Offre de stage M2 : Structuration du sol

VOTRE MISSION ET VOS ACTIVITÉS

 Contexte

La structure est un facteur clé de la fonctionnalité du sol (Rabot et al., 2018, Fatichi et al., 2020). La structure du sol est dynamique au cours du temps, et la biodiversité joue un rôle crucial dans son maintien et son renouvellement (Young et al., 1998, Meurer et al., 2020, Vidal et al., 2023). Cependant, l’effet de la biodiversité sur la dynamique structurale est encore mal caractérisé (Erktan et al., 2020, Meurer et al., 2020). Nous avons besoin d’indicateurs de structuration qui puissent être corrélés spatialement avec la présence d’organismes afin de distinguer l’effet de différents groupes.

L’approche des scanners enterrés permet un suivi dynamique in situ du sol et des organismes qui y résident jusqu’à une résolution spatiale de 100 µm, sur une zone d’observation de 20 cm x 30 cm dans un profil de sol, avec une acquisition d’image toutes les 6h. Les scanners peuvent être laissés sur place plusieurs mois à plusieurs années pour acquérir une série temporelle de l’évolution du sol. L’approche a permis d’étudier plus finement la croissance des racines (Siegwart et al., 2025), l’activité de la faune et les interactions biologiques dans le sol (Belaud et al., 2024). Cependant, l’impact de ces organismes sur la dynamique de la structure du sol n’a pas encore été exploré.

Une façon d’étudier la dynamique structurale du sol in situ à partir de séries temporelles repose sur le recalage d’images : cette approche traduit les différences entre deux images successives en un champ de déplacement des composantes du sol (Keyes et al., 2016). L’analyse des champs de déplacement représente une piste pour définir de nouveaux indicateurs de structuration du sol, et approfondir notre compréhension de la contribution de différents groups d’organismes à la santé physique des sols.

 Objectifs et Missions

Dans le cadre du PEPR Sols Vivants, ce stage de recherche utilisera des techniques d’analyse d’images pour explorer le rôle des acteurs biologiques (e.g. racines, méso & macro-faune du sol) comme agents de stabilisation et de restructuration du sol. Vos missions se déclineront comme suit :

•          Analyse de métadonnées et sélection de séries temporelles d’images issues de scanners enterrés répondant aux besoins du stage 

•          Prétraitement d’images

•          Développement d’un protocole pour quantifier les modifications de structure au voisinage des racines et organismes (préalablement identifiés dans Belaud et al., 2024)

•          Extraction d’indicateurs de structuration des sols et premières analyses statistiques sur les liens avec les groupes d’organismes et les conditions environnementales

Le stage pourra démarrer entre janvier et février 2027 selon les formations. Si vous souhaitez postuler, merci d’envoyer un CV et une lettre de motivation par courrier électronique à Clémentine Chirol (clementine.chirol@inrae.fr). Les dossiers seront examinés au fil de leur réception, vous êtes donc encouragés à envoyer votre candidature rapidement.

 Références bibliographiques

Belaud, E., Jourdan, C., Barry-Etienne, D., Marsden, C., Robin, A., Taschen, E., & Hedde, M. 2024. In situ soil imaging, a tool for monitoring the hourly to monthly temporal dynamics of soil biota. Biology and Fertility of Soils, 60(8), 1055-1071. https://doi.org/10.1007/s00374-024-01851-8

Erktan, A., Or, D., & Scheu, S. 2020. The physical structure of soil: determinant and consequence of trophic interactions. Soil Biology and Biochemistry, 148, 107876. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107876

Fatichi, S., Or, D., Walko, R. et al. 2020. Soil structure is an important omission in Earth System Models. Nat Commun 11, 522. https://doi.org/10.1038/s41467-020-14411-z

Keyes, S. D., Gillard, F., Soper, N., Mavrogordato, M. N., Sinclair, I., & Roose, T. 2016. Mapping soil deformation around plant roots using in vivo 4D X-ray computed tomography and digital volume correlation. Journal of Biomechanics, 49(9), 1802-1811. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2016.04.023

Meurer, K., Barron, J., Chenu, C., Coucheney, E., Fielding, M., Hallett, P., ... & Jarvis, N. 2020. A framework for modelling soil structure dynamics induced by biological activity. Global change biology, 26(10), 5382-5403. https://doi.org/10.1111/gcb.15289

Rabot, E., Wiesmeier, M., Schlüter, S., & Vogel, H. J. 2018. Soil structure as an indicator of soil functions: A review. Geoderma, 314, 122-137. 10.1016/j.geoderma.2017.11.009

Siegwart, L., Saimpha, G., Bertrand, I., Hedde, M., & Jourdan, C. 2025. High-throughput monitoring of root diameter reveals the temporal dynamics of root decomposition. Annals of Botany, 136(5-6), 1163-1173. https://doi.org/10.1093/aob/mcaf175

Vidal, A., Blouin, M., Lubbers, I., Capowiez, Y., Sanchez-Hernandez, J. C., Calogiuri, T., & van Groenigen, J. W. 2023. The role of earthworms in agronomy: Consensus, novel insights and remaining challenges. Advances in agronomy, 181, 1-78. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2023.05.001

Young, I. M., Blanchart, E., Chenu, C., Dangerfield, M., Fragoso, C., Grimaldi, M., ... & Monrozier, L. J. 1998. The interaction of soil biota and soil structure under global change. Global Change Biology, 4(7), 703-712. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.1998.00194.x 

LE PROFIL QUE NOUS RECHERCHONS

Niveau d'études : Master 2 ou troisième année d’Ecole d’ingénieurs

Formations recommandées : Sciences du sol, science de l’environnement, ou analyse d’image

Compétences : Connaissances préalables en sciences du sol, connaissances en code (Fiji, Python ou autres), intérêt pour la visualisation et l’analyse d’images