Evaluating biodegradability of soil organic matter by its thermal stability and chemical composition.

Gregorich, E.G., Gillespie, A.W., Beare, M.H., Curtin, D., Sanei, H., et Yanni, S.F. (2015). « Evaluating biodegradability of soil organic matter by its thermal stability and chemical composition. », Soil Biology & Biochemistry, 91, p. 182-191. doi : 10.1016/j.soilbio.2015.08.032  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La stabilité de la matière organique du sol (MOS) relativement à sa résistance à la dégradation microbienne a une incidence importante sur le cycle des éléments nutritifs, l’émission de gaz à effet de serre et la séquestration du C, d’où l’intérêt pour l’élaboration de nouvelles façons de quantifier et de caractériser les formes stables et labiles de MOS. Notre étude visait à évaluer la MOS dans des régimes très différents de gestion du sol en vue de déterminer si la variation de la composition chimique et de la résistance à la pyrolyse de différentes fractions de C pouvait être liée à la résistance de la MOS à la décomposition. Des échantillons de sol d’un pâturage permanent, d’une terre arable de cultures en rotation et d’une terre en jachère chimique ont été fractionnés physiquement (sable : 2000-50 μm; limon : 50-5 μm; et argile : < 5 μm). Nous avons évalué la biodégradabilité de la MOS des différentes fractions ainsi que celle des sols entiers dans une étude de minéralisation en laboratoire. Nous avons utilisé la pyrolyse analytique (pyrolyseur Rock-Eval) pour déterminer la stabilité thermique des fractions, et la composition chimique a été caractérisée par spectroscopie de structure près du front d'absorption de rayons X (XANES) aux seuils K du carbone et de l’azote. Par rapport à celle du pâturage, la matière organique de la terre arable et de la terre en jachère a diminué de 30 % et de 40 %, respectivement. L’épreuve de minéralisation a montré que la matière organique du sol entier et des fractions de la terre en jachère étaient moins susceptible à la biodégradation que celle des sols faisant l’objet d’autres pratiques de gestion. La matière organique dans la fraction sable était beaucoup plus biodégradable que celle des fractions limon et argile. L’analyse par XANES a révélé une augmentation proportionnelle des carboxylates ainsi qu’une réduction des amides (protéines) et des hydrocarbures aromatiques dans le sol entier de la jachère comparativement aux sols du pâturage et de la terre arable. C’est aussi dans la fraction sable de la terre en jachère que l’appauvrissement en protéines était la plus importante. La fraction sable de la terre arable et de la terre en jachère était toutefois relativement riche en phénols, en hydrocarbures aromatiques et en carboxylates comparativement à la fraction sable du pâturage. La pyrolyse analytique a révélé des différences de stabilité thermique entre la matière organique du sol entier et celle des fractions de sol. Elle a également montré que la perte de MOS résulte habituellement de la dégradation préférentielle des composés riches en hydrogène. La température à laquelle la moitié des C ont été décomposés par la chaleur était en étroite corrélation avec le C minéralisable, une indication du lien entre la stabilité biologique et la stabilité thermique de la matière organique du sol.

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