Caractérisation des substances humiques biomimétiques : effets sur

N° d’ordre : 2158
THESE
Présentée
Pour obtenir
LE TITRE DE DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL
POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
École doctorale : Sciences des Procédés
Spécialité : Sciences des Agroressources
Par
Boris EYHERAGUIBEL
CARACTERISATION DES SUBSTANCES HUMIQUES
BIOMIMETIQUES - EFFETS SUR LES VEGETAUX
Soutenue le12 novembre 2004 devant le jury composé de :
M. E. PINELLI Professeur, ENSAT, Toulouse Président
M. C. MOULIS Professeur, Université Paul Sabatier, Toulouse Rapporteur
M. A. SEGUIN Maître de conférences, Université de Perpignan Rapporteur
M. P. MORARD Professeur, ENSAT, Toulouse Directeur de thèse
M J.SILVESTRE Ingénieur d’études, ENSAT, Toulouse Membre
M. G. MERLINA Ingénieur de recherche, ENSAT, Toulouse Membre

A mon grand père.

REMERCIEMENT
Je tiens tous d’abord à remercier le professeur Philippe Morard pour la confiance qu’il m’a
accordé et pour m’avoir permis d’intégrer un projet à l’interface entre la recherche
fondamentale et la recherche appliquée. Ces trois années de travaux auront été une expérience
unique et enrichissante, tant du point de vue scientifique qu’humain.
J’adresse ma gratitude au professeur Eric Pinelli pour avoir accepté de présider le jury de ma
thèse, pour son soutien, ses conseils avisés et nos longues discussions.
Je remercie également Messieurs Alain Seguin et Claude Moulis pour avoir accepté de juger
ce travail et participer au jury de thèse.
J’exprime toute ma reconnaissance à Jérome Silvestre pour sa disponibilité, ses conseils
pratiques, techniques et scientifiques ainsi que pour son art de la multi-compétence.
Je remercie George Merlina de m’avoir encadré et prodigué avec passion ses connaissances
de chimiste, sans jamais être avare de détails.
Merci aussi à Michel Kaemmerer d’avoir élargi mon champ d’investigation et fortement
participé à mon enrichissement personnel.
Je tiens à exprimer ma reconnaissance à Monsieur P. Gaillard de la société Gaillard Semences
et à Messieurs F. Klabalzan et J.P. Pélissier de la société Diachem pour m’avoir permis de
participer aux congrés IHSS, qui m’ont enrichi et donné de l’assurance.
Un grand merci à Claire-Sophie Haudin, Marianne Meric et Hubert Galy pour leur
collaboration et leur contribution à l’avancement de ce travail.
Merci à Christophe et Jeff de m’avoir transmit leur expérience, à Adeline et Laurence d’avoir
intimement partagé deux années de travail, à Annick pour son aide permanente et son soutien.
Passe la balle à Marie, Geoffrey, Bertrand et …Bala pour les années à venir. Merci à Ginger,
John, Patoche, Françou et autres révoltés d’avoir réalisé la sINPThèse de nos vies de
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doctorant. Merci à Jéjé pour son éternel soutient et sa joie de partager et merci aux bougnats
plus lointains mais toujours présents.
J’exprime également toute mon amitié et ma reconnaissance aux nombreuses personnes
rencontrées au cours de ces trois années, étudiants, doctorants, personnels techniques et
administratifs, qui m’ont motivé, soutenu, corrigé, amusé. Parmi tous ces gens merci aux
riders, joggers, rafteurs, pagayeurs et autres frappeurs de balle qui m’ont permis de me
défouler. Merci aussi aux gastronomes et aux épicuriens, aux adeptes de Bacchus, aux
musiciens et aux métaphysiciens.
Merci à toutes les personnes que je n’ai pas citées et qui ont de prés ou de loin participé à la
réalisation de ce travail. Merci pour leur sympathie et simplement pour le plaisir que j’ai eu à
les côtoyer quotidiennement.
Enfin une pensée toute particulière à ma famille pour son soutien et l’intérêt que chacun à
porter pour mon travail.
Merci ma Jane de m’avoir compris, supporté, remonté, corrigé, aidé, conseillé et motivé pour
réaliser ce manuscrit. Merci à mon frère pour sa présence, son recul et son écoute.
Je voudrais finalement remercier mes parents à qui je dois tant. Merci de votre soutien, vos
encouragements et votre présence tout au long de mon cursus. Merci de croire en moi.
Trouvez dans ce travail accompli, tous le respect et l’amour que je vous porte.
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SOMMAIRE
Liste des abréviations 7
1 INTRODUCTION 8
2 ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 11
2.1 Définition et nature des substances humiques 12
2.1.1 Le sol et la matière organique 12
2.1.2 Les sources de substances humiques 18
2.2 Caracterisations chimique et structurale des substances humiques 21
2.2.1 Composition des substances humiques 21
2.2.2 Structure des substances humiques 24
2.2.3 Propriétés des substances humiques 27
2.3 Rôles et effets des substances humiques 28
2.3.1 Influences sur le sol 28
2.3.2 Influences sur les plantes 29
2.3.3 Conclusions 37
3 MATERIELS ET METHODES 38
3.1 Procédé de synthèse et extraction des substances humiques 39
3.2 Matière première utilisée et échantillons 41
3.2.1 La sciure 41
3.2.2 Les constituants primaires du bois 42
3.3 Méthodes de caractérisation des substances humiques 43
3.3.1 Préparation des échantillons 44
3.3.2 Analyses physico-chimiques 45
3.3.3 Techniques d’analyses moléculaires et structurales 49
3.4 Matériel végétal et conditions de culture 55
3.4.1 Le pélargonium 55
3.4.2 Le mais 56
3.4.3 Technique culturale et mise en culture 57
3.5 Formulation des solutions nutritives 58
3.5.1 Formulation de la solution nutritive standard 58
3.5.2 Formulation des solutions nutritives avec substances humiques 59
3.6 Mesure de la croissance et du développement 61
3.6.1 Mesures biométriques 61
3.6.2 Analyse minérale 63
3.7 Plans expérimentaux 65
3.7.1 Effets des SHB sur la croissance et le développement du Pélargonium 67
3.7.2 Effets des SHB sur la croissance et le développement du maïs 68
3.8 Analyse statistique 71
4 CARACTERISATION ET ORIGINE DES SUBSTANCES HUMIQUES
BIOMIMETIQUES 72
4.1 Caracterisation des substances humiques biomimetiques 73
4.1.1 Analyses physico-chimiques 73
4.1.2 Analyses moléculaires et structurales 79