Démarche

SITES D'ETUDES ET ZONE D'ECHANTILLONNAGE DES PRELEVEMENTS BIOLOGIQUES

Le programme RMQS BioDiv étant calé sur les sites du RMQS classique, son échantillonnage systématique est réalisé selon un maillage de 16 x 16 km. Les prélèvements biologiques du programme RMQS BioDiv ont été effectués aux printemps 2006 et 2007 sur 109 sites RMQS bretons.
La zone d’échantillonnage du RMQS BioDiv est une bande de 34 m sur 3 m située à 5 m au nord du carré d’échantillonnage composite RMQS classique. A l’intérieur de la zone BioDiv sont clairement définis des secteurs de prélèvement pour chaque groupe taxonomique.

Zone d'échantillonnage du RMQS Biodiv

METHODES DE PRELEVEMENTS DES GROUPES BIOLOGIQUES

Micro-organismes et nématodes
Les prélèvements de micro-organismes et nématodes sont réalisés au travers d’échantillons composites de terre effectués à partir de 32 carottages élémentaires de sol (carottier de 7cm de diamètre, hauteur 15 cm) sur l’ensemble de la zone BioDiv. La terre prélevée est tamisée (6 mm) puis homogénéisée pour former l’échantillon composite analysé en laboratoire. Les échantillons sont acheminés du terrain aux laboratoires via transporteur frigorifique à 4°C.

Mésofaune
Les échantillons de terre, utilisés pour l’analyse de la mésofaune (acariens, collemboles ...), sont réalisés à l’aide d’un carottier spécialement conçu, qui conditionne directement l’échantillon de terre dans des cylindres en plexiglas de 6 cm de diamètre. Dans la mesure du possible, 3 profondeurs : 0-5, 5-10 et 10-15 cm ont été prospectées. Pour chaque site, 3 répétitions sont effectuées.

Lombriciens
Les lombriciens sont prélevés, à raison de 3 répétitions par site, selon la méthode Bouché (1972) adaptée au contexte agro-pédoclimatique (Cluzeau et al., 1999 et 2003) : trois arrosages de solution formolée (3 x 10L, concentrations 0,25 %, 0,25%, 0,4%) sont appliqués à 15 minutes d’intervalle sur un cadrat élémentaire de 1m². Ces applications formolées permettent de prélever les lombriciens qui, adoptant un comportement de fuite en réponse aux propriétés urticantes du formol, remontent à la surface du sol. Ce prélèvement chimique est complété par le tri manuel d’un bloc de sol d’1/16^e m² (0,25 x 0,25 x 0,25 cm de profondeur) extrait à la suite du prélèvement au formol.

Macrofaune totale

L’extraction de la macrofaune totale du sol est réalisée, à raison de 6 répétitions par site, en utilisant la méthode TSBF (Tropical Soil Biology and Fertility) modifiée pour être adaptée aux milieux tempérés. Cette méthode combine l’extraction au formol et un tri manuel du sol sur une surface unitaire de 25 x 25 cm de côté (1/16^e m²), deux applications d’une solution formolée (0,2%) sont réalisées à dix minutes d’intervalle, puis un bloc de sol, prélevé sur une profondeur de 15 cm, est ensuite trié manuellement.

ANALYSE DES DIFFERENTS GROUPES BIOLOGIQUES AU LABORATOIRE

Micro-organismes
Divers paramètres microbiologiques sont étudiés dans le cadre du programme RMQS BioDiv :  
• la biomasse microbienne (MOV et MOV%Ct) est déterminée par fumigation-extraction (Chaussod et al.,  1988),
• la proportion d’ADN bactérien est mesurée par le nombre de copies du gène ADNr 16S dans l’ADN microbien extrait directement à partir des échantillons de sol (Martin-Laurent et al.,  2001),
• les communautés bactériennes fonctionnelles impliquées dans la dénitrification et la dégradation de composés phénoliques, sont estimées respectivement d’après le nombre de copies des gènes narG et pcaH dans l’ADN microbien extrait du sol
• la structure génétique des communautés bactériennes est réalisée par « fingerprint » B-ARISA (Bacterial-Automated Ribosomal Intergenic Spacer Analysis) (Ranjard et al.,  2001).

Nématodes
Deux extractions sur 300 g de sol sont réalisées par élutriation puis la suspension obtenue est soumise à un passage actif de 48h au travers d’un tamis. Cette méthode est basée sur un procédé de flottation permettant la séparation des particules de sol en fonction de leur densité : un courant d’eau ascendant (au débit calibré) permet de séparer les nématodes des particules grossières de sol et de les récupérer en suspension avec les particules de sol légères (argiles, limons, particules organiques) alors que les grosses particules sédimentent (norme ISO 23611-4). Les nématodes vivants sont alors séparés, par passage actif des particules fines mais inertes de cette suspension.
Les nématodes sont ensuite dénombrés sous loupe binoculaire puis fixés dans une solution formolée. Environ 300 nématodes par échantillon sont ensuite montés dans une lame d’ensemble et identifiés sur critères morphologiques en microscopie optique.

Mesofaune
Au laboratoire, l’extraction de la mésofaune est effectuée par un extracteur à haut gradient de température de type « MacFadyen » : la température augmente de 35°C à 60°C pendant 8 jours. Les individus collectés dans l’acide benzoïque (2,8 g/L) sont dénombrés sous une loupe binoculaire et l’identification des espèces de collemboles est réalisée sous microscope, suivant des caractères morphologiques. Les collemboles sont déterminés au niveau spécifique alors que les acariens sont déterminés au niveau des sous-ordres : Oribates, Actinedida, Acaridida et Gamasida.

Lombriciens
Au laboratoire, les lombriciens sont déterminés sous loupe binoculaire au niveau infra-spécifique, suivant une clé de détermination ; leur stade de développement (juvénile, sub-adulte et adulte) est précisé suivant le stade d'évolution des organes sexuels (pores mâles, puberculum, clitellum) et les individus sont pesés individuellement.

GESTION ET TRAITEMENT DES DONNEES

Le nombre important d’échantillons récoltés et de paramètres étudiés a rendu indispensable la création d’un outil de gestion, d’organisation et d’aide au traitement des informations collectées. Ainsi, la base de données DonEcoSol qui permet d’incrémenter toutes les données et métadonnées du RMQS BioDiv Bretagne a été créé. Cette base de données sur la biodiversité des sols présente une inter-connectivité avec la base de données nationale DONESOL gérée par l’INRA InfoSol d’Orléans qui stocke notamment  les informations issues du programme RMQS « classique ».

Concernant le traitement des données, une approche de data-mining a été mise en œuvre. Plusieurs niveaux d’analyse des données ont été abordés :
• analyses séparées sur chacun des groupes biologiques étudiés,

• étude de la composante biologique des sols étudiée dans son ensemble (lien entre les groupes et les taxa),

• mise en relation des paramètres biologiques étudiés avec les variables explicatives (pratiques agricoles, paramètres physico-chimiques, caractéristiques pédologiques, …) et approche spatiale mise en œuvre pour vérifier l’existence ou non de structuration spatiale à l’échelle régionale