The Ni biogeochemical cycle in a tropical agromining crop system

Cycle biogéochimique du Nickel en milieu tropical dans un contexte d'Agromine L'hyperaccumulation est un phénomène qui a été découvert il y a 45 ans seulement, il a fait l'objet de nombreuses recherches, en raison du comportement inhabituel des métaux dans l'écosystème et en raison du potentiel de solutions fondées sur la nature qui en découle. La description du cycle biogéochimique du Ni des plantes hyperaccumulatrices est nécessaire pour élucider leur rôle écologique dans leur environnement naturel, mais aussi pour comprendre leur comportement potentiel dans des cultures tropicales d’agromine. L'exploitation agricole et l'exportation de la biomasse riche en Ni interrompront le cycle du Ni. Il est donc important de comprendre les mécanismes qui régissent le cycle biogéochimique du Ni dans les systèmes naturels et de cultures : Quels sont les cycles du Ni et leur impact sur le fonctionnement écologique des forêts tropicales d’hyperaccumulateurs ? Quelle est la vitesse des flux de Ni à travers les compartiments sol-plante et quelle est la dynamique et le renouvellement du Ni dans un système tropical d'hyperaccumulateurs ? À quelle vitesse une culture tropicale Agromine peut-elle épuiser le Ni dans le sol ? Comment pouvons-nous gérer la fertilisation des sols pour une culture d’agromine tropicale de Ni durable ? Les objectifs de ce doctorat étaient donc les suivants (i) d'étudier le cycle biogéochimique d'une forêt naturelle de Phyllanthus rufuschaneyi afin d'évaluer les flux de Ni dans l'écosystème ; (ii) de manipuler un tel écosystème afin d'effectuer un test de sensibilité de l'écosystème pour le flux suivant : retour de la litière au sol ; de l'absence de retour (exportation) à un doublement du retour ; (iii) d'optimiser le système de culture de P. rufuschaneyi pour l'agromine du Ni. Deux peuplements parallèles de P. rufuschaneyi ont été instrumentés, surveillés et comparés pendant deux ans (2018 et 2019), (i) une forêt secondaire naturelle de 100 m2 et (ii) un champ densément planté dans lequel les retours de litière au sol ont été calibrés ; de l'absence de retour (exportation) à un doublement du retour. Cette étude n'a pas révélé l'allopathie des plantes hyperaccumulatrices tropicales. Les plantes hyperaccumulatrices de Ni influent sur la constitution des stocks de Ni disponibles dans les couches arables. Le cycle du Ni est principalement régi par des flux internes, notamment la dégradation et le recyclage de la litière. Ce pourcentage de renouvellement du Ni ne semble pas être influencé par le taillis à court terme mais par la présence initiale de litière sur le sol. La fertilisation NPK n'a aucun effet sur le rendement en Ni à court terme (75 kg Ni ha-1 an-1), même si la fertilisation en azote a tendance à réduire le rendement en Ni de P. rufuschaneyi. Il convient de tenir compte du renouvellement du nickel lors de la conception des cultures d’agromine tropicales. Une étude plus approfondie de l’altération permettrait de préciser son rôle dans la reconstitution des stocks de Ni disponible et de nutriments.