des récoltes et épandages pendant la saison humide (Batey 2009, Schjønning et al. 2016). Il s’avère nécessaire de proposer et d’évaluer des systèmes de culture minimisant le tassement des sols et ses conséquences sur l’agroécosystème.
Malgré les nombreuses études conduites sur la thématique du tassement des sols agricoles, certains points restent à préciser. Par exemple, d’une part Nawaz et al. (2013) ont identifié l’urgence de réaliser des études transdisciplinaires sur les divers effets du tassement des sols dans les différents compartiments du sol (i.e. physique, biologique et chimique). D’autre part, Strudley et al. (2008) ont identifié la nécessité de quantifier les interactions entre des processus (e.g. travail du sol et tassement) dans le temps et dans l’espace.
Dans ce contexte, le projet de thèse proposé vise à étudier les effets des interactions entre le régime de fonctionnement des machines agricoles (i.e., vitesse de conduite, pression des pneus,…) et les techniques culturales (travail du sol, apports de matière organique et type de couverts) sur le tassement du sol et ses conséquences sur les propriétés hydrodynamiques du sol et sur le fonctionnement de l’agroécosystème.
Il a pour objectifs d’examiner :
i) l’effet de la pression de contact au sol (i.e., charge à l’essieu divisée par la surface de contact entre les pneus et le sol) modulée par un gradient de vitesse, de puissance du tracteur et par des caractéristiques pneumatiques (e.g., pression des pneus) sur les propriétés physiques (densité apparente, résistance à la pénétration) et hydrodynamiques (conductivité hydraulique, rétention en eau) du sol ;
ii) l’effet des techniques du travail du sol, des amendements organiques et de la composition des couverts (i.e. des cultures intermédiaires et couverts permanents) sur les propriétés physiques et hydrodynamiques des sols affectés par le tassement du sol et ses conséquences sur le fonctionnement de l’agroécosystème (développement racinaire, productivité de biomasse, respiration du sol, rendement) et de la qualité de la récolte.
Deux approches seront réalisées :
La première sera menée au sein d’un réseau de parcelles présentant deux grands types de sols cultivés et des pratiques contrastées (i.e., labour, travail du sol superficiel et absence de travail du sol avec et sans couvert permanent) afin d’examiner les effets du régime de fonctionnement, du type de sol et des pratiques culturales sur les propriétés physiques des sols (le fonctionnement de l’agroécosystème n’est pas intégré étant donné que d’autres pratiques (e.g. la fertilisation minérale) impactant la productivité des cultures seront variables entre les parcelles).
La deuxième aura lieu au sein d’un dispositif expérimental de l’exploitation agricole UniLaSalle où les modalités de travail du sol (labour ou travail superficiel du sol et absence de travail du sol) et les types de couverts (intermédiaires et permanents) sont examinés au sein d’un système de culture blé-orge-colza-maïs-betterave dans un contexte pédologique homogène (Luvisol limoneux). Les effets du régime des machines agricoles et des pratiques culturales sur les propriétés physiques et hydrodynamiques et sur le fonctionnement de l’agroécosystème seront examinés.
Les essais et la caractérisation des propriétés physiques et hydrodynamiques des sols s’effectueront à l’automne et en sortie d’hiver pendant deux années culturales étant donné que les relations et effets étudiés sont directement dépendants de l’humidité du sol et du climat. Les propriétés du sol caractérisées seront la densité apparente, résistance à la pénétration, la conductivité hydraulique et la rétention de l’eau (Ugarte Nano et al., 2015 ; Ugarte Nano et al., 2016).
Concernant le fonctionnement de l’agroécosystème, la composition, le recouvrement et la productivité de biomasse des cultures intermédiaires seront caractérisés. Les traits morphologiques racinaires (diamètre, densité de longueur racinaire, longueur racinaire spécifique, profondeur) et des résidus de culture en surface (C/N) des cultures et couverts seront aussi caractérisés afin d’examiner leurs effets sur la sensibilité à la compaction du sol (Faucon et al., 2017). La profondeur et la répartition spatiale des racines seront examinées au sein d’un profil cultural afin de caractériser i) l’effet des traits racinaires sur la sensibilité au tassement ainsi que ii) les conséquences du tassement sur l’architecture racinaire du peuplement végétal de la culture suivante.
Les propriétés chimiques et biologiques pourront être considérées dans la présente thèse mais en collaboration avec d’autres projets de l’équipe de recherche HydrISE-AGHYLE.

Informations
Début du projet de thèse : 1er octobre 2017 ; durée du projet : trois ans.
Salaire brut mensuel = 1900 euros

Ce projet de thèse sera financé par la Chaire Agro-Machinisme et Nouvelles Technologies portée par UniLaSalle (https://blogs.unilasalle.fr/chaire-agro-machinisme-nouvelles-technologies/), dont l’objectif principal est d’appréhender quels seront les agroéquipements nécessaires pour répondre aux enjeux de la durabilité des agrosystèmes.
Profil recherché
Master 2 ou ingénieur agri ou agro qui s’est initié aux recherches en sciences du sol.

Compétences demandées : rigueur, curiosité scientifique, bonne organisation de son temps, mise en place et suivi d’une expérimentation, bon niveau d’anglais écrit et parlé, maîtrise des statistiques appliquées et du logiciel R, permis de conduire exigé.
Le dossier de candidature, constitué d’un CV, des relevés de notes de Master ou 4ème et 5ème année post-bac ingénieur et d’une lettre de motivation, est à envoyer par email avant le 21 juillet 2017.

Unité de recherche
L’équipe HydrISE de l’unité AGHYLE de l’institut UniLaSalle s’intéresse au fonctionnement des éco et agrosystème en étudiant les cycles biogéochimiques aux interfaces eau-sol-plante.
La thèse sera dirigée par Michel-Pierre Faucon, enseignant-chercheur HDR en sciences végétales et agroécologie et Carolina Ugarte (co-encadrant) enseignant-chercheur en sciences du sol. Un comité composé d’experts en sciences du sol, agronomie et agro-équipement participera au suivi de la thèse.

Renseignements
La première étape de sélection s’effectuera à partir du dossier. La seconde étape s’effectuera par une une présentation orale synthétique (10 minutes) de la problématique, des objectifs et de la démarche scientifique du projet de thèse.
Merci d’envoyer vos dossiers à [email protected] et [email protected]

Bibliographie
Batey T. (2009) Soil compaction and soil management–a review. Soil use and management 25, 335-345
Berge, H.F.M. ten, Schroder, J.J., Olesen, J.E. and Giraldez Cervera, J.V. (2017) Research for AGRI Committee – Preserving agricultural soils in the EU, European Parliament, Policy Department for Structural and Cohesion Policies, Brussels.
Chan KY., Oates A., Stan AD., Hayes RC. and Dear BS. (2006) Peoples Agronomic consequences of tractor wheel compaction on a clay soil. Soil & Tillage Research 89, 13–21
Faucon MP, Houben D, Lambers H. (2017) Plant functional traits: soil and ecosystem services. Trends in Plant Sciences. 20, 385-394
Hamza MA. and Anderson WK. (2005) Soil compaction in cropping systems. A review of the nature, causes and possible solutions. Soil & Tillage Research 82, 121–145
Nawaz MF., Bourrie G. and Trolard F. (2013) Soil compaction impact and modelling. A review. Agronomy for sustainable development 33, 291-309
Schjønning, Per, Mathieu Lamandé, Lars J. Munkholm, Henning S. Lyngvig, and Janne Aa. Nielsen. (2016) Soil Precompression Stress, Penetration Resistance and Crop Yields in Relation to Differently-Trafficked, Temperate-Region Sandy Loam Soils. Soil and Tillage Research 163, 298–308.
Strudley, Mark W., Timothy R. Green, and James C. Ascough II. (2008) Tillage Effects on Soil Hydraulic Properties in Space and Time: State of the Science. Soil & Tillage Research 99, 4–48
Ugarte Nano, C.C., B. Nicolardot, M. Quinche, N. Munier-Jolain, and M. Ubertosi. (2016) Effects of Integrated Weed Management Based Cropping Systems on the Water Retention of a Silty Clay Loam Soil. Soil and Tillage Research 156, 74–82.
Ugarte Nano, C.C., B. Nicolardot, and M. Ubertosi. (2015) Near-Saturated Hydraulic Conductivity Measured on a Swelling Silty Clay Loam for Three Integrated Weed Management Based Cropping Systems. Soil and Tillage Research 150, 192–200.
Williams SM. and Weil RR (2004) Crop cover root channels may alleviate soil compaction effects on soybean crop. Soil Science Society of America Journal 68, 1403-1409

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