AimsOrganic P (OP) accounts for significant fractions of the total phosphorus (P) pool in soils, especially in soils treated with organic inputs. In soils, OP compounds can be sorbed onto soil minerals but the consequences of these interactions on P availability and plant uptake are poorly known. This research aims at elucidating the extent to which adsorbed OP compounds to major soil minerals may be available to plants.MethodsRyegrass (Lolium multiflorum) plants were grown in RHIZOtest devices in the presence of OP (myo-inositol hexakisphosphate (IHP), glycerophosphate (GLY) and glucose-6-phosphate(G6P)) and inorganic P (IP) compounds that were previously adsorbed onto Fe and Al oxides (goethite and gibbsite, respectively) and clay minerals (montmorillonite and kaolinite). Phosphorus availability and P uptake were then determined through rhizosphere and plant characterization. ResultsIrrespective of the type of mineral, ryegrass was able to take up about 3-18% of adsorbed OP compounds. The magnitude of availability and uptake depended on the OP compounds and the type of soil minerals. The potential availability of OP adsorbed by different minerals was strongly mediated by mineral-OP interaction types and properties. The P uptake increased in the following order: kaolinite-OP << gibbsite-OP ≤ goethite OP << montmorillonite-OP. Phosphorus uptake from adsorbed OP compounds showed contrasting pattern compared to adsorbed IP and depended on available P in the rhizosphere and not necessarily on the binding strength of OPs to the mineral surface.ConclusionsUnravelling the role of both OP and soil minerals properties on P availability constitutes an important knowledge to understand P dynamic in soil-plant system. Our results evidenced that the forms of OP adsorbed on Fe and Al oxides or clay minerals are available for plants to an extent which is strongly driven by OP forms and mineral types.

Rôle des formes de phosphore organique, des minéraux du sol, de l'azote et des traits fonctionnels des plantes sur la disponibilité et l'acquisition du phosphore par les plantes: La carence en phosphore (P) des sols limite la productivité de nombreux agroécosystèmes. Les pratiques agricoles modernes sont fortement tributaires des engrais minéraux dérivés de la roche phosphatée extraite, une ressource limitée et en constante diminution. Dans l'optique d'une gestion plus durable de la nutrition en P dans les agroécosystèmes, le phosphore organique (OP) provenant d'intrants organiques et du sol est de plus en plus considéré comme un complément aux engrais minéraux P. Cependant, la dynamique du P ajouté par les apports organiques dans les systèmes sol-plante est encore mal comprise et il n'existe actuellement aucune information claire sur la façon dont la composition OP de ces amendements détermine la disponibilité du P. Les objectifs de cette thèse étaient de mieux comprendre le rôle et les interactions des formes d'OP, de N, des minéraux du sol et des traits fonctionnels des cultures sur la disponibilité des OP et l'acquisition de P par les plantes afin d'optimiser la gestion des engrais organiques dans les agroécosystèmes. En déchiffrant les interactions entre les minéraux du sol et les formes prédominantes d'OP dans les sols et les engrais organiques, nous avons montré que les facteurs liés aux propriétés minérales du sol et aux caractéristiques moléculaires des OP affectaient directement les réactions des OP et leur libération dans le sol. De même, ces facteurs ont affecté la disponibilité des OP dans la rhizosphère et leur absorption par la plante. L'effet bénéfique de l'ajout de N sur la disponibilité des OP a été mis en évidence dans la caractérisation des interactions N-OP-minéraux. Cela a fourni des informations importantes sur le cycle du P dans les écosystèmes en cas d'ajout de N et sur les propriétés biogéochimiques impliquées, ce qui permettra aux modèles d'écosystèmes de prédire avec précision la limitation N-P des plantes et ses impacts, et aidera également à construire des modèles d'écosystèmes robustes avec des interactions N-P ou C-N-P entièrement couplées. L'amélioration de l'acquisition de P par la plupart des espèces à partir des OP a démontré que la réponse positive des stratégies d'acquisition de P aux sources d'OP a entraîné une plus grande disponibilité et acquisition de P à partir des OP. Certaines espèces et stratégies spécifiques pour certaines formes de P, soulignent des niches écologiques spécialisées. En outre, plusieurs espèces et stratégies à forte plasticité montrent une large niche écologique et un fort potentiel pour améliorer la disponibilité du P, le recyclage du P à partir de la diversité des formes de P dans les sols ou les engrais biosourcés. Enfin, l'identification par modélisation des traits majeurs impliqués dans les stratégies d'acquisition du P et leur capacité à mieux prédire l'acquisition du P, offre des opportunités pour concevoir des compositions d'espèces cultivées et plus spécifiquement la structure fonctionnelle des communautés végétales cultivées (ex : cultures intercalaires, plantes de couverture...) pour estimer les réserves totales d'OP du sol et au moins ses formes spécifiques (IHP, G6P, GLY, etc.) dans un système de culture multi-espèces. Ces nouvelles connaissances allant du processus d'adsorption à l'influence de la stratégie d'acquisition du P par les plantes sur le cycle du P dans les agroécosystèmes pourraient contribuer à l'amélioration des modèles existants et à leur intégration dans des systèmes d'aide à la décision. Ces systèmes permettraient à leur tour d'évaluer les effets globaux des interactions entre les intrants organiques, le sol et les plantes sur la disponibilité du P et de soutenir les décisions de gestion des agriculteurs, telles qu'une fertilisation P adaptée