Dissertations / Theses on the topic 'Ferralsols'

Le priming effect (PE) est la sur-minéralisation de la matière organique du sol (MOS) après un apport de matière organique fraiche. Ce phénomène serait généré par deux mécanismes distincts, la décomposition stœchiométrique et le « nutrient mining », ayant leur propre dynamique, leurs propres acteurs, leurs propres déterminants et leur propre stock de MO ciblés. Le premier serait plutôt lié à la séquestration de MO dans les sols et l’autre à sa déstabilisation. Comprendre comment piloter l’équilibre entre ces processus à travers les pratiques agricoles, permettrait d’améliorer durablement la fertilité des sols cultivés en milieu tropical dans un contexte de changement climatique. Pour identifier les déterminants, les acteurs et les effets du climat et des pratiques agricoles sur les différents processus générateurs de PE, nous avons combiné la caractérisation physicochimique des sols, la caractérisation des communautés microbiennes et le suivi de la minéralisation des MO par les techniques isotopiques. Ainsi, nous avons pu identifier différentes populations bactériennes et fongiques, associées à chacun des processus, que nous avons classées dans des guildes fonctionnelles. La taille de ces guildes déterminait l’équilibre entre les processus, et était corrélée à la qualité de la MO présente dans le sol. Plus précisément, nous avons montré que le PE stœchiométrique était favorisé dans les sols enrichis en matière organique peu évoluée et en nutriments N et P, entretenant donc une forte communauté de décomposeurs. Ces décomposeurs devaient ainsi limiter l’accès des mineurs à la nouvelle matière organique fraichement apportée et limiter le PE par « nutrient mining ». Sur parcelles agricoles, nos résultats suggéraient que le non labour, l’association légumineuses-céréales, et l’apport de compost favorisaient ces décomposeurs responsables du priming effect stœchiométrique et donc potentiellement la stabilisation durable de la matière organique dans les sols
The priming effect (PE) is the supplementary mineralization of soil organic matter (MOS) after the addition of fresh organic matter. This phenomenon would be generated by two distinct mechanisms, stoichiometric decomposition and "nutrient mining", having their own dynamics, their own actors, their own determinants and their own MO stock targeted. The first would be related to the sequestration of MO in the soil and the other to its destabilization. Understanding how to manage the balance between these processes through agricultural practices, would allow to improve the fertility of soil cultivated in a tropical environment in a context of climate change.To identify the determinants, actors and effects of climate and agricultural practices on the various processes generating PE, we have combined soil physicochemical characterization, characterization of microbial communities and monitoring of mineralization of MO by isotopic techniques. Thus, we were able to identify different bacterial and fungal populations, associated with processes, which we classified in the functional guilds. The size of these guilds determined the balance between the processes, and was correlated with the quality of the MO present in the soil. Specifically, we showed that stoichiometric PE was favored in soils enriched with high quality organic matter and nutrients, N and P, thus maintaining a strong community of decomposers. These decomposers also limit the access of miners to the provided new organic matter hence limiting PE by "nutrient extraction". On agricultural plots, our results suggest that non-tillage, legume-cereal rotations and compost amendments favor these decomposers responsible for the stoichiometric priming effect and thus potentially the long-term stabilization of organic matter in soils

Les objectifs de cette thèse étaient (i) d'étudier les mécanismes par lesquels les nématodes bactérivores régulent les flux de nutriments (N et P) dans la rhizosphère du riz pluvial dans un sol ferrallitique de Madagascar, (ii) d'étudier les effets des interactions bactéries – bactérivores sur les fonctions de la plante (croissance et nutrition), et (iii) d'évaluer les principaux facteurs contrôlant la boucle microbienne des sols dans une optique d'intensification. Notre modèle biologique comprenait Acrobeloides sp. (Cephalobidae) et Oryza sativa (Poaceae).Deux voies ont été proposées pour expliquer les effets positifs des bactérivores sur la disponibilité des nutriments et les fonctions de la plante: voie de minéralisation et voie d'exploration. Afin d'identifier l'implication de chaque voie dans les flux de P inorganique à l'interface sol-plante nous avons utilisé le radio-isotope 32P comme traceur. Lorsque le pH du sol est corrigé par l'ajout de dolomie, la présence des nématodes bactérivores améliore la minéralisation nette de P, la production de biomasse et la nutrition de la plante sans modifier la ramification du système racinaire, contrairement à ce qui a été observé par certains auteurs en présence de protistes. En effet, en présence de nématodes et de dolomie, la L-value dans les parties aériennes de la plante augmente de 49%, la biomasse totale de la plante augmente de 22%, et la quantité de P total dans les tissus de la plante augmente de 9%. Ainsi, Acrobeloides sp. stimule le prélèvement de P par la plante via la voie nutritionnelle ou voie de minéralisation.Les effets de Acrobeloides sp. sur les fonctions de la plante sont variables (positives, neutres, négatives), en fonction des pratiques agricoles et des caractéristiques abiotiques du sol. Tout d'abord, ces effets peuvent dépendre de la variété de riz puisque l'attractivité des nématodes Acrobeloides sp. par la rhizosphère du riz varie en fonction des variétés de riz pluvial, plus précisément en fonction de la composition et de la quantité d'exsudats racinaires libérés par la plante. Ensuite, l'activité mutualiste des nématodes est influencée (maximisée) par la présence d'arbres (agroforesterie) dans la parcelle de riz pluvial. En plus des plantes, les paramètres édaphiques étaient des facteurs clés. L'activité mutualiste des nématodes est fortement limitée par le pouvoir fixateur des Ferralsols. Ainsi, l'ajout de dolomie limite la capacité de sorption de P du sol et améliore l'activité mutualiste des nématodes bactérivores. Enfin, l'activité mutualiste des nématodes sur la croissance et la nutrition du riz pluvial est favorisée par les valeurs élevées de pH et de teneur en Mg dans le sol. Pour conclure nous avons trouvé qu'il est possible d'intensifier l'activité mutualiste des nématodes bactérivores dans un sol tropical pauvre à travers des pratiques agricoles spécifiques (gestion des sols, agroforesterie)
Using Acrobeloides sp. (Cephalobidae) and Oryza sativa (Poaceae), we aimed at (i) studying the effects of bacterivorous nematodes on plant functions growing in a nutrient-poor soil in Madagascar, (ii) testing the mechanisms involved in the mutualistic activity of the bacterivorous nematodes in a strong P-depleted Ferralsol from the highlands of Madagascar, and (iii) identifying the agronomic and edaphic factors that can drive the soil microbial loop.Two pathways have been proposed to explain the positive effects of bacterial-feeders on nutrients availability and plant functions: mineralization pathway and exploration pathway. In order to test the involvement of each pathway in the mutualistic activity of bacterivorous nematodes, we assessed the effect of nematodes inoculation on inorganic P flows from soil to plant using the 32P labelling technique. When the soil pH was corrected with dolomite lime, we showed that the presence of Acrobeloides sp. improved net P mineralization and plant (Oryza sativa) functions (growth and nutrition) but did not alter lateral root growth as protists do. Indeed, in the presence of nematodes and dolomite, the shoot L-value increased by 49%, the plant total biomass increased by 22% and the plant total P amount increased by 9%. Thus, Acrobeloides sp. increased plant P uptake through the "nutritional" or "mineralization" pathway.The effects of Acrobeloides sp. on Oryza sativa functions were variable (positive, neutral or negative) according to agricultural practices and soil abiotic variables. First, these effects may depend on the rice cultivar used in the experiment. Indeed, the nematodes attractancy to root-adhering soils varied according to upland rice cultivar, probably according to the amount and composition of root exudates. The mutualistic activity of nematodes is also influenced (maximized) by the presence of trees (agroforestry) in the rice field. Besides plants, the abiotic soil parameters were key drivers. The mutualistic activity of nematodes was strongly limited by the ability of Ferralsols to precipitate and chemisorb phosphates. The addition of dolomite lime limited phosphates sorption on soil and enhanced the mutualistic activity of the nematodes. Also, the high values of soil pH and Mg content tended to increase the mutualistic activity of the bacterivorous nematodes on rice growth and nutrition. To conclude, we found that it is possible to drive the mutualistic activity of bacterivorous nematodes in poor tropical soils through specific soil and agricultural practices

L'objectif est d'etudier l'evolution des proprietes physiques de ferralsols du cerrado lorsqu'ils sont mis en culture. Deux sites ont ete selectionnes et pour chacun d'eux, un sol sous vegetation naturelle et un sol sous prairie artificielle a faible productivite. Les sols sont de texture argilo-sableuse et argileuse. Ils presentent une microstructure tres developpee composee de microagregats de 50 a 300 m qui sont attribues a l'activite des termites. Juxtaposes a ces microagregats, d'autres agregats de plus grande taille de 500 a 1000 m, sont frequemment assembles en volumes compacts de 2 a 20 mm. Ces volumes compacts ont ete attribues a des turricules de vers geophages. L'analyse de la porosite a partir des mesures de densite apparente et de la porosimetrie au mercure a permis de quantifier la diminution de porosite associee a cette evolution structurale. Les resultats indiquent que les microagregats ne sont pas des edifices rigides lors de la dessiccation et mettent en evidence le role significatif de la matiere organique dans ce comportement. L'analyse de la litterature montre qu'il existe une relation tres generale entre la quantite d'argile et le volume poral au sein des microagregats des ferralsols. Les proprietes de retention en eau sont fortement affectees apres la mise en prairie paturee et cette evolution est etroitement liee a l'evolution de la structure, en particulier avec l'envahissement des 40 cm superieurs du sol sous paturage par de tres nombreux volumes compacts correspondant a des turricules. Sur le plan methodologique, la methode par evaporation surestime les valeurs de conductivite hydraulique a l'etat sature par rapport a celles qui sont mesurees directement. Les resultats revelent aussi que la conductivite hydraulique a saturation serait en relation avec les pores de diametre equivalent superieur a 100 m. La conductivite hydraulique calculee a 50 et 900 hpa apparait en revanche etre liee au developpement de la microagregation.

Orientador: Carlos Alexandre Costa Crusciol
Banca: Fernando Dini Andreote
Banca: Heitor Cantarella
Banca: Antonio Carlos de Azevedo
Banca: Eder de Souza Martins
Resumo: Since the sugarcane production mostly in highly weathered Brazilian soils, an alternative to increasing its yields, renewing these soils is required. Remineralization consists in add milled rock into the soils, as a soil conditioner, providing some minerals and elements. Besides the low cost, the consequences of their application are not totally elucidated. Therefore, the hypothesis of this study include the basalt rock dust treatment can improve the sugarcane yield, soil and plant chemical attributes; basalt rock dust increases the microbial index of soil quality; the rock application change microbial communities in the soil; and the rock weathering change the soil mineralogy. The aim of this study was evaluate the effects basalt rock dust application on sugarcane crops its consequences in soil mineralogy and microbiology. Despite not consistent to the four areas, basalt rock dust treatment can improve the sugarcane yield, soil chemical attributes, and microbial index of soil quality but a little is noticed in plant chemical attributes. The microbial diversity was not the same to the four areas, but it can be more related to geographical patterns than rock application, even with a little shift occurring, it cannot be attributed to the treatment. Weathering signals were noticed but there are two questionable points: the time to occur this weathering, may be quicker than it was thought, and the amount of weathered minerals. Basalt rock dust application improves sugarcane yield... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Visto o cultivo de cana-de-açúcar principalmente em solos brasileiros altamente intemperizados, é necessária uma alternativa para aumentar essa produção, renovando os solos. A remineralização consiste em adicionar rocha moída nos solos, como um condicionador de solo, fornecendo alguns minerais e elementos, além do baixo custo, as consequências desta aplicação não são totalmente elucidadas. Portanto, a hipótese deste estudo inclui o tratamento do pó de rocha basáltica, que pode melhorar o rendimento da cana-de-açúcar, os atributos químicos do solo e da planta; o pó de rocha de basalto aumenta o índice microbiano de qualidade do solo; a aplicação da rocha altera as comunidades microbianas no solo; e o intemperismo das rochas altera a mineralogia do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de pó de rocha de basalto na cultura da cana-de-açúcar, suas consequências na mineralogia e na microbiologia do solo. Apesar de não ser consistente com as quatro áreas, o tratamento de pó de rocha de basalto pode melhorar o rendimento da cana-de-açúcar, os atributos químicos do solo e o índice microbiano de qualidade do solo, mas pouco é notado nos atributos químicos da planta. A diversidade microbiana não foi a mesma para as quatro áreas, mas pode estar mais relacionada aos padrões geográficos do que à aplicação da rocha, mesmo com uma pequena mudança ocorrendo, não pode ser atribuída ao tratamento. Sinais de intemperismo foram notados, mas há dois pontos questionáveis: o tempo para ocorrer este intemperismo, pode ser mais rápido do que se pensava, e a quantidade de minerais intemperizados nesse tempo. A aplicação de pó de rocha de basalto melhora o rendimento da cana-de-açúcar, destacando-se suas mudanças mineralógicas no solo e não causa danos à diversidade microbiana do solo. A atividade microbiana e as pistas da microbiologia do solo ...
Doutor

Review of the literature suggested possible deficiencies of micronutrients in soils of North Western Zambia. Soil analysis, pot and field experiments were employed to investigate possible deficiencies. The pot experiments investigated how raising soil pH through liming influenced extractable micronutrients and their uptake by plants. Plant Mo and Ca were positively correlated with soil pH, while Mn and Zn were inversely correlated, aggravating the zinc inadequacy on all soils and that for Mn on arenosols. Effects of liming on plant uptakes of micronutrients generally followed the same trends as those on soil extraction. Incubating the soil under grass house conditions was found to influence amounts of extractable micronutrients, increasing most times above their levels before the soil was incubated. Field experiments generally showed that applying micronutrients were beneficial to crop yield only at some sites. Grain yield variables responded variously and were most significantly correlated with overall grain yield. Soil analysis usefully predicted deficiencies of Zn for both maize and soybean. However, predictions for B and Mo were ideal for soybean than maize. Cu also seemed to have been wrongly predicted for soybean. However, plant nutrient concentration was better at predicting nutrient status in relation to grain yield, but the lower limits of the suggested optimal concentration ranges may need to be worked out again. Soybean was found to have more micronutrient latent deficiencies at majority of the sites than maize. One of the characteristics of applied micronutrients was their beneficial residual effects of crop yield. The residual benefit was also noticed on maize when the fertilisers were directly applied to soybeans a season before, suggesting a possibility of crop rotation, thus spreading the costs. Results would suggest changing the current fertiliser recommendations in the region.

Les Ferralsols se caractérisent par une microstructure très développée dont dépend étroitement leur fertilité. Cette microstructure repose sur des microagrégats très stables, de 50 à 800 µm de diamètre. Sous végétation naturelle comme sous pâturage, la densité apparente des sols, la taille et le mode d'assemblage des microagrégats, ainsi que la caractérisation de la matière organique, ont permis de mettre en évidence d'importantes variations avec la profondeur. Nous avons établi une typologie du mode d'assemblage des microagrégats ainsi qu'un modèle mettant en relation structure et porosité. La matière organique se singularise, en pyrolyse, par une composante de haute température, d'origine conjecturale, mais très probablement due à un effet de matrice minérale. L'ensemble des variations observées ne peuvent a priori s'expliquer par des différences d'usage du sol, mais plutôt grâce à l'activité des insectes sociaux qui sont vraisemblablement à l'origine des microagrégats.

Les Ferralsols se caractérisent par une microstructure très développée dont dépend étroitement leur fertilité. Cette microstructure repose sur des microagrégats très stables, de 50 à 800 µm de diamètre. Sous végétation naturelle comme sous pâturage, la densité apparente des sols, la taille et le mode d'assemblage des microagrégats, ainsi que la caractérisation de la matière organique, ont permis de mettre en évidence d'importantes variations avec la profondeur. Nous avons établi une typologie du mode d'assemblage des microagrégats ainsi qu'un modèle mettant en relation structure et porosité. La matière organique se singularise, en pyrolyse, par une composante de haute température, d'origine conjecturale, mais très probablement due à un effet de matrice minérale. L'ensemble des variations observées ne peuvent a priori s'expliquer par des différences d'usage du sol, mais plutôt grâce à l'activité des insectes sociaux qui sont vraisemblablement à l'origine des microagrégats.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ
O presente trabalho trata da avaliação do risco ecológico associado à disposição de sedimentos de dragagem em latossolos e chernossolos, com base em indicadores pedogeoquímicos e ecotoxicológicos. Para tanto, uma amostra de sedimento dragado oriundo do canal do Cunha (Baía de Guanabara-RJ) foi coletada. Estudos preliminares foram conduzidos com uma amostra de lodo de esgoto, de forma a gerar dados-base que subdiassem a adoção de estratégias analíticas com o sedimento dragado. Além da avaliação dos patógenos, foi realizada a caracterização física, química e mineralógica dos materiais. Bioensaios agudos e crônicos com organismos terrestres (minhocas, colêmbolos, enquitreídeos e alface) e aquáticos (microcrustáceos e algas) foram realizados em misturas solo:resíduo. As doses de sedimento (expressas em %) capazes de causar efeitos significativos a 50% dos organismos-teste (CL50 ou CE50) foram estatisticamente estimadas. Os indicadores foram numericamente integrados visando a construção de um índice de risco ecotoxicológico. Os teores de zinco, cobre, chumbo, mercúrio e cromo no sedimento excederam as concentrações estipuladas pela legislação brasileira. As propriedades dos solos estudados desempenharam papel fundamental na redução dos níveis de ecotoxicidade, com especial atenção aos argilominerais 2:1 e aos altos níveis de fertilidade, capazes de atenuar a ecotoxicidade das misturas de Chernossolo. Com o lodo, a reprodução de algas foi o indicador mais sensível (CE50 = 1,61% em Latossolo). Nas misturas de solo:sedimento, a reprodução de algas, a germinação de alface e a imobilidade de microcrustáceos foram os indicadores mais sensíveis, com CE50 em torno de 3,5% em Latossolo. A estimativa numérica do risco revelou níveis maiores de ecotoxicidade para os tratamentos de Chernossolo. Quando os ensaios de reprodução com colêmbolos são excluídos da análise, os riscos são maiores em Latossolo. Tal fato pode estar associado ao fato de que os colêmbolos estão geralmente menos sensíveis à água intertiscial do solo, se comparados aos demais organismos-teste
This work aims to evaluate the environmental risks associated with the disposal of dredged sediments in ferralsols and chernosols, based on pedogeochemical and ecotoxicological indicators. A sample of dredged sediment was collected in the Cunha channel (Guanabara Bay-RJ). Preliminary studies were conducted with a sewage sludge sample (SL), in order to establish analytical estrategies to be adopted in the assays with the sediment. In addition to the pathogens, the physical, chemical and mineralogical properties of the materials were characterized. Acute and chronic bioassays with terrestrial (earthworms, springtails, enchytraeids and lettuce) and aquatic (micro-crustaceans and algae) organisms were performed in mixtures of residue:solo. The doses of sediment (in %) required to cause significant effects on 50% of the exposed organisms (LC50 or EC50) were statistically estimated. The indicators were numerically integrated to estimate the potential risks, based on the construction of an ecotoxicological risk index. The concentrations of zinc, copper, lead, mercury and chromium in the dredged sediment were higher than the limits established by Brazilian legislation. Soil properties played an important role in the reduction of ecotoxicity levels, especially 2:1 clay minerals and high levels of fertility, which were able to reduce the ecotoxicity levels in chernosol mixtures. The assays with SL revealed that the reprocuction of algae was the most sensible indicator (EC50 = 1.61% in ferralsol). In mixtures of soil:sediment, the reproduction of algae, germination of lettuce and immobility of microcrustaceans were the most sensible indicators (EC50 ~ 3.5% in ferralsol). The numerical estimation of the potential risks demonstrated the occurrence of higher levels of ecotoxicity for the chernosols treatments. When the reproduction assay with springtails was excluded from the analysis, the values of risk were higher for the ferralsol mixtures. Such fact is due to the lower sensibility of springtails to soil pore water, compared to the other testorganisms

Les écosystèmes forestiers tropicaux représentent près de la moitié de la superficie forestière mondiale. Ces écosystèmes qui fournissent des services fondamentaux pour le bien-être de nos sociétés (e.g. régulation des flux de matières, maintien des sols) sont particulièrement touchés (perte et dégradation des forêts) par les changements globaux. La Nouvelle‐Calédonie, et ses substrats ultramafiques, ne font pas exception à cette tendance. L’activité minière et les feux sont responsables de la régression, de la fragmentation, de la dégradation des forêts et de l’érosion des sols. L’archipel est classé parmi les points chauds de la biodiversité mondiale et la restauration écologique de ces écosystèmes revêt de forts enjeux. L’objectif appliqué de cette thèse est de contribuer à la restauration écologique des forêts de NouvelleCalédonie afin de limiter l’érosion des sols sur substrats ultramafiques, et s’inscrit dans le champ disciplinaire de l’écologie de la restauration. L’objectif scientifique est d’étudier l’influence des symbioses mycorhiziennes et des traits racinaires sur l’érosion des Ferralsols développés sur substrats ultramafiques à travers une approche multi-échelle. Dans la première partie, nous mettons en évidence les caractéristiques floristiques et structurales de communautés végétales sur substrats ultramafiques. Celles-ci laissent présager une expression accrue des traits racinaires des espèces dominantes dans les forêts monodominantes. La place centrale du feu et des cyclones dans la dynamique de succession végétale est également soulignée, tout comme celle des symbioses mycorhiziennes dans le maintien de la monodominance de Nothofagus aequilateralis. Dans la deuxième partie, notre travail permet de suggérer l’existence d’un seuil biotique entre les maquis lignoherbacés dégradés et les maquis ligno-herbacés. Les feux répétés seraient la cause principale du franchissement de ce seuil. L’augmentation de la biomasse végétale constituerait en effet le facteur-clé contribuant à accroître la stabilité des agrégats entre ces deux stades. Ainsi, la protection contre les feux, associée à la promotion des successions végétales à travers l’utilisation d’espèces potentiellement facilitatrices comme Costularia arundinacea pourrait constituer une stratégie efficiente pour limiter l’érosion des Ferralsols. De plus, l’influence des communautés végétales (e.g. composition floristique) et fongiques (e.g. biomasse) sur la stabilité des agrégats est clairement mise en exergue. La troisième partie vise à évaluer la capacité d’espèces végétales, associées à des champignons mycorhiziens, à accroître la stabilité des agrégats, mais aussi à identifier les traits racinaires et les associations mycorhiziennes contribuant à cet accroissement. Dans cette partie, nous mettons en évidence que la combinaison de valeurs élevées des traits racinaires « Root Mass Density – Root Length Density – pourcentage de racines fines » est efficace pour augmenter la stabilité des agrégats. Par ailleurs, l’efficacité de cette combinaison de traits racinaires est accrue par les symbioses mycorhiziennes. Ainsi, des trois espèces végétales évaluées, Costularia arundinacea serait l’espèce-outil la plus efficace pour accroître la stabilité des agrégats. Ce travail a ainsi permis de mettre en évidence l’influence des traits racinaires et des symbioses mycorhiziennes sur la stabilité des agrégats des Ferralsols sur substrats ultramafiques, que ce soit à l’échelle des espèces ou des communautés végétales. A notre connaissance, ces résultats sont les premiers acquis sur ce type de sol. Ces résultats permettent de formuler des propositions en vue de la restauration écologique des milieux forestiers de Nouvelle-Calédonie afin de limiter l’érosion des sols sur substrats ultramafiques, mais aussi d’esquisser de nouvelles pistes de recherche
Tropical forest ecosystems cover nearly half of the world's forest area. These ecosystems provide basic services for the well-being of our societies (e.g. regulation of material flows, soil preservation) are particularly affected (loss and degradation of forests) by global changes. New Caledonia, and its ultramafic substrates, is no exception to this trend. Mining and fires are responsible for forest regression, fragmentation, degradation and soil erosion. The archipelago is ranked among the hotspots of global biodiversity and the ecological restoration of these ecosystems is a major challenge. The objective of this thesis is to contribute to the ecological restoration of the forests of New Caledonia in order to limit the erosion of soils on ultramafic substrates and is part of the disciplinary field of the ecology of restoration. The scientific objective is to study the influence of mycorrhizal symbiosis and root traits on the erosion of Ferralsols developed on ultramafic substrates through a multi-scale approach. In the first part, we highlight the floristic and structural characteristics of plant communities on ultramafic substrates. These suggest an increased expression of the root traits of dominant species in monodominant forests. The central place of fire and cyclones in the dynamics of plant succession is also emphasized, as well as mycorrhizal symbioses in maintaining the monodominance of Nothofagus aequilateralis. In the second part, our work suggests the existence of a biotic threshold between degraded ligno-herbaceous maquis and ligno-herbaceous maquis. Repeated fires would be the main cause of crossing this threshold. The increase in plant biomass would be the key factor contributing to the stability of the aggregates between these two stages. Thus, fire protection combined with the promotion of plant successions through the use of potentially facilitating species such as Costularia arundinacea could be an efficient strategy for limiting erosion of Ferralsols. In addition, the influence of plant (e.g. floristic composition) and fungal communities (e.g. biomass) on the stability of aggregates is clearly highlighted. The third part aims to evaluate the ability of plant species, combined with mycorrhizal fungi, to increase the stability of aggregates, but also to identify root traits and mycorrhizal associations contributing to this increase. In this section, we demonstrate that the combination of high values for “Root Mass Density - Root Length Density – percentage of fine roots” is effective in increasing aggregate stability. Moreover, the efficacy of this combination of root traits is enhanced by mycorrhizal symbiosis. Thus, of the three plant species evaluated, Costularia arundinacea would be the most effective tool species for increasing the stability of aggregates. This work allowed us to highlight the influence of root traits and mycorrhizal symbiosis on the stability of soil aggregates on Ferralsols on ultramafic substrates, at the scale of plant communities or at the level of plant species. To our knowledge, these results are the first to be acquired on this type of soil. These results make it possible to formulate proposals for the ecological restoration of forest ecosystems in New Caledonia in order to limit soil erosion on ultramafic substrates, but also to sketch new avenues of research

Latossolos com horizonte A húmico (LH) são solos com importantes reservas de carbono orgânico (CO) em profundidade. Esses solos são comuns nas regiões Sudeste e Sul do Brasil, com menor ocorrência no Nordeste. Aspectos da gênese e preservação da matéria orgânica (MO) desses solos não foram completamente entendidos ainda. Particularmente interessantes são os processos responsáveis pelo espessamento (hiperdesenvolvimento) e estabilidade do CO do horizonte húmico. A hipótese de que a MO do horizonte húmico tenha importante contribuição de carbono (C) de origem pirogênica é testada. O objetivo deste trabalho foi, portanto, caracterizar quimicamente a MO do horizonte húmico e relacionar os resultados com a gênese e preservação do CO. Oito pedons de diferentes localidades do país (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e Pernambuco) sob vegetação nativa foram empregados no estudo. Descrições morfológicas e análises de caracterização de rotina dos solos foram realizadas. Além disso, ácidos húmicos (AH) foram extraídos do horizonte húmico e analisados por ressonância magnética nuclear de 13C, enquanto que as frações leves (livre e oclusa), huminas e extratos alcalinos da MO dos mesmos pedons foram analisados através da pirólise. Os pedons possuem feições morfológicas conspícuas, como horizonte A hiperdesenvolvido, variando de 120 cm a 220 cm de espessura, e cores escuras em profundidade. Os horizontes húmicos são argilosos a muitos argilosos, fortemente ácidos e álicos. As formas de CO oxidável com dicromato respondem por 2/3 da reserva de carbono total (CT) do solo. Caulinita foi o principal mineral identificado por difratometria de raios X na fração argila desses indivíduos, seguido por gibbsita e, em alguns pedons, vermiculita com hidroxientrecamadas. Correlações entre atributos do solo e diferentes formas de C oxidável revelaram-se significativas apenas para alumínio pobremente cristalino extraído com oxalato de amônio ácido (r2 = 0,69), que se apresenta como um dos mecanismos de estabilização do C. Os AH apresentam estrutura química distinta entre os pedons e também variam com a profundidade, indicando, sobretudo o efeito do tipo de vegetação. Nos pedons estudados há maior concentração relativa de C alquila em superfície e C O-alquilas e C aromático em subsuperfície. A abundância de C O-alquilas sugere que boa parte da MO do horizonte húmico tem um grau de humificação pouco avançado. Os principais produtos da pirólise das frações leves, extratos alcalinos e huminas são carboidratos, compostos alifáticos e aromáticos, mas em proporções diferentes. As amostras da fração leve livre são mais ricas em resíduos frescos derivados de plantas, com presença de ligninas, enquanto que na fração leve oclusa (FLO) preponderam compostos aromáticos e alifáticos. Os extratos são enriquecidos em compostos de nitrogênio e carboidratos. A hipótese de uma MO altamente recalcitrante, formada predominantemente por produtos da decomposição de carvão foi rejeitada, já que produtos similares a esses foram encontrados apenas na FLO, que tem pouca importância no conteúdo de CT do solo. A estabilização da MO desses LH depende de 14 uma combinação de abundante entrada de biomassa e da atuação de mecanismos que retardam a mineralização da MO, como associações organominerais.
Ferralsols with umbric epipedons are soils with important organic carbon (OC) reserves in depth. These soils are common in the Southeast and South regions of Brazil, with fewer occurrences in the Northeast region. Both genesis and organic matter (OM) accumulation aspects of these soils were not completely understood yet. Particularly interesting are the soil processes responsible for thickening (over development) and for OC stability of the umbric horizon. The hypothesis that the OM from umbric epipedon has important pyrogenic carbon (C) contribution is tested. The aim of this work, therefore, was to characterize the chemistry of OM from umbric epipedon and to relate the results with soil genesis and OC preservation. Eigth pedons from different states of Brazil (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina and Pernambuco) under native vegetation were used in the study. Morphological descriptions and routine soil characterization analysis were carried out. Furthermore, humic acids (HA) were extracted from umbric horizon and analyzed by solid state 13C nuclear magnetic resonance, whereas light fractions (free and occluded), humin and alkaline extracts of the OM of the same pedons were analyzed by pyrolysis. The pedons have conspicuous morphological features, such as a developed umbric epipedon, ranging from 120 cm to 220 cm of thickness, and dark colors in depth. The umbric horizons are clayey to heavy clayey, strongly acidic and alic. Dichromate oxidable OC contents account for 2/3 of the total carbon (TC) soil reserve. Kaolinite is the main mineral identified by X ray diffractometry in the clay fraction, followed by gibbsite and vermiculite. Correlations between soil attributes and different forms of oxidable C were significant only for poorly crystalline aluminum forms extracted with oxalate ammonium acid (r2 = 0,69), which could be one of the C stabilization mechanisms. HA shown distinct chemical structures between pedons and also in depth, indicating the effect of the vegetation type. In the studied pedons there are higher relative concentration of alkyl C in surface and O-alkyl C and aromatic C in subsurface. Light fractions, alkaline extracts and humins main pyrolysis products are carbohydrates, aliphatic, and aromatic compounds, but in different proportions. In free light fraction (FLF) fresh residues derived from plants are common, with presence of lignin, whereas in the occluded light fraction (OLF), aromatic and aliphatic compounds predominate. Extracts are enriched in carbohydrates and N compounds. The hypothesis of a highly recalcitrant MO, produced by the fragments of charcoal in partial decomposition has been rejected, since they were found only into OLF, which has little importance in the TC content of soil. The stabilization of organic matter in these Ferralsols depends on a combination of abundant biomass input and the action of mechanisms to retard the mineralization of OM, such as a strong association with clay minerals.

L’épandage de déchets liquides d'agro-industries permet leur élimination tout en apportant au sol certains nutriments pour les plantes. Il favorise toutefois l'anoxie et les activités microbiennes anaérobies, et peut entraîner diverses évolutions géochimiques portant sur les minéraux et la mobilité des métaux, ainsi que des changements de diversités microbiennes taxonomique et fonctionnelle. Se pose alors la question de la résilience du sol après retour à des conditions oxygénées. Les objectifs de cette thèse étaient (i) de consolider les acquis portant sur les évolutions géochimiques et microbiennes du sol au cours d'un épisode anoxique débutant par un apport de vinasse, (ii) d'évaluer les résiliences géochimique et microbienne du sol après retour à des conditions oxygénées, et (iii) d'étudier la survie des bactéries anaérobies en conditions oxiques. Des incubations de boues d’un ferralsol de l’île de la Réunion ont été réalisées pour diverses successions de conditions oxiques et anoxiques, de la vinasse de rhumerie étant apportée au début des périodes anoxiques. A plusieurs dates, des mesures ont permis de caractériser la phase gazeuse, la solution (pH, composés organiques et minéraux dont les métaux), les phases solides (états d’oxydation de Fe et Mn, CEC du sol) et les communautés microbiennes (biomasse fongique, densités en nombre des bactéries, des archées, des fermentaires et des réducteurs de Fe(III) cultivables, diversité moléculaire bactérienne). En conditions anoxiques, les biotransformations ont inclus des fermentations, de l’acétogénèse vraie, des réductions de Fe(III) et Mn(IV), de la sulfato-réduction et, au-delà de 14 jours d'anoxie, de la méthanogénèse acétoclastique. Elles ont entrainé une forte mobilisation de Fe et Mn, et la mobilisation de divers ETM, ainsi qu'une augmentation de la CEC du sol. Les nombres de bactéries et d'archées ont augmenté pendant respectivement les fermentations et la méthanogénèse, alors que la biomasse fongique a été stable pour des périodes anoxiques allant jusqu'à 28 jours. La diversité bactérienne a été modifiée avec apparition dès 2 jours d'anoxie de quelques pics dominants en CE-SSCP, pour ultérieurement se complexifier. Le retour à des conditions oxygénées a provoqué l'oxydation et l'immobilisation rapides de Fe(II), l'échange du Fe(II) adsorbé par d’autres métaux dont la mobilité a brutalement diminué (Ca, Mg, K, Na, Mn, Pb, Ni …). Il n'y a pas eu d'oxydation de Mn(II) en solution et en phases solides pour des périodes oxiques allant jusqu'à 28 jours. La CEC est resté plus élevée qu'à l'origine et les phases solides contenant Fe ont évolué vers des formes différentes des formes initiales et des celles en fin de périodes anoxiques. La biomasse fongique a augmenté transitoirement, tandis que le nombre des bactéries est resté stable et que le nombre d'archées à légèrement diminué pour les situations où la méthanogénèse avait permis leur croissance. La diversité bactérienne a été à nouveau fortement modifiée avec apparition après 2 jours d'oxygénation de quelques pics dominants en CE-SSCP dont certains avaient déjà été observés après installation de conditions anoxiques. La persistance de quelques pics apparus en conditions anoxiques et l’absence d’autres pics disparus en conditions anoxiques suggèrent que la résilience microbienne n’est pas totale pour une période d’anoxie de 28 jours. Une aération intermédiaire de 7 jours n’a affecté ni la croissance des ‘bactéries+archées’ et des fermentaires cultivables, ni les fonctions de fermentation et de réduction de Fe
The spreading of liquid by-products of food industry enables their elimination and supplies the soil with nutrients for plants. Unfortunately, it simultaneously favours anoxia and anaerobic microbial activities that may lead to various geochemical changes, including mineral alterations/neo-formations and metal mobilizations. It also favours changes in microbial taxonomic and functional diversities. The soil resilience has not been checked until now. The goals of this work were therefore (i) to confirm already obtained results dealing with microbial and geochemical changes in anoxic conditions, (ii) to assess for microbial and geochemical resiliences after the return to oxic conditions, and (iii) to describe the survival of anaerobic microorganisms in oxic conditions. Incubations of slurries of a ferralsol of Reunion Island were performed with successively oxic and anoxic conditions, rum vinasse being supplied at the beginning of each of the anoxic periods. Measurements were performed at some dates to characterize the composition of the gaseous headspace of the flasks, the slurry solution (pH, organic and mineral compounds, including metal elements), solid phases (iron (Fe) and manganese (Mn) oxidation level, soil CEC) and microbial communities (fungal biomass, bacteria and archaea numbers, numbers of cultivable fermentative bacteria and Fe(III) reducers, bacteria molecular diversity). Under anoxic conditions, main biotransformations included fermentations, true acetogenesis, Fe(III) and Mn(IV) reductions, SO42- reduction and acetoclastic methanogenesis. They led to a great mobilization of Fe and Mn, as well as an increase in soil CEC. Bacteria and Archaea numbers increased during fermentations and methanogenesis, respectively, whereas fungal biomass remained constant during 28 days in anoxic conditions. Microbial molecular diversity was changed with the appearance of dominant peaks in CE-SSCP characterizations after 2 days of anoxia, but this diversity became more complex for longer anoxic periods. The return to oxic conditions induced the oxidative immobilization of Fe, the exchange of adsorbed Fe(II) with other metals (Ca, Mg, K, Na, Mn, Pb, Ni …) from which the mobility decreased suddenly. Mn(II) in solution and solid phases was not oxidised for 28 day oxic periods. The soil CEC remained higher than its initial value and Fe solid phases evolved to phases that differed from initial phases and phases at the end of the anoxic period. The fungal biomass transiently increased, whereas the bacteria number didn't vary and the archaea number slightly decreased for treatments in which methanogenesis previously enabled their growth. The bacteria molecular diversity was modified again with the appearance of peaks in CE-SSCP, some ones being already observed after the beginning of anoxic conditions. The persistence of some peaks that appeared in anoxic conditions and the definitive disappearance of other peaks in anoxic conditions suggest that microbial resilience was only partial even after 28 days in oxic conditions. A period in oxic conditions between 2 periods in anoxic conditions did neither affect the growth of bacteria, archaea and cultivable fermentative bacteria, nor the microbial fermentations and Fe(III) reduction during the second anoxic period

Les Latosols correspondent à environ 40% du Plateau Central brésilien. Ils sont caractérisés par une faible activité de l'argile, une faible différenciation de leurs horizons, une macrostructure peu développée et une microstructure en revanche très développée représentée par des microagrégats de 50 à 300 µm de diamètre. Dix Latosols (L) ont été sélectionnés le long d'une toposéquence régionale d'environ 350 km de long qui recoupe la Surface Sud Américaine (SAS) (L1 à L4) et la Surface Velhas (VS) (L5 à L10). Ces différents Latosols rendent compte de la variabilité de composition granulométrique et minéralogique, et de celle de matériau parental que l'on peut rencontrer dans le Plateau Central brésilien. Nos résultats montrent que la variabilité de proportion de gibbsite et de kaolinite peut s'expliquer à la fois par l'âge de la surface géomorphologique et les conditions hydriques en fonction de la position topographique au sein de chaque toposéquence. Les résultats montrent également que la structure microagrégée ne varie pas en fonction de la composition granulométrique ou minéralogique. Elle est apparue en revanche liée à la bioturbation du sol par les termites. Il a aussi été montré que les microagrégats des Latosols étudiés ne sont pas rigides mais diminuent de volume lors de la dessiccation. De plus, la composition minéralogique de la fraction argileuse ne jouerait qu'un rôle marginal dans les variations du volume poral lors de la dessiccation. Les microagrégats des Latosols situés sur la SAS diminuent moins de volume lors de la dessiccation que les microagrégats situés sur la VS, cette différence serait liée à leur histoire hydrique. Enfin, les propriétés de rétention en eau et la conductivité hydraulique à saturation varient respectivement en fonction de la teneur en argile et du développement des pores de diamètre supérieur à 300 µm, et par conséquent sans lien étroit avec la minéralogie de la fraction argileuse.

Les Latosols correspondent à environ 40% du Plateau Central brésilien. Ils sont caractérisés par une faible activité de l'argile, une faible différenciation de leurs horizons, une macrostructure peu développée et une microstructure en revanche très développée représentée par des microagrégats de 50 à 300 µm de diamètre. Dix Latosols (L) ont été sélectionnés le long d'une toposéquence régionale d'environ 350 km de long qui recoupe la Surface Sud Américaine (SAS) (L1 à L4) et la Surface Velhas (VS) (L5 à L10). Ces différents Latosols rendent compte de la variabilité de composition granulométrique et minéralogique, et de celle de matériau parental que l'on peut rencontrer dans le Plateau Central brésilien. Nos résultats montrent que la variabilité de proportion de gibbsite et de kaolinite peut s'expliquer à la fois par l'âge de la surface géomorphologique et les conditions hydriques en fonction de la position topographique au sein de chaque toposéquence. Les résultats montrent également que la structure microagrégée ne varie pas en fonction de la composition granulométrique ou minéralogique. Elle est apparue en revanche liée à la bioturbation du sol par les termites. Il a aussi été montré que les microagrégats des Latosols étudiés ne sont pas rigides mais diminuent de volume lors de la dessiccation. De plus, la composition minéralogique de la fraction argileuse ne jouerait qu'un rôle marginal dans les variations du volume poral lors de la dessiccation. Les microagrégats des Latosols situés sur la SAS diminuent moins de volume lors de la dessiccation que les microagrégats situés sur la VS, cette différence serait liée à leur histoire hydrique. Enfin, les propriétés de rétention en eau et la conductivité hydraulique à saturation varient respectivement en fonction de la teneur en argile et du développement des pores de diamètre supérieur à 300 µm, et par conséquent sans lien étroit avec la minéralogie de la fraction argileuse.

As Terras Pretas de Índio (TPI) apresentam por definição o horizonte A antrópico, de cor escura, com presença de artefatos líticos e/ou cerâmicos oriundos do processo de ocupação humana na Amazônia. As áreas que ocorrem se diferenciam dos solos adjacentes por exibirem e manterem condições químicas do solo adequadas ao crescimento de plantas, mesmo após vários anos de cultivo. Essa pesquisa testa a hipótese que de que as TPI exibem condições físicas do solo adequadas ao crescimento de plantas e, mais adequadas que às encontradas nos solos adjacentes. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades físicas dos horizontes antrópicos de duas TPI relacionando-as com as propriedades estruturais do solo que podem limitar o crescimento de plantas. Para a realização deste estudo foram amostradas duas áreas com horizonte A antrópico (TPI) e amostras do solo adjacente. A primeira área está localizada na estação experimental da Embrapa Amazônia Ocidental (Campo Experimental do Caldeirão) no município de Iranduba, Estado do Amazonas. O solo adjacente foi classificado como Argissolo Amarelo Tb Distrófico. A segunda área está localizada em uma pequena propriedade agrícola no município de Manacapuru, Estado do Amazonas. O solo adjacente foi classificado como Latossolo Amarelo Tb Distrófico. Para a caracterização das propriedades físicas do solo, coletaram-se 120 amostras de solo indeformadas na profundidade entre 0-0,05 m e oito amostras de solo com o formato de blocos (7,0 x 15 x 22 cm). As amostras coletadas foram utilizadas para determinar a curva de retenção da água no solo, a condutividade hidráulica saturada, a curva de resistência do solo à penetração, a densidade do solo, densidade de partículas, a porosidade total do solo, a estabilidade e a resistência tênsil de agregados e a friabilidade do solo. Além das propriedades físicas, o Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) e o índice \"S\" foram utilizados como indicadores da qualidade física do solo. A hipótese da pesquisa foi parcialmente comprovada. Os índices de qualidade do solo constataram que as Terras Pretas de Índio apresentam condições físicas do solo adequadas ao crescimento de plantas, entretanto, as TPI não apresentam propriedades físicas mais adequadas ao crescimento de plantas que os horizontes superficiais adjacentes.
Amazonian Dark Earth (ADE) presents an Anthropic A horizon, with dark color and presence of lithic and ceramics sherds. Those topsoil characteristics resulted from old Indian settlements from the pre-Columbian time in the Amazon Basin. ADE shows differences from the surrounding soils by its very good soil chemical characteristics and that are still in the most sites very fertile and productive after long time of cultivation. In this study we tested the hypothesis that ADE presents good soil physical conditions to plant growth, and more appropriate than the surrounding soil. The objective of this study was to evaluate physical properties of Anthropic horizons of two sites with ADE. The soil physical properties were discussed concerning the potencial impacts on plant growth. The Anthropic horizons from two ADE sites were sampled and also the A horizon from the surrounding soil. The ADE sites sampled were located in the Amazonas State in Brazil, one at the Experimental Research Station of Embrapa Amazônia Ocidental (Campo Experimental do Caldeirão) - Iranduba, the surrounding soil was an Dystric Yellow Acrisol. The another site was located near the city of Manacapuru - AM in a private farm. The adjacent soil in this area was classified as Dystric Yellow Ferralsol. At the depth of 0-0,05 m, 120 soil cores were collected along with eight soil box (7,0 x 15 x 22 cm). At the laboratory, soil samples were analyzed to determine: soil water retention curve, saturated hydraulic conductivity, penetration resistance curve, bulk density, particle density, total porosity, aggregate stability, tensile strength and friability. The Least Limiting Water Range (LLWR) and S indexes were used as soil physical quality indicators. The hypothesis was partially proven. The soil quality indexes indicated that ADE presented appropriate soil physical conditions for plant growth; however, the ADE had no better soil physical quality than the surrounding soil.