Les sols agricoles sont aujourdhui soumis à des pressions de plus en plus fortes, y compris à des fins de productions énergétiques, qui menacent cette ressource vitale pour lHomme. Les Taillis à Très Courte Rotation (TTCR) sont une technique de culture intensive, destinée à produire des plaquettes de bois énergie, qui conduit à de fortes exportations de biomasse. Lobjectif de la thèse était détudier limpact des TTCR sur les processus fonctionnels des sols participant aux services écosystèmiques: activité biologique, fertilité, décomposition et stockage de la matière organique, cycles biogéochimiques du carbone et des éléments minéraux, et de proposer des indicateurs de suivi de la qualité de ces sols.
Cinq prélèvements ont été effectués chaque printemps et chaque automne entre mai 2010 et mai 2012 sur les sols de dix parcelles comprenant quatre couples de TTCR et bandes enherbées, une forêt alluviale et un agrosystème, localisées dans la vallée de lAisne sur des fluvisols. A chaque prélèvement, les paramètres suivants ont été mesurés: les matières organiques, le carbone total, les stock, retombées et exportations de carbone, la capacité déchange cationique (CEC) et les éléments échangeables, le phosphore disponible, les formes minérales de lazote, la minéralisation du carbone et de lazote, la biomasse, labondance, la diversité des communautés lombriciennes, labondance relative et la diversité des communautés fongiques et bactériennes, des activités enzymatiques caractéristiques des cycles du carbone, de lazote, du phosphore, des caractérisations physiques et chimiques des matières organiques (minéralisation, fractionnement chimique et pyrolyse Rock Eval), les teneurs en nutriments (Ca, Mg, K, Na, P, N).
Par rapport à une culture annuelle, les plantations de TTCR modifient rapidement lactivité et la structure des communautés biologiques du sol. Des augmentations des populations fongiques et lombriciennes, de la respiration basale et de lactivité laccase ont été observées. Ces modifications peuvent être reliées aux changements quantitatifs et qualitatifs des matières organiques, évoluant vers des formes plus récalcitrantes (e.g augmentation du C/N, diminution de lindice hydrogène). Lazote minéral et le phosphore disponible semblent être les facteurs limitant le rendement des plantations mais les retours importants, via les litières de saules et le turn over rapide de la MO dans les sites étudiés, viennent tamponner les fortes exportations. Ces mesures ont conduit à la définition dindicateurs, qui après traitement des données, aboutissent dune part, à la proposition de trois indices de qualité des sols (fertilité, activité biologique, abondance et diversité des communautés biologiques), et dautre part à lutilisation des courbes de réponses principales pour suivre lévolution de la qualité des sols dans différents usages. lagrégation des indicateurs de qualité des sols en indice synthétique est discutée.

Mots clés : Taillis à Très Courte Rotation, Saule, Indicateurs/Bioindicateurs, Matières Organiques du Sol, Qualité des sols, Biologie des sols.

Summary :
Willow Short Rotation Coppice (SRC) effect on soil functional properties and quality indicators definition.

Nowadays, agricultural soils are subjected to strong anthropic pressure, including their use for production of diversified energetic raw material competing with food production, which represents a major risk for the soil as a vital source for humans. Short Rotation Coppices (SRC) are an intensive crop of fast growing tree species intended to produce energy wood chips. Consequently, soils are subjected to high exportation. This thesis aimed at assessing the impact of SRC on soil processes involved in ecosystem services: e.g. biological activity, fertility, storage and decay of organic matter, biogeochemical cycle of carbon and nutrients.
Five samplings were performed in spring and autumn between May 2010 and May 2012 on fluvisols of ten plots including four couples of SRC and grassland, an alluvial forest and an agrosystem, in the Aisne valley. The following parameters were monitored: organic matter, total carbon and carbon cycle (stock, litter fall and exportation), cation capacity exchange, available phosphorus, mineral nitrogen forms, carbon and nitrogen basal respiration, earthworm biomass, density and diversity, fungal and bacterial density and diversity, enzymatic activity involved in carbon, nitrogen and phosphorus cycles, physical and chemical organic matter characterisations (mineralisation, chemical fractioning and Rock Eval pyrolysis analyses), nutrient contents (Ca, Mg, K, Na, P, N).
Compared to conventional agrosystem, SRC crops quickly changed biological community structure and activity. Increased earthworm and fungal density, basal respiration and laccase activity were observed. These changes can be linked to qualitative and quantitative organic matter evolutions. Organic matters became more recalcitrant (e.g. increase of the C/N ratio and decrease of hydrogen index). Mineral nitrogen and available phosphorus seemed to be limiting factors for SRC crop yields. However, soil, nutrients return via litter falls and the good turnover of organic matter that was observed on the sites can buffer strong exportations. The measured parameters led to (i) indicator definition and proposition of three soil quality indices of fertility, biological activity, and biological community (density and diversity) (ii) use the principal response curve statistic method in order to monitor soil quality evolution among a land use gradient. Soil quality indicators aggregation to perform synthetic index is discussed.

Key words : Short Rotation Coppice, Willow, Indicators/Bioindicators, Soil Organic Matter, Soil biology and quality.