The implications of forest floor heterogeneity for fungal activity, nutrient retention and carbon sequestration within the forest floor remain poorly documented. This information would be particularly relevant to situations where large changes in fresh litter occur such as following stand replacing disturbances. Numerous laboratory studies have documented mycelial translocation of simple forms of C and nutrients between contrasting substrates, allowing fungi to overcome local deficiencies. In slightly more complex but less controlled conditions, we assessed how factors contributing to forest floor heterogeneity—decay state, litter origin and tree species—individually affect fungal activity during decomposition. We also assessed how the juxtaposition of litters of contrasting nutrient and C status (decay state) alter fungal activity within individual substrates. We expected fungal biomass to be reallocated to C-rich litters while lignocellulolytic activity would increase in all juxtaposed litters. A microcosm experiment was conducted in which wood and leaf litters of one softwood species (Pinus banksiana) and one hardwood species (Populus tremuloïdes) were incubated alone or in combination with litters of contrasting decay states. Litter mass loss, change in N content, C mineralization, fungal biomass, specific respiration rate and lignocellulolytic activity were measured after 15 and 30 weeks. The decay state of litter had the most pronounced and consistent effects on fungal activity, with higher fungal biomass and lignocellulolytic enzyme activity in well decomposed litters and higher mass loss, C mineralization and specific respiration rate in fresh litters. In juxtaposed litters, fungal biomass was initially reallocated to fresh litters when incubated with well decomposed litters. Cellulolytic activity also increased by 30% in juxtaposed fresh litters while Mn-peroxidase activity increased by 42% in both fresh and well decomposed litters. With the longer incubation period, C mineralization and specific respiration of fungal biomass increased in juxtaposed well decomposed wood, indicating an increase in overflow metabolism presumably in response to an increase in labile C. Fresh litters that were juxtaposed increased their N content while that of single litters decreased. A better understanding of fine scale mechanisms affecting litter decomposition could improve our ability to forecast ecosystem response to disturbance.

La couverture morte des écosystèmes forestiers boréaux est le siège de nombreux processus soutenant le fonctionnement de l’écosystème. Elle constitue un milieu hétérogène où des litières aux traits chimiques, structuraux et énergétiques contrastants se côtoient. À l’intérieur de la couverture morte, la distribution du carbone (C) et l'azote (N) est donc spatialement découplée. Par ailleurs, les champignons sont les principaux décomposeurs des litières forestières. Parmi ceux-ci, les Basidiomycètes ont la capacité de tirer parti d’environnements hétérogènes par la translocation mycélienne de nutriments ou de C. Cette stratégie leur permet ainsi de combler des carences locales et d'optimiser leur croissance mycélienne. La présente étude vise à mieux cerner les processus fins par lesquels le changement dans la disponibilité du C facilement assimilable et du N affecte la dynamique fongique et les taux de décomposition des litières. L'activité microbienne a été caractérisée en fonction du stade de décomposition (frais, bien décomposé), de l'origine (feuilles, bois) et de l’essence des litières ((Pinus banksiana Lamb) et (Populus tremuloides Michx)). L’hypothèse principale de ce mémoire est que la juxtaposition de litières fraîches (C/N élevé) et de litières bien décomposées (C/N faible) augmenterait l'activité microbienne et les taux de décomposition par rapport aux litières incubées seules. Pour chacune des deux essences, du bois et des feuilles frais et bien décomposés ont été incubés seuls ou juxtaposés dans des microcosmes (n = 96) incubés sous des conditions de température et d'humidité contrôlées. La perte de masse, les concentrations de C et N des litières, la minéralisation du C, la biomasse fongique, sa respiration spécifique et son activité enzymatique ont été mesurées après 15 et 30 semaines d’incubation. À court terme, la juxtaposition des litières engendrait un transfert de la biomasse fongique des litières bien décomposées vers les litières fraîches et une augmentation de 30 % de l’activité des cellulases dans les litières fraîches. À plus long terme, la juxtaposition entrainait un transfert de N des litières bien décomposées vers les litières fraîches. La juxtaposition des litières menait également une augmentation du taux de minéralisation des litières bien décomposées de l’ordre de 113 % alors que la minéralisation des litières fraîches était réduite de 24 %. Indépendamment du type de litière, le C/N des litières juxtaposées était moins élevé (p = 0,091) que celui des litières incubées seules, indiquant une décomposition accrue ou une meilleure rétention du N. Nos résultats confirment l’influence de la qualité des litières (l’état de décomposition, l’origine et l’essence) sur l’activité microbienne, mais démontrent aussi que la juxtaposition de litières aux caractéristiques chimiques contrastées modifie la dynamique microbienne de ces substrats. Nos résultats soulignent la diversité fonctionnelle de la couverture morte de la forêt boréale et ses implications pour les cycles de l’azote et du carbone. Ce mémoire comprend un premier chapitre constitué d’une introduction générale et d'une revue de la littérature pertinente. Le second chapitre constitue le corps de la thèse et est présenté sous forme d’article scientifique rédigé en français. Il reprend les éléments les plus pertinents de la problématique et l'ensemble de la méthodologie, des résultats et de la discussion. Enfin, le dernier chapitre est une conclusion générale faisant état des implications potentielles de nos résultats.