Les mécanismes qui contrôlent le stockage du carbone dans le sol ne sont pas tous clairement identifiés et il reste une grande incertitude concernant leur quantification. L'usage et la gestion des sols sont les facteurs principaux qui influencent les transformations de la matière organique, déterminant la minéralisation du carbone et de l'azote ou leur rétention dans le sol<br />L'objectif principal de cette thèse est l'identification des processus physiques et biologiques qui sont influencés par la localisation des résidus dans le sol, en interaction avec la qualité de ces résidus. La localisation initiale des résidus modifie des propriétés physiques du sol : les dynamiques d'eau, le transport des solutés ou la température du sol. La qualité biochimique des résidus influence les processus (micro-)biologiques : les biotransformations du carbone et de l'azote, l'activité et la composition des populations microbiennes dans le sol. Ces changements physiques et biologiques interagissent, peuvent modifier la structure du sol (par l'agrégation) et, en retour, influencer la décomposition de la matière organique. <br />La première partie de ce travail traite de l'influence de la qualité des résidus végétaux et du type de sol sur la minéralisation du C et N en contact 'optimal' avec le sol (incorporation homogène des résidus finement coupés). Il est montré que sous conditions contrôlées et d'azote non limitant, la qualité des résidus est le facteur principal déterminant la vitesse de décomposition. Le type de sol a un effet négligeable sur les dynamiques de décomposition à court terme. Par contre, la minéralisation du carbone à plus long terme dépend du type de sol, ce qui est probablement lié aux différences dans la capacité du sol à stabiliser du carbone soluble ou d'origine microbienne.<br />La deuxième partie traite de l'effet de la localisation des résidus sur la minéralisation du C et N pour des résidus de colza dans un sol limoneux. Des colonnes de sol sont construites avec des résidus soit incorporés soit laissés à la surface du sol. Les colonnes sont placées périodiquement sous un simulateur de pluie pour simuler des conditions hydriques relativement similaires au champ. L'évaporation du sol est fortement réduite avec le mulch, ce qui conduit à une humidité du sol plus grande que lorsque les résidus sont incorporés. Simultanément, on observe un dessèchement rapide du mulch de résidus. Le C et N issu des résidus est distribué différemment dans le sol selon que ceux-ci sont à la surface ou incorporés. Les différences dans la disponibilité d'eau et des nutriments conduisent à une vitesse de décomposition plus lente pour des résidus à la surface que pour des résidus incorporés dans le sol. Cependant, la minéralisation nette de l'azote est plus grande dans le sol sous mulch qu'avec incorporation des résidus en raison de l'humidité plus grande qui favorise la minéralisation et d'une moindre organisation d'azote.<br />L'influence de la localisation des résidus sur le devenir du C et N dans le sol et dans les agrégats est examinée afin d'évaluer les mécanismes qui contrôlent le stockage du carbone dans le sol. A court terme, une grande partie de la matière organique particulaire (MOP) est retenue à la surface du sol avec le traitement mulch alors que toute la MOP a disparu quand les résidus sont incorporés. La présence des résidus augmente la taille moyenne des agrégats comparé au sol témoin et des agrégats plus larges sont trouvés dans la couche de sol 0-5 cm sous le mulch que dans la couche ou les résidus sont incorporés. La quantité totale du C des résidus récupérée dans les agrégats est similaire avec les résidus laissés à la surface et les résidus incorporés, mais elle est distribuée différemment dans le profil du sol. Malgré les différences dans la façon dont le C 'nouveau' entre dans le sol, la distribution relative du C des résidus dans les micro et macro agrégats est la même pour les deux localisations, probablement parce que dans les deux cas le C des résidus entre dans les agrégats sous forme soluble.<br />Finalement, l'interaction entre la localisation des résidus et leur qualité est étudiée. Un mulch réduit fortement l'évaporation du sol et l'importance de cette réduction dépend de la qualité physique du mulch. Des changements dans l'humidité du mulch, identifié comme facteur principal qui détermine la décomposition du mulch, dépend aussi de la qualité (physique) des résidus. Avec l'incorporation des résidus, la vitesse de minéralisation de C est principalement influencée par la qualité biochimique des résidus. L'interaction la plus forte entre localisation et qualité des résidus est observée sur les dynamiques de l'azote : la minéralisation nette de l'azote est déterminée par l'interaction entre l'humidité du sol (effet localisation) et la disponibilité de l'azote (effet qualité). Ces résultats permettent de développer et de calibrer un module du modèle PASTIS (Garnier et al., 2003), conçu pour simuler la décomposition d'un mulch. La modélisation avec PASTISmulch a permis d'avoir accès au flux brut d'azote, d'estimer le transport des nitrates et le lessivage potentiel dans le profil du sol, et de quantifier l'impact de la localisation et qualité des résidus sur la minéralisation du C et N dans le sol.