DYNAMIQUE DE LA MINERALISATION DU CARBONE ET DE L'AZOTE DANS DEUX SOLS D'UNE "CATENA" FORESTIERE PDF Download
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Author: Gazi Harunur Rashid Publisher: ISBN: Category : Hydromorphic soils Languages : fr Pages : 18
Book Description
APPROCHE DE PHENOMENES DE DYNAMIQUE PEDOLOGIQUE. NOTION DE SUCCESSION DE SOLS LIEE A UN GRADIENT DE FACTEURS DU MILIEU. EXPLICATION DU DEVELOPPEMENT D'UNE CATERIA ET LES MODIFICATIONS SAISONNIERES QUI COMMANDENT SA DYNAMIQUE GLOBALE SUR TROIS PLANS CONVERGENTS: TOPOGRAPHIQUE, HYDROLOGIQUE ET IDAPHIQUE.
Author: Gazi Harunur Rashid Publisher: ISBN: Category : Hydromorphic soils Languages : fr Pages : 18
Book Description
APPROCHE DE PHENOMENES DE DYNAMIQUE PEDOLOGIQUE. NOTION DE SUCCESSION DE SOLS LIEE A UN GRADIENT DE FACTEURS DU MILIEU. EXPLICATION DU DEVELOPPEMENT D'UNE CATERIA ET LES MODIFICATIONS SAISONNIERES QUI COMMANDENT SA DYNAMIQUE GLOBALE SUR TROIS PLANS CONVERGENTS: TOPOGRAPHIQUE, HYDROLOGIQUE ET IDAPHIQUE.
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Le réchauffement climatique est susceptible d’affecter le régime hydrique des sols et leur impact sur la dynamique de la matière organique des sols. Les sols minéraux hydromorphes caractérisés par des alternances de conditions de saturation et de non-saturation en eau sont des lieux de processus biogéochimiques et de régimes d’apport de carbone particuliers et ils jouent un rôle important dans la séquestration du carbone. Toutefois, très peu d’études ont abordé la dynamique de minéralisation du carbone organique (C) dans ces sols et le rôle du régime hydrique. L’objectif général de la thèse est de caractériser l’effet du régime hydrique caractéristique des sols minéraux hydromorphes sur la dynamique de minéralisation du carbone à l’échelle intra-annuelle et dans un contexte agricole. Le versant agricole étudié est l’un des sites de l’Observatoire de Recherche en Environnement AgrHys situé au lieu-dit Kerrolland (Naizin, France). Il présente une juxtaposition de domaine de sols minéraux mal-drainés hydromorphes et d’un domaine de sols bien-drainés avec des régimes hydriques de sol différents. Les effets des durées de saturation et des conditions de saturation transitoires (alternance de conditions de saturation et de non-saturation) caractéristiques des sols minéraux hydromorphes sur la dynamique du carbone (taux de minéralisation, dynamique des émissions de CO2, dynamique du carbone organique et inorganique dissous, dynamique couplée de l’azote) ont été évalués à travers des expérimentations en conditions contrôlées de température et d’humidité. Des mesures in-situ de la respiration hétérotrophe du sol ont été réalisées durant une année, afin de caractériser l’effet des conditions de drainage et d’hydromorphie sur la variabilité spatiale et temporelle de la minéralisation du carbone à l’échelle du versant étudié. En conditions contrôlées, la minéralisation du carbone dans les sols saturés a été deux fois moins élevée qu’en conditions de non-saturation. En conditions de saturation, la dynamique de minéralisation du C, n’a pas été affectée par la durée de saturation, contrairement à la dynamique de minéralisation du C pendant la désaturation. Les conditions de saturation ont favorisé une production et une accumulation de composés organiques labiles dont la minéralisation rapide pendant la désaturation a entraîné des pics d’émissions de CO2, plus la durée de saturation précédente est longue plus le taux de minéralisation pendant la phase de désaturation est élevé. Les conditions de saturation transitoires ont entrainé une augmentation de la quantité totale de C minéralisée, atteignant les mêmes ordres de grandeur que celle des sols maintenus en conditions de non-saturation. In-situ, en fonction des saisons, les efflux de CO2 des sols bien-drainés sont deux à cinq fois plus élevés que ceux des sols minéraux hydromorphes. A l’échelle annuelle, les régimes hydriques des sols minéraux hydromorphes ont induit une réduction de 37 à 41% des émissions de CO2–C par rapport aux sols bien-drainés. Cette étude a permis de comprendre le rôle du régime hydrique dans la dynamique de minéralisation du C des sols minéraux hydromorphes, et ces résultats pourront servir à mieux caractériser le rôle des sols hydromorphes dans la séquestration du C et les émissions des gaz à effet de serre dans un contexte de changements climatiques.
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Dans différents pays de l’Europe de l’Ouest, des carences en soufre sont de plus en plus couramment observées sur les grandes cultures. Actuellement, les références précises sur le soufre font défaut pour développer des outils de gestion du soufre dans les sols cultivés. Récemment, afin de mieux quantifier et de modéliser la dynamique de S, le rôle de la biomasse du sol et la relation avec la dynamique du Carbone, les recherches se sont développées. En première partie de ce travail une étude de laboratoire a été effectuée sur 22 sols différant par leur texture , leur teneur en matière organique et leur histoire culturale pour déterminer le taux de minéralisation du soufre, du carbone et de l'azote et établir la relation entre minéralisation de S et certaines propriétés du sol. Les résultats suggèrent que la minéralisation du soufre est principalement conduite par l'activité microbienne hétérotrophe. Une équation de prédiction est proposée à partir du C organique, du pH du sol, du taux d'argile et du sulfate initial. L’objectif de la deuxième partie de ce travail était de quantifier l'impact de la disponibilité du soufre minéral de sol sur la décomposition des résidus de récolte et l'organisation du soufre. Ceci a été étudié d'une part en faisant varier la quantité initiale de S-SO42- dans le sol en présence de paille de colza et d'autre part avec des quantités croissantes de paille de blé apportées dans le sol afin de faire varier la demande en S de la microflore. Les résultats n'ont pas permis de mettre en évidence une limitation de la décomposition par la disponibilité de S, suggérant des besoins en S très limités de la microflore du sol pour assurer la décomposition de résidus végétaux. Enfin les effets de la nature des résidus végétaux et de leur contenu en soufre sur la dynamique de S ont été étudiés en troisième partie de ce travail. Ces résidus sont représentatifs des systèmes de grande culture (blé, colza, moutarde), mais aussi de prairies (fétuque) et forêts (feuilles de hêtre). Une relation entre C/S des résidus et minéralisation nette de S a été obtenue. Il a été mis en évidence l'importance du contenu en sulfate soluble de certains résidus de plante sur la libération nette de sulfate dans les sols. Les perspectives ouvertes par ce travail ont été abordées sous l'angle de la modélisation. D'une part a été évaluée la possibilité d'adapter un module de décomposition (du modèle sol-plante STICS) pour prédire la minéralisation de S des résidus végétaux au cours de leur décomposition dans des conditions optimales. D'autre part les résultats ont été utilisés pour élaborer des termes de minéralisation d'un bilan du soufre minéral, appliqué à la gestion de la fertilisation soufrée.
Author: CELSO.. AITA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 209
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE DE QUANTIFIER LES TRANSFORMATIONS COUPLEES DE C ET N DANS UN SOL, APRES INCORPORATION DE PAILLE DE BLE, EN ABSENCE DE PLANTE, A L'ECHELLE D'UNE ANNEE. LES DEUX TRAITEMENTS COMPARES ONT CONSISTE EN L'APPORT OU NON D'UNE PAILLE DE BLE DOUBLEMENT MARQUEE (13C 15N). L'EVOLUTION DES QUANTITES DE 13C-PAILLE DANS LE SOL A ETE DECRITE PAR UN MODELE A DEUX COMPARTIMENTS, CHACUN SE DECOMPOSANT SELON UNE CINETIQUE DU PREMIER ORDRE. LE TRACAGE ISOTOPIQUE ASSOCIE AU FRACTIONNEMENT GRANULOMETRIQUE A PERMIS DE SUIVRE LA DYNAMIQUE DES TRANSFERTS DU 13C ET DU 15N DE LA PAILLE AUX DIFFERENTES FRACTIONS GRANULOMETRIQUES DU SOL. APRES UNE ANNEE, 23 % DU 13C APPORTE A ETE RETROUVE DANS LE SOL, DONT 14 % DANS LA FRACTION INFERIEURE A 50 MICROMETRES. LA QUANTITE DE C ET N-BIOMASSE A AUGMENTE SIGNIFICATIVEMENT AVEC L'APPORT DE PAILLE. CEPENDANT, LA QUANTITE DE C ET N DERIVE DE LA PAILLE DANS CETTE BIOMASSE N'A REPRESENTE QUE 4.5 ET 18.1 % DE C ET N APPORTE, RESPECTIVEMENT. LA MESURE DE MINERALISATION ET L'ORGANISATION BRUTES PAR TRACAGE ISOTOPIQUE 15N, INDIQUE QUE DES QUANTITES IMPORTANTES D'AZOTE SONT MISES EN JEU LORS DE LA DECOMPOSITION DU CARBONE DE LA PAILLE PAR LES MICRO-ORGANISMES HETEROTROPHES DU SOL. CET EFFET DE LA PAILLE SUR LES FLUX D'AZOTE N'EST PLUS PERCEPTIBLE UN AN APRES SON INCORPORATION AU SOL ET CECI EST EN ACCORD AVEC LES OBSERVATIONS FAITES SUR L'EVOLUTION DE LA BIOMASSE MICROBIENNE ET DU C RESIDUEL DANS LE SOL. CE TRAVAIL CONSTITUE UNE BASE DE DONNEES PERMETTANT DE TESTER LES MODELES DE BIOTRANSFORMATIONS DU C ET N. UNE PREMIERE COMPARAISON ENTRE VALEURS MESUREES ET SIMULEES POUR LE C MINERALISE ET LES FLUX BRUTS D'AZOTE A ETE REALISEE AVEC LE MODELE CANTIS DEVELOPPE PAR NEEL (1996).
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DE LA PAILLE DE BLE MATURE MARQUEE AU 14C ET AU N15 A ETE INCUBEE DURANT DEUX ANS, A TEMPERATURE ET HUMIDITE CONTROLEES, DANS DEUX TYPES DE SOL. SUR LA MOITIE DE CHAQUE TYPE DE SOL, DOUZE CULTURES SUCCESSIVES DE BLE ONT ETE REALISEES, PENDANT QUE L'AUTRE MOITIE A ETE MAINTENUE SANS PLANTE DANS LES MEMES CONDITIONS. DURANT LES STADES INITIAUX DE DECOMPOSITION RAPIDE DU MATERIEL VEGETAL, LA PRESENCE DE RACINES A LEGEREMENT REDUIT LA MINERALISATION DU CARBONE. PAR CONTRE, DURANT LES STADES ULTERIEURS, LORSQUE LE MATERIEL LABILE AVAIT DISPARU, LA PRESENCE DE RACINES A PROVOQUE UN SURCROIT DE MINERALISATION DU CARBONE MARQUE ET DU CARBONE NATIF DU SOL. LA DYNAMIQUE DE LA BIOMASSE MICROBIENNE EST CARACTERISEE PAR UN DEVELOPPEMENT RAPIDE EN REPONSE A L'EXISTENCE DE SUBSTRATS FACILEMENT MINERALISABLES. DURANT LES STADES DE FORTE ACTIVITE BIOLOGIQUE DU SOL, LA PRESENCE DE PLANTES A RALENTI PROVISOIREMENT L'EVOLUTION DE LA BIOMASSE MICROBIENNE. APRES EPUISEMENT DU SUBSTRAT LABILE, LA BIOMASSE MICROBIENNE EN ABSENCE DE PLANTE A ETE DIMINUEE D'UN FACTEUR DE 3 A 4, TANDIS QUE, EN PRESENCE DE PLANTES, LES COMPOSES RHIZODEPOSES LUI PERMETTENT DE SE MAINTENIR A UN NIVEAU ELEVE. CETTE BIOMASSE RHIZOSPHERIQUE A PROVOQUE LA MINERALISATION DES COMPOSES HUMIFIES RELATIVEMENT STABLES DU SOL. AINSI, UN SURCROIT DE MOBILISATION DE N D'ORIGINE NATIVE DU SOL A ETE CONSTATE DANS LE SOL AVEC PLANTES PAR RAPPORT AU SOL NU
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Dans le contexte actuel où l'agriculture doit produire de façon durable, la gestion de l'azote doit être raisonnée de plus en plus finement pour atteindre des objectifs multiples de rendement et de qualité des produits récoltés mais aussi de respect de l'environnement. Ces objectifs ne peuvent être atteints qu'en pilotant la fertilisation azotée au plus près des besoins de la plante et en adaptant le système de culture en interculture afin de réduire les pertes d'azote nitrique et sous forme gazeuse. Pour cela, il convient de connaître et de prévoir précisément la dynamique saisonnière de la minéralisation de l'azote organique du sol in situ. L‘objectif de ce travail de thèse est double : (i) quantifier la dynamique de minéralisation nette in situ de l'azote organique du sol durant une année calendaire au champ, et (ii) expliquer et prédire cette minéralisation in situ pour une large gamme de pédoclimats et de systèmes de grande culture français. La minéralisation de l'azote in situ a été estimée en sol nu à l'aide de mesures régulières d'eau et d'azote minéral (0-120 cm) et du programme de calcul LIXIM basé sur un bilan dynamique journalier d'azote. Le concept de temps normalisé permettant de rendre compte des effets de la température et de l'humidité sur la minéralisation de l'azote a également été utilisé afin de normaliser la vitesse de minéralisation in situ en référence à des conditions constantes (vitesse potentielle normalisée). La validité de ce concept a été éprouvée pour une gamme étendue de températures et d'humidités à l'aide d'incubation de sol (conditions contrôlées ou in vitro). La fonction température de type exponentiel (Q10) utilisée initialement a été trouvée inopérante pour des températures supérieures à 25°C ; une fonction de type logistique a été ajustée pour une gamme de températures variant de 0 à 35 °C et différents sols. La fonction de réponse de la minéralisation à l'humidité s'est avérée variable entre sols, comme suggéré par l'analyse bibliographique ; la fonction humidité initialement utilisée dans le programme LIXIM a été conservée après analyse de sensibilité ayant montré un effet mineur sur nos expérimentations in situ. Les mesures in vitro ont confirmé qu'il n'y a pas d'interaction significative entre température et humidité, comme sous-tendu par le concept de jours normalisés. Deux expérimentations localisées dans le Sud de la France (Toulouse, Drôme) ont permis de montrer, qu'en condition de champ, la dénitrification pouvait représenter une forte perte d'azote quand les apports d'eau sont reçus avec une forte intensité par le sol en été, suite à l'irrigation ou aux pluies d'orage. Une estimation précise de la quantité d'azote minéralisé in situ par bilan dynamique d'eau et d'azote dans ces situations requiert donc une mesure ou une estimation précise de l'azote minéral perdu par dénitrification ; or ce phénomène est trop souvent considéré comme négligeable dans les systèmes de grande culture français, ce qui pourrait ne pas être le cas si l'irrigation par aspersion est pratiquée. Le concept de vitesse potentielle normalisée de minéralisation, correspondant à une valeur unique de minéralisation basée sur le temps normalisé, a été globalement validé sur un réseau expérimental de 55 parcelles de grande culture réparties sur l'ensemble du territoire français. Différents méthodes et modèles statistiques ont été testés pour décrire la variabilité observée de la minéralisation potentielle de l'azote in situ. Ainsi, la vitesse de minéralisation in situ de l'azote a été ajustée par RLM (Régression Linéaire Multiple) et PLS (Partial Least Squares regression). Les formalismes couramment utilisés, correspondant à l'effet de variables quantitatives comme la teneur en argile, en CaCO3 et la quantité d'azote organique, ainsi que la vitesse de minéralisation de l'azote mesurée in vitro n'ont pas permis d'expliquer ni de prédire, avec une bonne précision, la vitesse potentielle de minéralisation de l'azote in situ. Par contre, l'information apportée par des variables qualitatives relatives au système de culture (type de précédent cultural, nature de la rotation, apport régulier ou non de matières organiques exogènes) améliore significativement l'explication de la variabilité et les qualités prédictives des modèles statistiques sélectionnés. Les caractéristiques biologiques du sol, comme le carbone de la biomasse microbienne ou la vitesse de minéralisation in vitro du carbone, ont aussi permis d'améliorer la prédiction de la vitesse de minéralisation de l'azote in situ, confirmant le lien étroit entre minéralisation du carbone et de l'azote organique du sol. Ces variables sont cependant plus difficiles d'accès que les caractéristiques physicochimiques et du système de culture des parcelles. Leur utilisation semble donc plus adaptée pour des modèles de type « recherche » que pour des outils d'aide à la décision nécessitant un paramétrage simple et robuste et des variables d'entrée faciles à acquérir.
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LA DYNAMIQUE DE LA MATIERE ORGANIQUE DANS LE SOL EST UN DETERMINANT MAJEUR DU FONCTIONNEMENT DE L'ECOSYSTEME. L'AGENT PRINCIPAL DE CETTE DYNAMIQUE EST LA MICROFLORE HETEROTROPHE DU SOL DONT LES ACTIVITES MINERALISATRICES CONDITIONNENT ET DEPENDENT DE LA QUANTITE ET DE LA QUALITE DE LA MATIERE ORGANIQUE PRESENTE DANS LE SOL. NOTRE OBJECTIF ETAIT D'ETUDIER LES DETERMINISMES CHIMIQUES ET MICROBIENS DE LA DYNAMIQUE DE LA MATIERE ORGANIQUE ET DE LA MINERALISATION DE L'AZOTE DANS LES SOLS DE DIFFERENTS FACIES DE SAVANE ET DE FORET D'UNE SAVANE HUMIDE (LAMTO, COTE D'IVOIRE). AU SEIN DE L'UN DES FACIES DE SAVANE, UNE ETUDE DETAILLEE A ETE MENEE DANS LE BUT D'EVALUER LES LIENS ENTRE LES PROPRIETES CHIMIQUES DES PARTICULES DE MATIERE ORGANIQUE ET LES ACTIVITES MICROBIENNES DE MINERALISATION DU CARBONE ET DE L'AZOTE. CES RESULTATS ONT CONFIRME LA FAIBLE TENEUR EN MATIERE ORGANIQUE DES SOLS DANS LES ECOSYSTEMES DE LAMTO. LA VARIABILITE DES RESSOURCES DANS LES SOLS DE LAMTO SE MANIFESTE A LA FOIS DU POINT DE VUE QUANTITATIF (DISTRIBUTION DE LA MATIERE ORGANIQUE) ET QUALITATIF (COMPOSITION CHIMIQUE DE LA MATIERE ORGANIQUE). LA MATIERE ORGANIQUE DES SOLS EST ESSENTIELLEMENT COMPOSEE DE PRODUITS AYANT DEJA SUBI DE NOMBREUSES TRANSFORMATIONS MICROBIENNES. IL EN RESULTE UN FAIBLE NIVEAU D'ACTIVITE MICROBIENNE MEME EN CONDITIONS OPTIMALES. L'ORIGINE LIGNEUSE OU HERBACEE, ET LES RAPPORTS C/N DE LA MATIERE ORGANIQUE DU SOL SEMBLENT AVOIR PEU D'INFLUENCE A COURT TERME, SUR L'ACTIVITE DES MICRO-ORGANISMES DU SOL. L'OBSERVATION DE LA REPONSE DE CEUX-CI A L'APPORT DE SUBSTRATS CHIMIQUEMENT SIMPLES A CONFIRME LE ROLE PREPONDERANT, A COURT TERME, DU CARBONE VIS-A-VIS DE LA MINERALISATION DE L'AZOTE : LES MICRO-ORGANISMES NE MANQUENT PAS DE SUBSTRAT ORGANIQUE AZOTE, MAIS DE SUBSTRAT ORGANIQUE CARBONE FACILEMENT ASSIMILABLE. EN REVANCHE, LE COMPARTIMENT MICROBIEN APPARAIT CAPABLE DE JOUER LE ROLE D'UNE STRUCTURE DE STOCKAGE TRANSITOIRE DE L'AZOTE MINERAL DU SOL. LA PLUS GRANDE PARTIE DU STOCK ORGANIQUE DU SOL EST ASSOCIEE AUX FRACTIONS ORGANO-MINERALES FINES (ARGILES ET LIMONS FINS) QUI NE REPRESENTENT QU'UNE FAIBLE PROPORTION DU POIDS TOTAL DU SOL. C'EST AUSSI DANS CES FRACTIONS QUE SONT MESURES LES RAPPORTS C/N LES PLUS BAS ET LES VALEURS #1#5N LES PLUS FORTES, TEMOIGNAGES DU GRAND NOMBRE DE TRANSFORMATIONS MICROBIENNES SUBIES PAR LA MATIERE ORGANIQUE DU SOL. LES POTENTIELS DE MINERALISATION DE LA MATIERE ORGANIQUE ASSOCIEE AUX DIFFERENTES FRACTIONS ORGANO-MINERALES A ETE ESTIMEE EN COMPARANT L'ACTIVITE BIOLOGIQUE DE SOLS AUXQUELS IL MANQUE UNE FRACTION DONNEE, A CELLE D'UN SOL FRACTIONNE ET RECONSTITUE. L'ACTIVITE RESPIROMETRIQUE DU SOL EST UN PROCESSUS ADDITIF : LA PRODUCTION DE DIOXYDE DE CARBONE DU SOL TOTAL N'EST QUE LA SOMME DE LA PRODUCTION DANS LES DIFFERENTES FRACTIONS GRANULOMETRIQUES DU SOL. EN REVANCHE, L'ACCUMULATION D'AZOTE MINERAL DANS LE SOL N'EST PAS LA SIMPLE ADDITION DES ACCUMULATIONS QUI SE PRODUISENT DANS LES FRACTIONS GRANULOMETRIQUES : L'IMMOBILISATION, ET LA PRODUCTION NETTE D'AZOTE MINERAL DANS UN SOL EST FONCTION DE LA QUANTITE ET DE LA QUALITE DE LA MATIERE ORGANIQUE DES DIFFERENTES FRACTIONS, MAIS SURTOUT DU TRANSFERT ENTRE FRACTIONS.
Author: Gazi Harunur Rashid
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Author: Gazi Harunur Rashid
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Author: Kwami Emmanuel Tete
Author: Hamid Niknahad Ghar Makher
Author: CELSO.. AITA
Author: Zaher Sallih
Author: Mathieu Valé
Author: HASSAN BISMARCK.. NACRO