Th. 3e cycle--Géol. appl.--Lille 1, 1979. N°: 786.

Th.--Sci. nat.--Nancy 1, 1979. N°: 700.

Th. 3e cycle--Agro-éco-pédol.--Nancy--I.N.P.L., 1979.

Th. doct.-ing.--Nancy, I.N.P.L., 1979.

Th. 3e cycle--Agro-éco-pédol.--Nancy--I.N.P.L., 1979.

Th. 3e cycle--Agro-éco-pédol.--Nancy--I.N.P.L., 1978.

La biogéochimie, l'écologie et l'évolution de la tolérance et de l'accumulation du cuivre (Cu) et du cobalt (Co) chez les métallophytes facultatives restent à ce jour peu connues. Anisopappus chinensis (Asteraceae), espèce végétale à large amplitude écogéographique, a été sélectionné comme modèle biologique. Les concentrations de Cu et de Co liées respectivement aux oxydes de manganèse et à la matière organique dans les sols métallifères pourraient représenter une concentration disponible de Cu et de Co pour les plantes. En culture, une variation dans la mobilité du Cu et du Co dans le sol n'expliquait pas nécessairement une variation des concentrations foliaires. La disponibilité du Cu et du Co reste difficile à appréhender et serait la résultante d'interactions biogéochimiques rhizosphériques complexes impliquant les microorganismes. Il existe une réponse adaptative à la diversité d'habitats chez A. chinensis traduite par des hauteurs de plantes et surfaces de feuilles plus faibles chez les populations métallicoles. L'absence de divergence de la surface foliaire spécifique (SLA) entre les populations métallicoles et non-métallicoles, ainsi que la très faible réponse plastique au Co semble mettre en évidence une homéostasie de la SLA qui pourrait expliquer la large niche écologique de l'espèce. Une différenciation génétique de la tolérance au Co a été observée chez les populations métallicoles des sols enrichis en Co, reliée à la concentration de Co des sols natifs. Une variation génétique de l'accumulation de Co a été mise en évidence pour la première fois ; A. chinensis provenant de sols enrichis en Co constitue un matériel végétal remarquable à valoriser / Biogeochemistry, ecology and evolution of copper (Cu) and cobalt (Co) tolerance and accumulation in facultative cupro-cobaltophytes remains poorly understood. Anisopappus chinensis (Asteraceae), a broad-niched and geographically widespread facultative metallophyte has been chosen as model species of the thesis. Copper and Co bound to respectively manganese oxides and organic matter in metalliferous soils could represent Cu and Co available concentrations for plants. In experimental conditions, variations in Cu and Co mobility would not necessary explained variations in foliar Cu and Co concentrations in A. chinensis. Copper and Co availability is a complex element- and species-specific mechanism, closely related to all biogeochemical processes that occur in the rhizosphere. Important role of microorganisms is expected. Adaptive response to habitats has been highlighted for A. chinensis. Metallicolous (M) plants had consistently lower height and leaf size than non-metallicolous (NM) plants. The lack of divergence in specific leaf area (SLA) between M and NM populations associated with the very low plastic response to Co seemed to highlight SLA homeostasis which could explain the broad niche of the species. Genetic differentiation in Co tolerance has been demonstrated in M populations from Co-enriched soils. Positive relationship between the level of tolerance to Co and the concentration of Co in the native soil may exist. Genetic variability of Co accumulation has been demonstrated for the first time in a metallophyte. Anisopappus chinensis form Co-enriched soils constitute an interesting valuable biological model

Cette thèse constitue une étude de référence sur la qualité des ressources hydriques du bassin versant du fleuve Ibrahim au Liban, notamment avant la construction d’un grand barrage (Jannah). Pour ce faire, 7 stations (NI7 à NI1) ont été sélectionnées de l’amont vers l’aval sur l’Ibrahim et ses sources karstiques. L’ensemble des sept sous bassins a été caractérisé d’un point de vue hydroclimatologie et états de surface (sols, végétation, cultures, géologie, relief). Les débits mesurés à l’amont (2 stations) et à l’aval (1 station) nous ont permis de reconstituer les débits des autres stations intermédiaires grâce à des relations débits-surfaces spécifiques. À partir de prélèvements et d’analyses chimiques de la composition des eaux tout au long d’un cycle hydrologique et avec une fréquence mensuelle, les flux de matières exportées en solution par l’Ibrahim ont été estimés à 122 372 t/an. 80% de ce tonnage est exporté durant la période des hautes eaux. À partir de ce tonnage, on a pu estimer que l’altération chimique des roches carbonatées sur l’ensemble du bassin s’effectue à la vitesse de 81 cm/10000 ans. Cette altération consomme un flux élevé de CO2 typique des régions carbonatées soumises à un drainage intense (1500 mm/an), soit 2,23 x106 moles/km2/an de CO2. L’analyse de la concentration en éléments traces dans les sédiments de fond des cours d’eau, intégrateurs des transports solides, en hautes eaux et en basses eaux, montre des concentrations élevées pour le Sc, V, Cr, Co, Ni, Ga et Cu en passant de NI5 jusqu’à NI2. L’évaluation du degré de cette contamination et de sa variation spatio-temporelle a été effectuée grâce au facteur d’enrichissement en normalisant par rapport à l’aluminium et en prenant les sédiments de la station amont NI7 (source karstique) considérés comme peu ou pas contaminés en ET, comme fond géochimique naturel. Des teneurs élevées en Zn, Pb, Cu et d’autres éléments traces montrent que dans cette région où les activités industrielles, agricoles, et urbaines sont développées, il existe un apport anthropique non négligeable en éléments métalliques. Mais cette contamination reste modérée

La Californie est la plus grande région productrice de fraise en Amérique du nord et cette production ne serait pas possible sans irrigation. Toutefois, les ressources en eau sont limitées dans cette région et la qualité des eaux souterraines est menacée par le lessivage des nitrates. Dans ce contexte, il est essentiel d’optimiser la gestion de l’irrigation afin d’économiser l’eau et de limiter le lessivage tout en maintenant le même niveau de productivité. Des travaux antérieurs ont démontré que le rendement était maximal avec une gestion humide par tensiométrie avec un seuil de -10 kPa, mais l’efficacité d’utilisation de l’eau (EUE) n’est pas maximisée. Des gains d’efficacité pourraient être obtenus en utilisant un seuil plus sec lorsque les besoins en eau de la plante sont plus faibles. Le premier volet de cet ouvrage consistait à comparer différentes stratégies d’irrigation de déficit à une gestion humide et à une gestion conventionnelle de l’irrigation. Des augmentations significatives de l’EUE ont été obtenues avec l’irrigation de déficit sans diminution de rendement significative comparativement à la gestion humide. Toutefois, ces régies tendaient à diminuer le rendement de 0 à 3 % et comme le prix du produit est élevé, il serait pertinent dans des travaux futurs de vérifier si cette tendance de baisse du rendement se confirme. De plus, la gestion par tensiométrie a diminué le lessivage comparativement à la gestion conventionnelle puisque cette technologie permet un ajustement plus précis du temps d’irrigation afin de limiter la perte d’eau et de nutriments au-delà de la zone racinaire. Le deuxième volet visait à mesurer l’impact de différentes régies d’irrigation sur la salinité du sol et à vérifier si la conductivité électrique (CE) de la solution du sol était un indicateur fiable pour suivre la concentration de nitrate dans le sol. Différentes régies d’irrigation basées sur le potentiel matriciel du sol ont été comparées à des régies basées sur l’évapotranspiration et à la régie conventionnelle du producteur. Aucune différence significative n’a été observée sur les deux sites, tous les traitements ont subi une hausse de salinité pendant la saison, mais les pluies hivernales ont été suffisantes pour lessiver cette accumulation de sels. La régie d’irrigation de déficit par tensiométrie ne présente donc pas de risque d’augmentation de salinité dans le sol comparativement à une gestion humide. De plus, la CE du sol s’est avérée inefficace pour estimer la concentration en nitrate du sol puisque la contribution de l’ion nitrate est très faible comparativement à d’autres ions naturellement présents dans le sol. / California is the largest strawberry producing region in North America and this productionwould not be possible without irrigation. However, water resources are limited in thisregion and the water quality has become an issue in some growing areas due to nitrateleaching. Therefore, it appears essential to optimize the irrigation management to savewater and to limit the leaching of nutrients without decreasing fruit productivity. Previousworks have shown that maximum yield is obtained under wet irrigation managementconditions (i.e. irrigation being initiated when a soil matric potential threshold of -10 kPawas exceeded), but the water use efficiency (WUE) is not maximized. WUE could beimproved by using drier thresholds when the water need of the plant is lower.The first chapter aimed to compare different deficit irrigation strategies to wet managementand to conventional grower management. Significant increases in WUE were obtainedusing deficit irrigation compared to wet management (-10 kPa) without any significantimpact on fruit yield. However, deficit irrigation tended to decrease fruit yield by 0 to 3 %and given the high value of the strawberry product, it would be relevant to verify whetherthis trend of yield loss is confirmed. Moreover, using a predetermined soil water potentialthreshold to manage irrigation more efficiently could reduce the water leaching comparedwith conventional grower management as this technology allows a finer adjustment ofirrigation period and therefore limits the loss of water and nutrients beyond the root zone.The second chapter aimed to measure the impact of different irrigation strategies on soilsalinity and to determine whether the electrical conductivity (EC) of the soil solution was anappropriate indicator to follow the concentration of nitrates in the soil. Different irrigationmanagements based on soil water potential were compared with irrigation managementbased on evapotranspiration (ET) and with conventional grower management. Nosignificant difference was observed among treatments on both sites, as all five irrigationstrategies resulted in a salinity build-up over the season, but winter rainfalls were sufficientto leach the salt accumulation from the root zone. Thus, tension-based deficit irrigationmanagement does not represent a risk of increasing the soil salinity. Furthermore, the ECof the soil turned out to be inadequate to assess the nitrate concentration in the soil sincethis ion did not have a great impact on the soil salinity compared with other ions naturallypresent in the soils investigated.

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