Écologie microbienne et dynamique élémentaire sur un site minier en succession végétale primaire

Depuis des dizaines d’années, les sols du Québec, sont exploités pour leurs minéraux et métaux afin de rentabiliser ces éléments au niveau mondial. Avant 1991, la réglementation obligeant les industries minières à fournir une garantie financière suffisante pour une restauration complète du site minier n’existait pas. Ainsi, elles pouvaient exploiter les ressources et ensuite laisser les terrains contaminés à l’abandon. Malgré l’importance des industries minières pour l’économie québécoise, celles-ci ont engendré de nombreuses répercussions environnementales. En effet, les résidus miniers sont habituellement caractérisés par une faible concentration en nutriments essentiels (e.g. carbone, azote, phosphore), ainsi que par des grandes concentrations en métaux indésirables (e.g. cadmium, plomb, arsenic). La combinaison de ces caractéristiques édaphiques problématiques limite la succession végétale primaire. L’absence de végétaux dans ces environnements augmente les risques de fuite des éléments indésirables vers les écosystèmes avoisinants, en plus de favoriser la production de drainage minier acide. Dans ce sens, il est essentiel de végétaliser les sites miniers afin d’enrichir et de stabiliser les sols limitant ainsi la fuite des métaux et métalloïdes. En effet, il est reconnu dans la littérature que la combinaison plantes et microorganismes qui promeuvent la croissance (PGPR) de la plante augmente l’efficacité des méthodes de phytoremédiation. Toutefois, très peu d’informations sont connues concernant les interactions entre les végétaux et les conditions environnementales, ainsi qu’entre les végétaux et les microorganismes présents dans les résidus miniers. Ce projet de doctorat vise à élucider une partie des informations manquantes sur les interactions entre les paramètres abiotiques et biotiques présents en contexte minier. Dans ce sens, un site minier situé dans le Nord-Ouest du Québec présente des pH hétérogènes, une forte concentration en arsenic, une colonisation végétale indigène et est littéralement une source d’information pour répondre à de nombreuses questions biologiques. Dans un premier temps, il a été proposé que les conditions environnementales du site minier covarient avec la pression sélective prédominant des végétaux. En effet, il a été montré que la majorité des sols ainsi que des feuilles entre les diverses classes composant le gradient de végétation présentait des différences élémentaires. Il a aussi été présenté que l’espèce végétale, la classe de densité de végétation, le calcium et le cuivre sont les paramètres environnementaux du sol qui expliquent le plus la composition élémentaire des racines, des tiges et des feuilles chez l’ensemble des espèces de plantes. En outre, il a été proposé dans cette étude que les conditions environnementales du site minier sont corrélées les populations microbiennes actives. Dans ce sens des différences significatives ont été notées chez les populations bactériennes et fongiques actives entre les diverses classes de gradient de végétation ainsi qu’entre les diverses espèces végétales. Notamment, il a aussi été montré que l’abondance relative de certains microorganismes en fonction des classes de densité de végétation, de l’espèce végétale ainsi qu’en fonction du compartiment végétal dans lequel l’échantillon a été prélevé (sol de masse/rhizosphère/racine) était significativement variable. Afin de conclure ce projet de doctorat sur une note plus appliquée, il a aussi été proposé que la plantation de semis boréaux puisse être employée pour revégétaliser le site sans préparation du terrain ou utilisation d’amendements. L’élaboration de plantations expérimentales sur les résidus miniers a permis de montrer que les aulnes crispés et rugueux présentent les meilleures performances en termes de survie, de croissance et de translocation élémentaire en contexte minier. Par ailleurs, grâce aux résultats obtenus dans cette étude plusieurs liens ont été établis entre les propriétés abiotiques du sol, les classes de densité de végétation et les caractéristiques microbiologiques du sol. Dans l’optique que chaque site minier est différent et présente des propriétés environnementales qui lui sont propres, les résultats présentés dans ce projet de thèse sont les premiers pas vers une meilleure compréhension de la résilience des écosystèmes affectés par les activités minières. Une meilleure connaissance de ces écosystèmes perturbés, permettra à terme, le développement et la mise au point d’approches personnalisées qui permettront d’accélérer la restauration des nombreux sites miniers du Québec.

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