Résultat de la recherche
The impact of oxalogenic plants on soil carbon dynamics: formation of a millennium carbon storage as calcium carbonate
Au sud du Burkina Faso, des milliers d’années de pédogénèse ont produit des «Plinthic Ferralsols Arenic» (suivant la WRB). Il a toutefois été observé que sous l’influence d’arbres oxalogènes tels que Milicia excelsa, Afzelia africana et Bombax costatum, les sols évoluent vers des «Ferralic Calcisols Arenic» (selon la WRB) en quelques décennies. Il est admis que le moteur de cette accumulation carbonatée est l’oxalotrophie bactérienne, qui crée une pompe à carbone entre l’atmosphère et les sols.
Les buts de ce travail sont (1) de dresser un bilan de carbone, (2) de modéliser son accumulation et (3) de calculer un temps de résidence du carbone minéral dans le sol sous les arbres. Les échantillons ont été prélevés dans cinq profils à proximité d’arbres oxalogènes et un dans un sol de référence, hors de leur influence. Les teneurs en carbone organique total, en oxalates et en carbonates ont été ensuite mesurées. Les principaux outils utilisés pour quantifier ces trois formes de carbone ont été respectivement la pyrolyse Rock-Eval, la digestion enzymatique (Trinity-Biotech) et la titration en retour après dissolution acide des carbonates.
L’analyse de la matière organique indique que le carbone organique total évolue de manière quantitative et qualitative depuis les feuilles jusqu’aux horizons minéraux. Le stock de carbone organique est intégré dans les bio-molécules dans les horizons de surface (A) et dans les géo-molécules plus stables dans les horizons minéraux (B et C).
Cette étude montre que la quantité en oxalates dans les feuilles (considérées comme un premier réservoir d’oxalate) est de 20 x 10-2 mg/g de matière sèche. A cette source peut être ajoutée celle des champignons excréteurs d’acide oxalique. En effet, par la mise en culture d’échantillons de sol, les espèces oxalogènes suivantes ont été identifiées: Aspergillus sp., Fusarium sp. et Mucor sp..
Malgré ces deux apports d’oxalate (feuilles et champignons), la concentration mesurée dans les sols reste faible, ne dépassant pas 6.5 x 10-3 mg d’oxalate/g de sol à un instant t. Ceci-ci peut être expliqué par l’efficacité de l’oxydation bactérienne des oxalates menant à la précipitation de calcite faiblement magnésienne. En effet cette dernière, non présente dans les feuilles fraîches, a été observée dans la litière et les sols où les concentrations peuvent atteindre 15% de la masse totale.
Ces résultats ont permis de construire un premier modèle proposant que (1) la teneur en carbonates doublerait chaque 30 ans, (2) entre 70 et 170 ans l’accumulation en carbonates serait telle que le sol pourrait être cimenté, et (3) le temps de résidence du carbone pourrait aisément dépasser 4000 ans., South of Burkina Faso, thousands of years of pedogenesis have resulted in “Plinthic Ferralsols (Arenic)” (according to the WRB). However, it is observed that under the influence of oxalogenic trees, such as Milicia excelsa, Afzelia africana, and Bombax costatum, the soil evolves into a “Ferralic Calcisol (Arenic)” in less a millenium. It has been proposed that the driving force of this carbonate accumulation is the bacterial oxalotrophy, which generates a carbon pump between the atmosphere and the soil.
The principal goals of this work are (1) to provide a carbon balance, (2) to propose a model of the carbonate accumulation, and (3) to estimate the residence time of the inorganic carbon in the soil under the trees. Samples were taken from five profiles near the considered oxalogenic trees and a reference soil beyond their respective influence. Contents of total organic carbon, oxalate, and carbonate were measured. The main tools used to quantify these three different forms of carbon were the Rock-Eval pyrolysis, enzymatic digestion (Trinity Biotech), and back titration after acid dissolution of carbonate.
Analysis of organic matter indicates that the total organic carbon evolves both quantitatively and qualitatively from leaves to mineral horizons. The stock of organic carbon is incorporated in the bio-molecules at the surface horizons (A) and in stable geo-molecules in mineral horizons (B and C).
This study shows that the amount of oxalates in leaves (considered as a first oxalate reservoir) is of 20 x 10-2 mg / g of dry matter. Oxalogenic fungi may also have to be added to this source. Indeed, by culturing soil samples, the following oxalogenic strains were identified: Aspergillus sp., Fusarium sp. and Mucor sp..
Despite these contributions (leaves and fungi) of oxalate, the concentration measured in the soil is low, never exceeding 6.5 x 10-3 mg oxalate / g of soil at any time t. This unexpected outcome may be explained by the efficiency of the bacterial oxidation of oxalate, leading to low magnesium calcite precipitation. Indeed, the latter, while not present in fresh leaves, was found in litter and soils, where its concentration can reach values as high as 15% of the soil total mass.
All these results were finally used to propose a preliminary model suggesting that (1) the carbonate content is doubling every 30 years, (2) between 70 and 170 years the accumulation of carbonate is so significant that the soil may even become cemented, and (3) the residence time of carbon may easily exceed 4000 years.
Dynamique de mise en place des sols en plaine alluviale du Rhône supérieur / Joëlle Farine, Aline Gerber
Les zones alluviales sont composées de milieux naturels divers, d’une grande richesse et d’une grande diversité, tant floristique que faunistique. Ces milieux dépendent de l’activité de sédimentation des cours d’eau, qui a pour effet de rajeunir les sols et la végétation. Cette diversité est malheureusement en voie de disparition en Suisse, car 90% des zones alluviales ont déjà disparu, et la dynamique alluviale naturelle a cessé dans 80% des zones restantes. En effet, ces deux cents dernières années ont vu la majorité des rivières être endiguées, et la construction de nombreux ouvrages, comme les barrages hydroélectriques, se faire le long des cours d’eau. Le cours du Rhône supérieur ne fait pas exception. Deux corrections de son cours ont été effectuées depuis 1860. Elles ont eu pour conséquences principales de limiter fortement les crues, et de permettre l’extension des zones agricoles à toute la plaine. Les zones alluviales et les zones de marais ont depuis lors fortement régressé, voire disparu dans la plaine du Rhône. Suite à une rupture des digues en 2000, il a été décidé, au vu de l’état de ces dernières, d’effectuer une troisième correction du fleuve. Elle a pour but, entre autres, de renforcer la sécurité tout en redonnant plus de place au cours d’eau. Cette étude a pour but la description de la mise en place des sols dans la plaine alluviale du Rhône supérieur. Pour ce faire, des sondages à la tarière ont été effectués le long de la plaine sur huit stations, entre Dorénaz (Bas Valais, près de Martigny) et Selkingen (Haut Valais). Leur classification a été effectuée d’après la méthode développée par Bullinger-Weber et Gobat (2006), qui permet de décrire la dynamique de mise en place des sols au niveau d’une station ainsi que la plaine dans son ensemble. Des fosses pédologiques ont ensuite été creusées, afin d’illustrer chaque groupe de sol qui découle de la classification. Des analyses de la matière organique, des analyses granulométriques, ainsi que l’analyse de lames minces ont été effectuées sur les échantillons prélevés dans chaque couche sédimentaire et horizon pédologique des profils. Pour finir, des cartes de la plaine ont été créées à partir d’études cartographiques précédentes (Paulmier, 2004 ; Zanini et al., 2007) ainsi que du plan Napoléon, dessiné en 1802. Les groupes de sols obtenus par classification des sondages y sont représentés. Ces cartes, ainsi que les groupes de sols, permettent de comprendre et de décrire la dynamique de mise en place des sols au niveau des stations, et dans la plaine du Rhône en général. Les résultats des analyses de la matière organique, tout d’abord, ont révélé une grande différence entre les sols des zones où le fleuve est endigué, et les sols des zones alluviales actives encore actuellement ou actives par le passé. Là où le fleuve est endigué, l’activité de la faune du sol est élevée, ce qui se traduit par la maturation, la fragmentation et l’agrégation importante de la matière organique. Elle est clairement encore renforcée lorsque le sol est exploité à des fins agricoles. Ensuite, les résultats de l’analyse granulométrique nous ont permis de décrire la mise en place des sédiments qui forment les sols, et de reconstituer la dynamique alluviale qui est à l’origine de leur dépôt. Il en ressort que la succession des couches sédimentaires, pour certains sols, est le résultat de crues d’intensité moyenne, régulières dans le temps et dans l’espace, et qu’elle est le résultat, pour d’autres sols de la sédimentation forcée effectuée par l’Homme, ou le résultat d’une crue unique de forte intensité. Finalement, l’analyse cartographique ainsi que l’analyse des groupes de sols nous ont permis de proposer une hypothèse de mise en place des sols pour chaque station, ainsi que de vérifier son exactitude. Les zones où le fleuve est endigué, mais dans lesquelles on observe une grande diversité de groupes de sol, s’avèrent être d’anciennes zones alluviales très actives. Il ressort de cette étude que les sols actuels de la plaine du Rhône supérieur sont marqués par les effets de l’endiguement du fleuve et de l’activité agricole encore prépondérante de nos jours. Néanmoins, les sols de la plaine gardent, pour la plupart, la trace de la dynamique alluviale antérieure aux corrections du Rhône.