Influence des facteurs biotiques et abiotiques sur la dynamique de la matière organique du sol à partir de la caractérisation biogéochimique des matières organiques solubles PDF Download
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Author: Julien Guigue Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 211
Book Description
Soils are the greatest reservoir of C on the continents, and organic matter mineralisation bymicrobial activity represents the major part of the CO2 emitted by terrestrial ecosystems.In this work, we studied water-extractable organic matter (WEOM), which corresponds to themore reactive fraction of soil organic matter (SOM). Our objectives were (i) to identify therelationships of WEOM dynamics with bacterial communities, and with soil physico-chemicalparameters; (ii) to provide a precise chemical characterisation of WEOM.There is a strong link between SOM solubility and the structure of bacterial communities, andan erosion of their diversity has an impact on SOM and WEOM dynamics, and leads to adecrease in organic matter mineralisation. A study at the regional scale then allowed us to identifythat the SOM and clay contents control the quantities of WEOM and its aromaticity. TheWEOM characterisation at the molecular level revealed the presence of a large number ofubiquitous molecules in the WEOM. Based on these analyses, we were also able to describe theeffects of vegetation and soil physico-chemical properties on the chemical composition of WEOM.
Author: Julien Guigue Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 211
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Soils are the greatest reservoir of C on the continents, and organic matter mineralisation bymicrobial activity represents the major part of the CO2 emitted by terrestrial ecosystems.In this work, we studied water-extractable organic matter (WEOM), which corresponds to themore reactive fraction of soil organic matter (SOM). Our objectives were (i) to identify therelationships of WEOM dynamics with bacterial communities, and with soil physico-chemicalparameters; (ii) to provide a precise chemical characterisation of WEOM.There is a strong link between SOM solubility and the structure of bacterial communities, andan erosion of their diversity has an impact on SOM and WEOM dynamics, and leads to adecrease in organic matter mineralisation. A study at the regional scale then allowed us to identifythat the SOM and clay contents control the quantities of WEOM and its aromaticity. TheWEOM characterisation at the molecular level revealed the presence of a large number ofubiquitous molecules in the WEOM. Based on these analyses, we were also able to describe theeffects of vegetation and soil physico-chemical properties on the chemical composition of WEOM.
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Ce travail s'inscrit dans la lutte contre les changements climatiques et plus particulièrement la réduction de la concentration en CO2 atmosphérique. L'objectif est de comprendre les mécanismes de stabilisation du carbone dans les horizons profonds des sols. L'influence de la végétation, des minéraux et d'un apport de matière organique anthropique (compost) sur la dynamique du carbone a aussi été étudiée. Quatre sols représentatifs des principaux modes d'occupation (prairie, forêt et culture) ont été caractérisés. Dans les sols sous prairie et sous forêt, les apports de matière organique fraîche étant limités en profondeur, la quantité de matière organique diminue tout en devenant plus réfractaire. Son taux reste cependant élevé ce qui est probablement lié à la forte quantité d'argiles et à la diminution de l'activité biologique. Les différents modes d'occupation influencent la quantité de matière organique mais modifient peu sa qualité. En effet, si les taux de carbone et les quantités de lipides sont plus importants dans les sols cultivés que dans les sols à végétation permanente, l'étude structurale de la matière organique révèle peu de différences. Enfin, l'étude de la matière organique associée aux minéraux a montré un remaniement bactérien plus important dans les fractions granulométriques les plus fines. L'apport de matière organique sur un sol cultivé modifie l'activité biologique et entraîne une amélioration de la stabilité structurale. Le changement de répartition des différentes formes de matière organique associé à la présence de marqueurs moléculaires du compost dans les lipides et les substances humiques montre une incorporation du carbone exogène.
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La dégradation de la qualité physique des sols est un problème couramment rencontré dans les agrosystèmes, comme par exemple dans le cas des systèmes de culture légumiers de plein champ en Bretagne. L’altératino de la structure du sol pose à la fois des problèmes d’ordre agronomiques (circulation de l’eau et des gaz, levée des plantules, propagation des agents pathogènes) et environnementaux (érosion et ruissellement de surface). Une méthode possible de remédiation et d’amélioration des situations dégradées est d’utiliser des produits organiques comme amendements. L’effet propre de l’amendement en fonction de ses caractéristiques initiales est encore mal connu. L’objectif de ce travail est d’étudier les relations entre les caractéristiques initiales des matières organiques exogènes et leur effet sur la stabilité structurale du sol, proporiété physique du sol définissant la résistance de la structure aux contraintes physiques. Une première partie de cette étude a consisté établir les relations entre évolution de la stabilité structurale mesurée selon la procédure proposée par le Bissonnais( 1996) et différents agents agrégeants biologiques (polysaccharides extraits à l’eau chaude, longueur conditions contrôlées.
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Le taux de matière organique (MO) d'un sol influence ses propriétés physico-chimiques et son activité biologique. La dynamique de cette MO, particulaire ou dissoute, influence également la concentration de CO2 atmosphérique et joue ainsi un rôle sur les changements climatiques. Une des réponses à la diminution du stock de carbone dans les sols est l'apport de matière organique exogène. Le carbone organique dissous, intervenant dans les principaux mécanismes de préservation et/ou dégradation de la matière organique du sol (MOS), n'est cependant que peu pris en compte lors de l'étude de ces apports exogènes. Le principal objectif de cette étude est de mieux caractériser les MOD présentes dans les horizons de surface d'un sol. Les eaux collectées par bougies poreuses sur quatre profondeurs (15 à 100 cm) proviennent de parcelles amendées en 2006 (150 t/ha de compost de déchets verts et bio-déchets) et de parcelles témoins sous prairie. Les eaux ont été caractérisées par l'intermédiaire des techniques analytiques globales et moléculaires (spectrofluorimétrie, chromatographie d'exclusion de taille, thermochimiolyse, CG/SM). Les résultats de cette étude ont mis en évidence pour les deux types de parcelles une variabilité de la MOD (taille et polarité) suivant la profondeur et la saison. Le suivi de la MOS/MOD, et plus particulièrement des composés lipidiques, a permis de confirmer la séquestration du carbone organique exogène. La caractérisation de la MOD s'avère ainsi être un indicateur de la qualité des sols.
Author: Nadler Nahindy Simon Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La matière organique dissoute (MOD) peut par ses propriétés physico-chimiques et biologiques jouer un rôle prépondérant dans le devenir des polluants organiques dans le sol. Sa réactivité vis-à-vis des phases solide et liquide des horizons profonds du sol est fortement conditionnée par la dynamique de formation et de décomposition de la matière organique entrante. Dans les agrosystèmes soumis à l'influence anthropique, il est difficile de cerner les modifications engendrées dans la redistribution et la qualité du carbone organique dissous (COD) et les polluants organiques qu'il peut mobiliser vers les eaux souterraines. Ce travail cherche à étudier la variabilité spatio-temporelle de la MOD et les processus qui peuvent l'impliquer dans le devenir des polluants organiques dans les horizons profonds du sol.Deux modes de gestion des sols correspondant à des contextes agricoles contrastés ont été retenus pour cette étude : l'un concernant la mise en place de prairies temporaires dans les rotations céréalières pour diminuer les risques liés à la qualité des eaux souterraines (SOERE-ACBB Site de Lusignan, 86, Cambisol) et l'autre, l'apport de produits résiduaires organiques, PRO (composts) sur des rotations céréalières dans un contexte de valorisation agricole de ces produits (SOERE-PRO, Site Qualiagro à Feucherolles, 78, Luvisol). Les résultats ont révélé l'influence de la variabilité saisonnière et des modes de gestion sur la dynamique de formation de la MOD. Ils montrent dans les lixiviats de terrain des concentrations de COD globalement faibles (≤13.5 mg l-1) qui augmentent en début des saisons hivernales et printanières. Elles sont plus élevées dans le profil du Luvisol soumis aux amendements organiques (+5.2 mg l-1) comparé au témoin (sans amendement). La caractérisation par les méthodes de spectro-fluorescence et de chromatographie d'exclusion stérique a indiqué une faible influence des modes de gestion sur la composition de la MOD. Les chromatogrammes et les mesures d'UV-absorbance ont permis de constater des différences entre les conditions expérimentales de laboratoire et celles au champ. Certaines caractéristiques de la MOD des lixiviats de terrain diffèrent de celles de la MOD des extraits de l'horizon de surface de sol au laboratoire suggérant l'hypothèse d'une forte interaction de la MOD de surface à la phase solide des horizons profonds du sol au cours du processus de lixiviation. Cette interaction quantifiée par l'adsorption s'est avérée globalement très forte (75-86%), quasiment similaire entre les horizons profonds du Cambisol, mais augmente avec la profondeur dans le Luvisol. Aucune différence significative entre l'adsorption de MOD des différents traitements étudiés n'a été observée. Ces résultats peuvent s'expliquer par les gammes de concentrations de COD relativement faibles (0-36 mg l-1) utilisées dans nos expérimentations.En ce qui a trait au comportement des polluants organiques dans le profil du sol, nous avons montré que l'adsorption de l'herbicide dicamba, très faible au Cambisol et négligeable dans le cas du Luvisol, est fortement régulée par le pH du sol. Par ailleurs, l'adsorption des pesticides isoproturon et diflufénican diminue avec la profondeur du sol et est principalement conditionnée par la présence de matière organique. Contrairement aux pesticides, le dibutyl-phtalate qui est un polluant organique retracé dans les parcelles amendées par du compost est plus retenu en profondeur grâce à la fraction minérale du sol. L'adsorption des polluants organiques a été expérimentée en présence de la MOD extraite du sol à partir des différents traitements étudiés.
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Trois grandes problématiques préoccupent le monde agricole en matière de protection de l’environnement : les gaz à effets de serre, la dégradation des sols, et la pollution des eaux superficielles et souterraines. Les sols tiennent un rôle central, essentiellement en raison des matières organiques qu’ils contiennent inhérentes à leurs propriétés et à leurs biotransformations. Cet ouvrage apporte des éclairages pour comprendre les enjeux agro-environnementaux actuels. Il est construit autour de quatre questions : Quelles sont la nature et les propriétés des matières organiques des sols ? Quelles sont les biotransformations des matières organiques des sols ? Quelles sont les conséquences environnementales et agronomiques des propriétés et des biotransformations des matières organiques? Quels usages des terres et quelles pratiques mettre en oeuvre pour maintenir les matières organiques des sols à un niveau suffisant en relation avec leurs qualités physique, chimique et biologique ? Les réponses à ces questions sont exposées de la manière la plus simple possible, compatible avec une information scientifique suffisante pour étayer les descriptions et les interprétations des observations et des résultats expérimentaux. Elles s’efforcent aussi de présenter l’essentiel des connaissances sur ce sujet. Cet ouvrage intéressera tous les professionnels concernés par les problématiques environnementales et agronomiques. Il sera précieux pour les enseignants et les étudiants de l’enseignement supérieur en leur apportant des données scientifiques et des présentations synthétiques des principales connaissances relatives aux matières organiques des sols.
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Ce livre decrit les processus de preservation et de degradation des molecules d'origine biologique dans les sols, les zones humides et les sediments plus anciens. La connaissance de ces processus permet d'apprehender les mecanismes de stabilisation du carbone qui conduisent a la formation du sediment, mais aussi a l'immobilisation de composes xenobiotiques. Il s'agit aussi d'etablir la relation entre la matiere organique fraichement deposee et celle presente dans les roches sedimentaires. S'agit-il de la meme matiere organique a differents stades d'evolution ou provient-elle de sources differentes ? La comprehension de la reactivite et de la dynamique de la matiere organique des sols et des sediments passe necessairement par l'etude fine de sa structure moleculaire. La mise en uvre de methodes d'investigation chimiques et physico-chimiques a constitue une part essentielle de ce travail qui est decrit selon 2 axes: l'analyse structurale de la matiere organique et la modelisation des processus de transformation du carbone organique. Cet ouvrage s'adresse aux chercheurs/etudiants qui s'interessent a la dynamique des sols et aux techniques d'investigation moleculaire.
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Comprendre les interactions entre les communautés microbiennes du sol et les conditions environnementales qu’elles rencontrent est primordial tant pour conserver la qualité des sols que pour gérer les flux de carbone à l’interface sol-atmosphère. La plupart des modèles actuels de temps de résidence du carbone des sols ne considèrent pas explicitement les caractéristiques spécifiques des communautés microbiennes responsables de la décomposition de la matière organique du sol (MOS). De fait, les interactions entre les communautés microbiennes et leur habitat ne sont pas prises en compte alors que de nombreuses études ont montré leur importance. Ce travail de thèse explore les interactions entre communautés microbiennes et leur habitat immédiat : le système poral du sol, ainsi que les effets de ces interactions sur l’activité microbienne et la structure des communautés microbiennes. Dans un premier temps, nous avons marqué les communautés microbiennes au moyen d’un substrat marqué au 13C (fructose) dans des échantillons non perturbés d’un sol limoneux. Ce substrat a été placé, par ajustement du potentiel matriciel, dans trois microhabitats de tailles différentes (0.2-3, 0.9-97 et 10-290 μm). L’extraction des profils PLFA, après 13 jours d’incubation, montre qu’il existe une biogéographie microbienne à l’échelle porale ainsi que des différences d’activité des communautés microbiennes selon le microhabitat considéré. Dans un deuxième temps, nous avons cherché à analyser les facteurs influençant l’activité microbienne à l’échelle du système poral, facteurs biotiques (nature des populations microbienne) et abiotiques (disponibilité des substrats organiques, conditions physiques locales). Nous avons stérilisé puis inoculé des échantillons de sol avec des communautés microbiennes monospécifiques à deux potentiels matriciels différents, nous permettant de cibler deux microhabitats (0.3-3 & 14-97 μm). Nos résultats montrent que les microhabitats correspondant à ces classes de taille de pore diffèrent du point de vue de la disponibilité du carbone natif ainsi que des taux de minéralisation de celui-ci. Dans un dernier temps, nous avons souhaité établir l’influence des facteurs historiques et contemporains dans la détermination de la biogéographie microbienne. Nous avons considéré deux échelles spatiales de facteurs contemporains : globale (type de sol) et locale (taille de classe de pore). Nous avons stérilisé deux sols de textures différentes (limoneux vs. sableux) et procédé à des inoculations croisées avec leurs communautés microbiennes totales préalablement extraites. Ces communautés ont été inoculées à deux potentiels matriciels différents ciblant deux microhabitats différents (sol sableux : 0.3-3 & 6-97 μm, sol limoneux : 0.3-3 & 14-97μm). Après 92 jours, la structure des communautés semble déterminée de façon concomitante par les facteurs historiques et contemporains. Le résultat novateur est l’importance du microhabitat considéré dans la détermination de cette biogéographie. La conclusion de ce travail de thèse est qu’il est indispensable, à l’avenir, de considérer la vie microbienne du sol à son échelle spatiale, que l’on travaille sur son activité ou sur la structure des communautés.
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L'ETUDE CONCERNE L'EVOLUTION SAISONNIERE DE LA MATIERE ORGANIQUE DE SOLS FORESTIERS BRUNIFIES ET CALCIMAGNESIQUES CHOISIS LE LONG D'UN TRANSECT ALTITUDINAL DANS LE JURA CENTRAL. LES STATIONS S'ECHELONNENT DE L'ETALGE COLLINEEN (230 M, T MOYENNE ANNUELLE 10C, P = 2000 MM). LA MATIERE ORGANIQUE A FAIT L'OBJET DE DOSAGES TOTAUX ET D'UN SUIVI SAISONNIER DES PRODUITS QUI EN DERIVE PAR MINERALISATION (AZOTE) ET PAR HUMIFICATION (COMPOSES HUMIQUES ALCALINO-SOLUBLES, MATIERE ORGANIQUE NON EXTRACTIBLE). L'INFLUENCE DE L'ETAGEMENT SE MANIFESTE PAR UNE LEGERE AUGMENTATION DU TAUX DE MATIERE ORGANIQUE AVEC L'ALTITUDE. IL INDUIT SURTOUT, ENTRE LES ETAGES COLLINEEN ET MONTAGNARD, UN IMPORTANT DECALAGE DES PERIODES DE PRODUCTION MAXIMALE D'AZOTE MINERAL ET DE COMPOSES EXTRACTIBLES AU TETRABORATE
Author: Julien Guigue
Author: Julien Guigue
Author: Hervé Rogeon
Author: Samuell Abiven
Author: Neil-Yohan Musadji
Author: Nadler Nahindy Simon
Author: Raoul Calvet
Author: Laurent Lemée
Author: Léo Ruamps
Author: Raoul Calvet
Author: Yvette Tavanti