Soil multifunctionality is closely tied to soil health, yet a comprehensive understanding of this link in agricultural soils is lacking. The aim of this study was to understand how long-term fertilization practices affect the provision of multiple services by comparing the multifunctionality of soils. The three objectives were to (i) determine whether the effect of fertilization is consistent across soil types, (ii) describe the effect of the different fertilizers on soil multifunctionality, and (iii) identify soil chemical properties that can be easily used proxies of soil multifunctionality. The descriptors belong to three functioning indexes associated with nutrient availability, carbon transformation, and soil structure maintenance. This study is the first to investigate the effect of a variety of organic fertilizers on the health of three soil types by combining physical, chemical, and biological indicators in sugarcane agroecosystems. An increase in soil multifunctionality was obtained, with no effect on yield. The effect of fertilizers was consistent across soil types. Filter mud and green waste compost significantly increased the multifunctionality and functioning indexes compared to mineral fertilizer. Modifications in soil properties did not fully explain the observed variations. Our results confirm the high potential of organic fertilization to improve multifunctionality and provide ecosystem services.

Nourrir plus de 9 milliards de personnes dans les prochaines décennies impose de préserver la fertilité des sols, menacée par l’intensification agricole et les bouleversements climatiques. Assurer une fertilité durable, et par conséquent maintenir la pérennité des productions, requiert de comprendre les leviers du fonctionnement des sols agricoles. A La Réunion, la fertilisation organique apparait comme une alternative au recours aux intrants minéraux car elle limite les impacts négatifs directs sur l’environnement et peut être intégrée à des circuits courts, bien plus vertueux et moins coûteux en contexte insulaire. En modifiant les ressources nutritives et l’habitat des organismes du sol, les apports de matière organiques restructurent les communautés biotiques et les processus écologiques auxquels elles participent. Les impacts de la fertilisation sur la multifonctionnalité des sols ne font pas consensus dans la communauté scientifique, dans la mesure où une large gamme de réponses a pu être observée selon les contextes pédoclimatiques et les types d’apports en jeux. Dans le contexte insulaire tropical de l’île de La Réunion, qui présente une forte hétérogénéité climatique et des sols agricoles, d’origine volcanique, très spécifiques, ce lien biodiversité – fonction n’a à ce jour, jamais été documenté.Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit a pour objectifs de comprendre comment l’apport de fertilisants affecte la multifonctionnalité des sols à La Réunion, d’identifier l’influence de la fertilisation sur la structuration taxonomique et fonctionnelle des communautés et enfin de déterminer les facteurs pédoclimatiques qui influencent la structuration des communautés et la multifonctionnalité des sols. L’approche choisie pour atteindre ces objectifs repose sur deux dispositifs complémentaires, des essais expérimentaux permettant des observations en conditions semi-contrôlées, et un réseau de parcelles paysannes assurant la prise en compte de la réalité et l’hétérogénéité des exploitations agricoles de l’île. Plusieurs types d’apports organiques, d’origine animale ou végétale, divergents par leurs effets fertilisants et amendants, ont été comparés à la fertilisation minérale. Les sols ont été décrits grâce à des analyses chimiques et physiques. Leur fonctionnement a été appréhendé, d’une part, par des mesures in-situ, et d’autre part, par des projections fonctionnelles s’appuyant sur des données moléculaires relatives à la biodiversité microbienne et faunique, captée par analyse de l’ADN environnemental.L’étude de ces dispositifs montre que les fertilisants de type amendant utilisés localement tels que les composts de déchets verts et les écumes de distilleries de canne à sucre, améliorent la structure du sol, et augmentent l’activité de décomposition de la matière organique, les teneurs en carbone labile, en azote utile et en phosphore assimilable. Ces modifications modulent la structuration taxonomique et fonctionnelle des communautés microbiennes, ainsi que leurs interactions avec la mésofaune et macrofaune. Les conditions pédoclimatiques, qui expliquent en moyenne trois fois plus de variations dans la structure des communautés et la multifonctionnalité du sol que la fertilisation, bornent les effets des apports de matières organiques. Ces résultats permettent de mieux comprendre l’implication de la fertilisation dans le fonctionnement des sols agricoles de La Réunion. Pour aller plus loin dans l’étude de la relation entre biodiversité et fonctions, ils incitent à explorer davantage l’influence de la qualité des apports de matière organique sur les propriétés du sol, ainsi que son fonctionnement.