Dissertations / Theses: 'Minéralisation du carbone du sol'

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Keraval, Benoît. "Les métabolismes oxydatifs extracellulaires : une nouvelle vision des processus de minéralisation du carbone organique du sol." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22740/document.

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Fontaine, Sébastien. "Rôle des composés énergétiques sur la minéralisation des matières organiques du sol : Conceptualisation, modélisation expérimentales et conséquences." Paris, Institut national d'agronomie de Paris Grignon, 2002. http://www.theses.fr/2002INAP0052.

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Bekayo, N. Derla. "Effet des alternances dessiccation-réhumidification des sols sur la minéralisation du carbone et de l’azote des sols : importance et origine du surcroît de minéralisation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10195.

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Abstract:

L'étude est réalisée in vitro sur deux types de sols et à deux stades d'activité biologique. L’importance du flush de minéralisation du carbone du à la dessiccation-réhumidification est fonction de l'activité biologique au moment de la dessiccation. Le surcroit de CO2 provient partiellement des cadavres microbiens triés par la dessiccation et de matériel non vivant rendu minéralisable. Le flush de minéralisation de l'azote est relativement plus faible : il est contrôlé par la réorganisation qui a lieu lors de la réhumidification du sol et semble provenir des cadavres microbiens et de leurs métabolites

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Guenet, Bertrand. "Interactions entre les entrées de matières organiques fraîches et la minéralisation des matières organiques des sols." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066445.

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Abstract:

Les activités anthropiques ont largement déréglé le cycle du carbone. Le sol est un des principaux pools de carbone de la planète. C’est dans ce contexte de cycle du C dans les sols que se pose cette thèse. Nous nous sommes ici intéressés aux interactions entre les entrées de matières organiques fraîches et la minéralisation des matières organiques du sol. En effet, la présence de matières organiques fraîches peut augmenter ou diminuer le taux de minéralisation des matières organiques du sol via un « priming effect ». Grâce à plusieurs expérimentations, nous avons préciser plusieurs éléments permettant d’améliorer la compréhension du priming effect. Nous avons montré que l’augmentation du niveau des entrées de matières organiques fraîches n’induisait que peu ou pas d’augmentation de l’intensité du priming effect. Nous avons mis en évidence le rôle de plusieurs communautés microbiennes dans l’intensité du priming effect. Nous avons enfin montré, pour le pool de carbone stabilisé, l’importance du niveau d’azote minéral initial sur le type de priming effect. Finalement, grâce à une étude bibliographique complétée par une approche expérimentale, nous avons émit l’hypothèse que le priming effect était un phénomène général et non restreint aux sols.

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Niknahad, ghar makher Hamid. "Minéralisation du soufre associée à la décomposition des matières organiques dans les sols et relations avec les dynamiques du carbone et de l'azote." Phd thesis, AgroParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004764.

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Abstract:

Résumé 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.

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Valé, Mathieu. "Quantification et prédiction de la minéralisation nette de l'azote du sol in situ, sous divers pédoclimats et systèmes de culture français." Toulouse, INPT, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000301/.

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Abstract:

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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Yemadje, Pierrot Lionel. "Influence des cycles humectation-dessiccation sur la minéralisation du carbone : cas de la zone cotonnière du Nord Cameroun." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS209/document.

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Abstract:

Le sol est un compartiment majeur de stockage du carbone (C) organique de l’écosystème terrestre. Il joue un rôle important dans la régulation du climat. Toute variation des flux de carbone entre l’atmosphère et l’écosystème terrestre pourrait avoir un impact important sur l’augmentation de CO2 dans l’atmosphère, mais aussi sur la diminution des teneurs en matière organique du sol et donc sur la fertilité des sols. Au Nord Cameroun, les sols sont exposés à de longues périodes sèches (5 à 6 mois par an) qui alternent avec une saison humide. La période de transition entre ces deux saisons, peut durer de mi-avril à fin juin et est caractérisée par des pluies très irrégulières. Ces cycles d’humectation-dessiccation pourraient selon la littérature accentuer la minéralisation du carbone organique du sol et le cycle des éléments nutritifs. L’objectif de cette étude est de quantifier l’impact des cycles humectation-dessiccation sur la minéralisation du carbone dans un contexte soudano-sahélien. Pour faire des mesures représentatives sur le terrain, il est nécessaire d’étudier la variation sur 24 heures de la respiration du sol après humectation suite à une période sèche. Cette mise au point méthodologique a montré que la respiration du sol présente une courbe quadratique au cours de la journée, devenant presque linéaire au cours de la nuit. La température et l’humidité du sol ont permis d’expliquer au moins 73% des variations sur 24 heures. Ces observations ont été utilisées pour proposer une méthode pour estimer la respiration moyenne diurne et nocturne après humectation des sols. La méthode proposée dans cette étude a l’avantage d’être basée sur un nombre réduit de mesures et est par conséquent plus facile à mettre en œuvre pour suivre la respiration du sol sur 24 heures après les premières pluies. Une première étude expérimentale de terrain a permis de montrer que la ré-humectation des sols et le mode de gestion des pailles ont augmenté la minéralisation du carbone de ces sols. En revanche, la fréquence des cycles humectation-dessiccation des sols sur une période de 50 jours n’a pas augmenté la minéralisation cumulée du carbone des sols. Au Nord Cameroun, la minéralisation rapide des pailles rend difficile l’augmentation des stocks de carbone du sol par conservation des pailles des cultures précédentes à la surface du sol. Dans une seconde expérimentation de laboratoire, en conditions contrôlées, les cycles humectation-dessiccation n’ont pas augmenté la minéralisation du carbone organique du sol et de l’azote (N) par rapport aux sols maintenus humides. Cependant, les émissions de CO2 ont augmenté avec l’addition de paille enrichie en carbone-13. Cette addition de la paille marquée a augmenté la minéralisation de la matière organique du sol (priming effect). La minéralisation de la paille a diminué avec les cycles humectation-dessiccation et la quantité de paille restante était de 102 µg Cg-1 sol sur les sols ré-humectés contre 48 µg Cg-1 sol sur les sols maintenus humides. L’absence de cette réponse de la minéralisation du carbone et d’azote du sol aux cycles humectation-dessiccation pourrait être liée à une baisse de l’activité microbienne durant les périodes de dessèchement et l’absence d’une augmentation soutenue des taux de minéralisation du carbone avec les cycles ultérieurs d’humectation-dessiccation
Soil as a major storage component for terrestrial ecosystem’s organic carbon plays an important role in regulating climate and agricultural production. Any variation of carbon fluxes between the atmosphere and the terrestrial ecosystem can have a significant impact on the increase of carbon dioxide in the atmosphere but also the decrease in soil organic matter and thus accelarate soil fertility degradation. In northern Cameroon, the transition period between long dry periods with a wet season is characterized by very irregular rainfall that can last several weeks. These wetting-drying cycles can accentuate the mineralization of soil organic carbon and nutrient cycling. The objective of this study is to assess the impact of wet-dry cycles on carbon mineralization in a sudano-sahelian context. From methodological stand field measurements require to study the soil respiration variation over 24 hours after a wet period. This methodological test has shown that soil respiration has a quadratic curve during the day, becoming almost linear during the night. The temperature and soil moisture have explained together the variation over 24 hours (at least 73% ; p< 0.001). These observations have been used to propose a method for estimating the mean daytime and nighttime soil respiration after wetting the soil. Indeed the method proposed in this study has the advantage of being based on a small number of measurements and is, therefore, easier to implement to monitor 24-h soil respiration after the first rains following a long dry period. A first experiment has shown that the wetting of the soil and mulching increased soil carbon mineralization. However, wetting-drying cycles on soil did not increase the cumulative mineralization of soil carbon more than keeping the soil continuously moist. Indeed, in northern Cameroon, the rapid mineralization of crop residues makes it difficult to increase soil carbon stocks by mulching. In a second laboratory experiment, the wetting-drying cycles did not increase organic carbon and nitrogen mineralization from soils added with straw. However, carbon dioxide emissions increased on straw amended soils compared to soils without straw. This addition of the labeled straw increased mineralization of soil organic matter (priming effect). The mineralization of the straw also decreased with the wetting-drying cycles, thus the amount of straw remaining on soils was 102 µg C g-1 soil on re-wetted soils compared to 48 µg C g-1 soil for those with constant moisture. The lack of response for C and N mineralization during wetting-drying cycles may be linked to a decrease of microbial activity during dry periods and the lack of a steady increase in the carbon mineralization rate with subsequent wetting-drying cycles

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Juarez, Sabrina. "Régulations biotiques et abiotiques de la décomposition des matières organiques des sols." Phd thesis, AgroParisTech, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01049725.

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Abstract:

Les sols constituent le principal réservoir de carbone, avec près de deux fois plus de carbone que le pool atmosphérique. Afin de pouvoir prédire et anticiper le devenir du carbone dans le contexte actuel de changement climatique et de changement d'usage des terres, il apparaît nécessaire de mieux comprendre les processus qui régulent la décomposition des matières organiques dans les sols. Cette thèse se propose donc d'étudier deux types de régulateurs de la dynamique du carbone du sol : les propriétés de l'habitat microbien et celles des communautés microbiennes. En effet, puisque directement affectées par les changements climatiques d'une part, et les changements d'usage des terres et de pratiques culturales d'autre part, l'habitat microbien et les communautés microbiennes apparaissent comme des régulateurs clés de la dynamique du carbone du sol. Des dispositifs expérimentaux permettant de faire varier les propriétés de l'habitat microbien et celles des communautés microbiennes de façon indépendante ou simultanée ont été mis en place. Dans un premier temps, des microcosmes dont la structure du sol a été manipulée afin d'obtenir des gradients de déstructuration, ont été incubés. Dans un second temps ce sont des microcosmes mettant en jeu des gradients de diversité microbienne qui ont été incubés. Enfin, une incubation utilisant les différences naturelles de propriétés de l'habitat microbien et de communautés microbiennes a été mise en place pour tenter de hiérarchiser ces régulateurs de la décomposition des matières organiques du sol. Les résultats obtenus ont mis en évidence que l'activité microbienne de décomposition du carbone organique du sol semble plus contrôlée par les conditions environnementales (comme le pH, la texture et l'approvisionnement en substrat) que par la structure des communautés microbiennes ou leurs capacités métaboliques. En plus de cela, la fonction de minéralisation ne semble être affectée que dans le cas d'une très grande érosion de la biodiversité suggérant la présence d'un effet seuil, et que l'importance de la redondance fonctionnelle n'est pas toujours aussi grande que ce que le suggère de nombreuses études. D'autre part, dans des conditions d'aération suffisante, les mécanismes qui réguleraient la dynamique du carbone organique des sols se passeraient à des échelles très fines.

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Vian, Jean-François. "Comparaison de différentes techniques de travail du sol en agriculture biologique : effet de la structure et de la localisation des résidus sur les microorganismes du sol et leurs activités de minéralisation du carbone et de l'azote." Phd thesis, AgroParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005158.

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Abstract:

Depuis quelques décennies, le labour, comme mode de travail du sol, tend à diminuer au profit de différents modes de préparation du sol, allant du travail du sol réduit sans retournement jusqu'au semis direct. De tels modes alternatifs de travail du sol méritent une étude approfondie avant leur diffusion en agriculture biologique (AB) car ils peuvent occasionner des problèmes de nutrition des cultures et une dégradation de la structure du sol au cours des premières années de leur application. L'objectif de ce travail a donc été d'étudier à court terme (< 5 ans) les modifications que génèrent l'adoption de différentes techniques de travail du sol en AB sur la structure du sol, la répartition des résidus de culture et des microorganismes au sein du profil cultural, puis d'en évaluer les conséquences sur la minéralisation potentielle du carbone et de l'azote. Pour cela, le travail s'est appuyé sur deux dispositifs agronomiques mis en place l'un sur sol alluvial sableux (Lyon), l'autre sur sol limoneux de Bretagne (Kerguéhennec) pour comparer les effets de quatre modes de travail du sol : labour traditionnel, labour "agronomique", travail réduit et superficiel. Dans chacun de ces sites, des prélèvements ont été réalisés à partir de l'observation des profils culturaux au sein de zones compactées (mottes delta) et non compactées (mottes gamma) à différentes profondeurs correspondant aux limites de travail des outils étudiés. Cette stratégie d'échantillonnage a permis de relier la structure du sol au fonctionnement microbien et de mieux comprendre les facteurs qui gouvernent l'organisation spatiale des microorganismes à une échelle macroscopique et ce, aussi bien d'un point de vue quantitatif (biomasse microbienne, activités de minéralisation) que qualitatif (structure des communautés microbiennes). Ainsi, dès les premières années de différenciation des traitements, la quantité, l'activité mais aussi la structure des communautés microbiennes sont influencées par la profondeur et le mode d'enfouissement des résidus puis, dans les horizons où la quantité de substrat disponible n'est pas limitante, par le tassement du sol généré par chaque technique. La prise en compte de l'hétérogénéité spatiale de la structure du sol permet de préciser l'effet de chaque technique étudiée sur le potentiel de minéralisation du carbone et d'azote des microorganismes. Ainsi, dans les conditions expérimentales de ce travail, il apparaît que l'adoption de techniques de travail du sol réduit ou superficiel ne limite pas le potentiel d'azote minéralisable total (sur l'ensemble de la couche de sol) par rapport au labour au cours des premières années de leur application.

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Niknahad, Ghar Makher Hamid. "Minéralisation du soufre associée à la décomposition des matières organiques dans les sols et relations avec les dynamiques du carbone et de l'azote." Paris, AgroParisTech, 2008. http://www.theses.fr/2008AGPT0051.

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Abstract:

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.

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Oorts, Katrien. "Effet de travail du sol sur les stocks et flux de C et N dans un sol limoneux de grandes cultures du bassin Parisien." Phd thesis, Institut national agronomique paris-grignon - INA P-G, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011985.

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Abstract:

Pendant plusieurs siècles, le sol a été labouré pour contrôler le développement des mauvaises herbes, incorporer des résidus de culture et préparer le sol avant le semis. Après le développement des herbicides la nécessité de labourer a été posée et des systèmes de travail du sol réduit ont été introduits. Ces systèmes de travail du sol réduit ont deux caractéristiques : (i) le sol n'est plus labouré et, (ii) le sol est toujours complètement ou partiellement couvert avec des résidus de culture. Le passage du labour profond au semis-direct (un système de travail du sol réduit) induit des modifications dans la structure du sol et la localisation de la matière organique du sol (MOS) et des résidus de culture. Ceci entraîne des modifications dans le climat du sol (température et humidité) et certaines propriétés biologiques, chimiques et physiques du sol. La combinaison de toutes ces modifications a une influence importante sur les transformations de l'azote et du carbone dans le sol. Les objectifs de notre étude ont été de (i) quantifier les différences des stocks et de flux de carbone et de l'azote entre différents systèmes de travail du sol différenciés depuis 32 années dans un sol limoneux de grande culture du bassin Parisien et, (ii) expliciter les effets du climat du sol, de la structure et des propriétés biologiques et physiques du sol sur les différences de fonctionnement des cycles du carbone et de l'azote du sol. Cette étude a été essentiellement focalisée sur les variables qui ont un impact agronomique ou environnemental : carbone et azote organique du sol, dynamique de l'azote minéral du sol et les émissions de CO2 et N2O. Deux systèmes de travail du sol ont été étudiés : le labour (CT) et le semis-direct (NT). Ces systèmes de travail du sol ont été suivis sur des parcelles en rotation maïs-blé du site expérimental de Boigneville (91) en France. NT présente des stocks de carbone 5 à 15 % plus importants et des stocks d'azote 3 à 10% supérieurs à ceux mesurés pour CT, mais ces différences n'ont pas toujours été statistiquement significatives. Les concentrations de C et N diminuent avec la profondeur en NT alors qu'elles sont distribuées de façon homogène dans la couche labourée en CT. La différence de stock d'azote organique associé aux argiles et limons et la différence de stock d'azote associé à la matière organique particulaire (MOP) ont chacune expliqué 50 % de la différence de stock d'azote total entre les deux systèmes. 66 % de la différence du stock de carbone total du sol ont été explicités par la différence de stock de carbone présent dans la MOP (58 %) et les résidus de culture (8 %). Le carbone et l'azote additionnel dans NT se situe dans des agrégats. Nos résultats suggèrent que les stocks de C et N plus importants pour NT peuvent être attribués à (i) la formation de macroagrégats plus prononcée dans la couche 0-5 cm due à l'activité microbienne et aux stocks de MOS plus importants et, (ii) la meilleure protection de la MOS dans la couche 5-20 cm due à une porosité du sol plus faible et à l'absence de la destruction de la structure du sol par le travail du sol ou le climat. Les modalités de travail du sol n'ont pratiquement pas eu d'influence sur les dynamiques de l'eau et de nitrates dans le profil (0-120 cm) du sol. L'interprétation des données avec le modèle LIXIM a permis de calculer des vitesses de minéralisation comparables pour les 2 systèmes que celles-ci soient calculées avec une échelle de temps exprimée en jours calendaires ou en jours normalisés (à une température et une humidité du sol de référence). Ces résultats montrent que la fourniture d'azote minéral par le sol est similaire dans les différents systèmes de travail du sol étudiés à Boigneville. Par ailleurs, les émissions de N2O ont eu tendance à être plus élevées pour NT que pour CT. Les émissions de CO2 en absence de couvert végétal ont pu être plus importantes pour l'un ou l'autre des systèmes de travail du sol en fonction des conditions climatiques et de la localisation des résidus de culture. Le cumul des quantités de CO2 émis par NT a été significativement plus important que pour CT. Au cours d'une seconde partie du travail, nous avons cherché à montrer si les différences de stocks et de flux de C et N entre les différentes modalités de travail du sol étaient le résultat des modifications des conditions climatiques, de la localisation et des quantités de SOM et résidus de culture ou des propriétés biologiques ou physiques du sol. D'abord, nos résultats ont montré que la minéralisation potentielle du C et N en conditions contrôlées n'a pas été moins importante pour NT comparé à CT. Par ailleurs, la protection physique de la MOS contre la minéralisation du C et N a été évaluée par incubation d'échantillons de sol dont les structures entre 50 µm et 12.5 mm ont été progressivement détruites. Quatre zones structurales ont été considérées : zones avec une structure poreuse ou compacte pour CT et horizons 0-5 et 5-20 cm pour NT. Les résultats indiquent que la destruction de la structure de l'horizon 0-5 cm de NT induit une faible augmentation de la minéralisation de l'azote et pas d'augmentation pour la minéralisation du carbone. La protection de la MOS est en réalité la plus importante pour la couche 5-20 cm du NT. Ensuite, les différences de décomposition de la MOS entre CT et NT au champ ont été influencées par des différences de la température et de l'humidité du sol. Toutefois ces différences ont été souvent faibles et les conditions n'ont pas été systématiquement plus favorables pour la décomposition dans l'un ou l'autre des systèmes de travail du sol. Néanmoins, la distribution et la quantité de pluie et l'évaporation d'eau ont eu une influence importante sur la dynamique des flux de CO2. Les pluies induisent une réhumectation rapide des résidus de surface qui entraîne une augmentation importante des flux de CO2 pour NT par rapport à CT. Après les pluies, la teneur en eau des résidus de surface diminue rapidement ce qui limite sérieusement leur décomposition entraînant des émissions plus faibles pour NT comparé à CT. Finalement, les flux de C et N ont été simulés avec le modèle PASTIS. Les simulations ont montré que la quantité cumulée plus importante de CO2 émise par NT a résulté d'une décomposition plus importante des résidus de culture et pas d'une différence de décomposition des MOS. En réalité, la plus grande quantité des résidus de culture accumulée à la surface du sol dans NT fait plus que compenser la plus faible vitesse de décomposition des résidus en surface pour NT comparé avec la situation de résidus enfouis pour CT. En définitive, c'est la teneur en eau du mulch de résidus qui contrôle le plus l'amplitude de la différence de vitesse de décomposition des résidus entre CT et NT.

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Sallih, Zaher. "Relations entre activité rhizosphérique et décomposition de la matière organique des sols au niveau de la biomasse microbienne et de la minéralisation du carbone et de l'azote." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20138.

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Abstract:

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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Perveen, Nazia. "Intégration de l'écologie microbienne dans les modèles biogéochimiques : conséquences pour les prévisions du stockage du Carbone et la fertilité des sols." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066340.

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Abstract:

La prise en compte du priming effect * (PE) dans les modèles biogéochimiques est essentielle afin de mieux prévoir les conséquences du changement global sur le cycle du C (C) dans les écosystèmes et les interactions avec le climat. Au cours de la dernière décennie, de nombreux travaux ont été réalisés afin de modéliser le PE. Cependant, quelques connaissances de base nécessaires à cette modélisation du PE manquent tels que la relation entre le taux de décomposition des matières organique du sol (MOS) et la biomasse des décomposeurs (MB). En outre, le PE n'a jamais été inséré dans un modèle sol-plante afin de déterminer son rôle dans les interactions plante-sol. Dans ce contexte, les principaux objectifs de la thèse sont 1) d’intégrer l'activité, de la biomasse et de la diversité des microorganismes du sol dans les modèles de dynamique du C et de l’azote (N) des écosystèmes afin de simuler le PE, et 2) de déterminer les conséquences de cette intégration pour le fonctionnement des écosystèmes et la réponse au changement global. Ces objectifs ont été atteints grâce à la combinaison de la diverses approches telle que la modélisation, l’expérimentation et les analyses statistiques. Dans une expérience de laboratoire, je montre que le taux de décomposition des MOS augmente 1) linéairement avec la MB et 2) avec un effet de saturation avec la teneur en MOS. La réponse linéaire de décomposition des MOS à la MB s'explique par la colonisation très limitée du sol et des réserves des MOS par les microorganismes. Cependant, la limitation de la décomposition par la teneur en MOS montre que la disponibilité locale des MOS peut être un facteur limitatif pour la minéralisation microbienne. La co-limitation observée de la décomposition des MOS est correctement modélisée avec l'équation de Michaelis-Menten. L'intégration de cette équation dans un modèle simple de dynamique des MOS permet d’expliquer comment les MOS s'accumulent souvent continuellement dans les sols non perturbés alors qu'elles stagnent dans les sols cultivés. Cette présente également le premier modèle d’écosystème paramétré incorporant le PE (SYMPHONY). Ce modèle génère des prévisions réalistes sur la production de fourrage, stockage de C dans le sol et lessivage de l'azote pour des prairies permanentes. SYMPHONY montre également que la persistance des plantes dans les écosystèmes dépend d'un réglage fin de la minéralisation microbienne de MOS au besoin en nutriments des plantes. Ce réglage est modélisé par SYMPHONY en considérant la destruction de MOS par le PE et les interactions entre deux groupes fonctionnels microbiens: les décomposeurs des MOS et les stockeurs de MOS. Enfin, conformément aux récentes observations, SYMPHONY explique comment l’augmentation du CO2 atmosphérique induit une modification des communautés microbiennes du sol conduisant à une intensification de la minéralisation microbienne et à une diminution du stock des MOS dans le sol
Integration of the priming effect* (PE) in ecosystem models is crucial to better predict the consequences of global change on ecosystem carbon (C) dynamics and its feedbacks on climate. Over the last decade, many attempts have been made to model PE in soil. However, some basic knowledge to model the PE is lacking such as the relationship between decomposition rate of soil organic matter (SOM) and microbial biomass (MB). Moreover, the PE has never been inserted in a plant-soil model to analyze its role on plant-soil interactions. The main objectives of this thesis were to 1) integrate the activity, biomass and diversity of soil microorganisms in models of ecosystem C and nitrogen (N) dynamics in order to simulate the PE, and 2) determine the consequence of this integration for ecosystem functioning and response to global change. These objectives were achieved thanks to the combination of diverse approaches such as modeling, experimentation and statistical. In a lab experiment, I show that the rate of SOM decomposition increases 1) linearly with MB, and 2) with a saturating effect with SOM content. The linear response of SOM decomposition to MB is explained by the very limited microbial colonization of SOM reserves. However, the positive effect of SOM content on decomposition rate indicates that the local availability of SOM may be limiting for microbial mineralization. The observed co-limitation of SOM decomposition was accurately modeled with the Michaelis-Menten equation. Finally, incorporating this equation in a simple model of soil C dynamics explained how carbon often continuously accumulates in undisturbed soils whereas it reaches steady state in cultivated soils. Moreover, I present the first parameterized PE embedding plant-soil model (SYMPHONY) which provides realistic predictions on forage production, soil C storage and N leaching for a permanent grassland. SYMPHONY also shows that plant persistence depends on a fine adjustment of microbial mineralization of SOM to plant nutrient uptake. This fine adjustment was modeled by considering the destruction of SOM through PE and the interactions between two microbial functional groups: SOM-decomposers and SOM-builders. Moreover, consistent with recent observations, SYMPHONY explains how elevated CO2 induce modification of soil microbial communities leading to an intensification of SOM mineralization and a decrease in the soil C stock

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Iqbal, Akhtar. "Effets de la nature et décomposition des mulchs de résidus végétaux sur les services assurés par les sols en agriculture de conservation : Étude expérimentale et modélisation." Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS001.

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Abstract:

En agriculture de conservation (AC), les résidus de cultures sous forme de paillis à la surface du sol associés à la suppression du travail du sol sont une composante intrinsèque des systèmes de culture. L'objectif principal de ce travail était de comprendre les effets de la nature et de la décomposition de mulch de résidus s sur les services d'approvisionnement et de régulation fournis par les sols dans les agrosystèmes en AC de régions tempérées (France) et tropicales (Madagascar et le Brésil). Des études expérimentales ont été réalisées pour obtenir des paramètres de décomposition pour une large gamme représentative de la qualité des résidus végétaux des agrosystèmes étudiés et pour tester et améliorer un modèle de décomposition des mulchs. Ensuite nous avons utilisé le modèle PASTIS_MULCH qui simule les biotransformations C et N et le transport de solutés dans les sols lors de la décomposition des mulchs.Pour la gamme de résidus de tiges testées, la rétention d'eau maximale a varié considérablement et ceci a été expliqué par les caractéristiques physiques du résidu. Avec les données obtenues par une série d'incubations de décomposition de résidus, nous avons proposé un ensemble de paramètres biologiques unique pour le module de décomposition CANTIS, simulant une large gamme de qualité des résidus de culture. L'étude expérimentale dans les colonnes de sol a montré que le mulch de maïs + dolique se décompose plus rapidement que mulch de blé + luzerne. Un régime de pluies fines et fréquentes augmente la décomposition du mulch par rapport à des pluies plus rares et plus fortes et cela est dû au maintien de l'humidité du mulch.Les simulations de scénarios avec PASTIS_MULCH ont montré que la pluie et les conditions d'évaporation classent les résidus de culture vis-à-vis de la décomposition lorsque ceux-ci sont placés en mulch à la surface des sols, tandis que les caractéristiques chimiques des résidus classent ceux-ci vis-à-vis de la décomposition lorsqu'ils sont incorporés. Aucune des situations étudiées pourrait être définie au vu des résultats de simulation comme étant adaptée à toutes les conditions pédo-climatiques et agricoles
In conservation agriculture (CA), crop residues mulches are associated to reduction or suppression of soil tillage and are an intrinsic component of CA. The objective of this work was to understand the effects of nature and decomposition of crop residue mulches on the provisioning and regulating services of agrosystems provided by soils under temperate (France) and tropical (Madagascar and Brazil) conditions. Experimental studies were realized to get decomposition parameters for a large range of residue quality representative of the agrosystems studied and to test and improve a MULCH model. Then we used PASTIS_MULCH model which simulates the C and N biotransformations and solutes transport in soils during mulch decomposition.For a range of plant-stem residues tested, the maximal water retention varied greatly and was only explained by the physical features of the residue. With a series of decomposition incubations, we proposed a single set of biological parameters for CANTIS decomposition module, simulating a large range of crop residue quality. Experimental study in soil columns showed that maize+dolichos mulch decomposed faster than wheat+alfalfa mulch. Frequent and light rain enhanced mulch decomposition compared to infrequent and heavy rain and this was due to the mulch remaining wetter with frequent rain.The simulations of scenarios with PASTIS showed that rain and evaporation conditions ranked crop residues decomposition when placed as mulches while the residue chemical characteristics ranked crop residues decomposition when incorporated. None of the situations studied would be defined as suitable in all pedo-climatic and agricultural conditions

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Hellequin, Eve. "Effets des biostimulants sur le fonctionnement biologique de sols d’agrosystèmes : réponses des communautés microbiennes et dynamique de minéralisation du carbone organique." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1B029.

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Abstract:

L’agriculture intensive est en pleine transition vers des pratiques agroécologiques qui s’appuient sur la biodiversité et les processus écologiques. Dans les agrosystèmes, la matière organique est un élément clé de la fertilité des sols et constitue une réserve importante de carbone. La fertilisation organique par les résidus de cultures est donc une pratique agricole qui permet d’améliorer le stock de matière organique. Les microorganismes du sol ont un rôle essentiel dans la dynamique du carbone et sont les principaux acteurs de sa minéralisation et de la mise à disposition des nutriments pour la plante. Ainsi, l’utilisation de biostimulant (BS) agricoles visant à améliorer cette fonction microbienne est proposée comme solution alternative pour améliorer indirectement la croissance des plantes tout en réduisant les intrants chimiques. A travers ces travaux de thèse il s’agissait i) d’identifier l’effet de biostimulants appliqués au sol sur les communautés microbiennes hétérotrophes, la minéralisation du carbone organique (Corg) et la libération des nutriments, ii) d’évaluer sa généricité en testant différentes conditions expérimentales et iii) d’identifier les filtres environnementaux qui contrôlent à la fois les communautés microbiennes et la fonction de minéralisation.Nous avons mis en évidence que la dynamique du Corg était différente en fonction des caractéristiques physico-chimiques et biologiques des sols. Nous avons montré que les plantes pouvaient elle aussi modifier la dynamique du Corg par le retour de leurs litières au sol et l’influence de leurs racines sur les communautés bactériennes et fongiques. Contrairement aux plantes, la quantité de Corg apportée par les BS étudiés étaient négligeables. Pourtant, nous avons évalué un effet parfois plus important que celui des plantes sur l’abondance, la diversité et la richesse des bactéries et des champignons. Parmi les deux BS étudiés nous avons montré que l’un améliorait la minéralisation du Corg en recrutant des bactéries et des champignons saprophytes indigènes du sol et que l’autre n’influençait pas la minéralisation du Corg mais activait des bactéries indigènes du sol promotrices de la croissance des plantes ainsi que des bactéries et champignons saprophytes. Notre étude souligne également l’importance de mettre en place une approche méthodologique normalisée et systémique qui intègre le suivi simultané de plusieurs descripteurs afin d’identifier les effets des BS
Modern agriculture is undergoing important changes toward agroecological practices that rely on biodiversity and ecological processes. In agrosystems, the organic matter is the key of the soil fertility and an important reserve of carbon. Organic fertilization by crop residues is therefore an agricultural practice that improve the organic matter content in soil. Soil microorganisms have an important role in the organic carbon (orgC) dynamic because they are key players of its mineralization and are involved in the nutrients recycling. Thus, the use of agricultural biostimulant (BS) intended to enhance this microbial function is proposed as an alternative solution to improve indirectly plant growth while reducing chemical inputs. This thesis aimed to i) identify the effect of soil biostimulant on heterotrophic microbial communities, the orgC mineralization and the nutrient releases, ii) evaluate its genericity by testing different experimental conditions and iii) identify the environmental filters that control both the microbial communities and the mineralization function. We showed that the orgC dynamic was different according to contrasted physico-chemical and biological characteristics of different soils. We showed that plants can also influence the orgC dynamic by returning litter to the soil and through its root effect on the bacterial and fungal communities. Unlike plants, the amount of orgC provided by the two tested BS was negligible. However, we evaluated the effect of one BS as at least similar or even higher than those of plant on active bacterial and fungal abundances, richness and diversity. Among the two BS tested we showed that one enhanced the orgC mineralization by recruiting indigenous soil bacterial and fungal decomposers and that the other did not affect the orgC mineralization but activated indigenous soil plant-growth-promoting bacteria as well as soil bacterial and fungal decomposers. Furthermore, our study call for new normative methodological and systemic approach by monitoring simultaneously several descriptors for advancing our knowledge on BS action on microbial soil functioning

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Gauthier, Anthony. "Production et devenir des matières organiques dissoutes dans les hydrosystèmes faiblement anthropisés." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00450229.

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Abstract:

Les matières organiques dissoutes (MOD) constituent un paramètre essentiel de la qualité des milieux aquatiques et du fonctionnement des écosystèmes. La production de MOD dans les sols et leur devenir lors de leur transfert dans les bassins versants ont été étudiés au cours d'expérimentation réalisées à différentes échelles, du microcosme de sol au bassin versant, à l'aide du traçage isotopique des formes stables du carbone (13C). À l'échelle du bassin versant, nous avons mis en évidence le rôle des zones humides dans la formation du carbone organique dissous (COD). Lors d'évènement de crues nous avons néanmoins observé la mobilisation de plusieurs sources de COD pour alimenter les rivières. Au cours d'expérimentations de laboratoire, nous avons démontré que le type d'essence forestière influence le devenir du carbone extractible à l'eau contenu dans les sols. La substitution de forêts natives par des plantations de Douglas diminue les apports de carbone dans le sol et les vitesses de minéralisation du carbone organique du sol lesquelles dépendent aussi de la température. Pourtant, l'évolution du carbone extractible à l'eau des sols de forêt, conditionnée par le type d'essences, ne dépend ni des vitesses de minéralisation du carbone ni de la température. Nous avons donc conclu que dans les horizons de surface des sols forestiers, le COD ne provient pas principalement de la décomposition de la matière organique du sol mais de la végétation par l'intermédiaire des lessivats de litière.

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Thothong, Warinya. "Source, storage and mineralization of organic matter in a tropical water reservoir (Thailand) : relationship with soil erosion on the watershed." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066231.

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Abstract:

L’étude des flux de C dans une retenue d’eau du nord de la Thaïlande (Mae Thang, 220 ha, 35 x 106 m3) révèle que des facteurs climatiques (intensité des pluies) et anthropiques (mise en culture du bassin versant) caractérisés par des effets seuils, contrôlent les apports et le stockage de C dans les sédiments. Pendant les périodes de faibles debits d’entrée, les caractéristiques de la colonne d’eau sont contrôlées par les processus de production - minéralisation. La source principale de C est représentée par la biomasse aquatique. Pendant les périodes de forts débits, les apports de C sont essentiellement terrestres (plus de ca. 90 %). Bien que des concentrations élevées en CH4 dissous (jusqu’à 1650 µmol. L-1) ont pu être mesurées dans l’hypolimnion pendant la saison des pluies, les processus d’oxydation, renforcés au niveau de la thermocline et en relation avec la circulation d’eau profonde, réduisent considérablement l’exportation de CH4 dans l’épilimnion et son émission vers l’atmosphère. L’ensemble de ces données montre que le barrage peut être considéré comme un “puits” de C pour l’atmosphère avec une forte capacité de stockage (23,8 tC. Ha-1. Yr-1) et de faibles emissions de CH4.

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Belhadj, Brahim Ali. "Influence des constituants alumineux et ferriques non cristallins sur les cycles du carbone et de l'azote dans les sols montagnards acides." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376027521.

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Versini, Antoine. "Effet de la manipulation des litières aériennes sur les cycles du C et de N dans les sols en plantation d'Eucalyptus au Congo." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0240/document.

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Abstract:

Ces dernières décennies, les plantations à croissance rapide sont apparues comme un moyen de répondre à la demande croissante en produits forestiers ligneux et comme une alternative à l'exploitation des forêts naturelles en zone tropicale. Un enjeu majeur est aujourd'hui de garantir la durabilité de ces plantations souvent installées sur sols pauvres et avec de fortes exportations de biomasse tous les 6-7 ans. Les litières présentes à la surface des sols peuvent jouer un rôle crucial sur la fertilité minérale et organique des sols qui conditionnent la productivité à court et long terme de ces écosystèmes tropicaux. L'objectif de ce travail était de comprendre par quels mécanismes le retrait ou l'ajout de litières influencent le développement de plantations d'Eucalyptus. En parallèle de mesures de croissance des arbres, la dynamique de minéralisation d'azote (N) au cours de la décomposition des rémanents a fait l'objet de plusieurs expérimentations. Les flux de nutriments en solution ont été comparés aux stocks initiaux dans les différents compartiments de l'écosystème et à la minéralomasse des arbres à la fin de l'étude. Un bilan de recouvrement de 15N apporté sous forme de rémanents lors de la plantation a été réalisé à l'échelle de la plantation. L'impact de la manipulation des litières sur les stocks de MO du sol a été évalué à partir d'analyses de sol ainsi que d'un partitionnement complet des sources de CO2 émis à la surface du sol. Les résultats de cette thèse montrent que la rétention des rémanents doit être optimisée et l'exportation de biomasse ligneuse compensée par l'apport de fertilisants, la pratique du brûlage doit être prohibée et les feux sauvages évités
In the last decades, fast-growing plantations have emerged as an important option to supply a growing share of the increasing demand for woody forest products and as an alternative to reduce the pressure on tropical rainforests. A major stake is nowadays to ensure the sustainability of these plantations often established on poor soils with large amounts of biomass exported every 6-7 years. Aboveground litters may play a crucial role on the mineral and the organic soil fertility which drive short- and long-term productivity in these tropical ecosystems. The main objective of our study was to identify the mechanisms involved in the Eucalyptus growth response to aboveground litter removal or addition over the two first years after planting. Apart from measurements of tree growth, the dynamic of nitrogen (N) mineralization in decomposing harvest residues has been studied in several experiments. Nutrient fluxes in soil solutions were compared to nutrient stocks initially contained in ecosystem compartments and to nutrient content within trees at age two years. A complete recovery budget of 15N brought within residues at the harvest was made at the stand scale. The long-term impact of aboveground litter manipulations on soil OM stocks was also assessed. Standard soil analyses (C&N) as well as a complete partitioning of soil CO2 efflux were carried out. The qualitative and quantitative dynamics of dissolved OM received special attention. The results show that the rapid release of potassium and the more progressive release of N contained in aboveground litter largely explain tree growth differences observed among OM management treatments. Eucalyptus tree considerably benefit from the nutrient released throughout litter decomposition since losses by deep drainage were very low as a consequence of soil depth and of the very fast development of roots both in the deep soil layers and in the organic layer. Our study also highlighted the large contribution of the topsoil OM (0-15 cm) for the production of nitrate and dissolved OM in gravitational soil solutions. The use of 15N labelling demonstrated that N is initially retained within the organic layer probably by microbial immobilization; transferred in simultaneous and balanced ways between organic residues components (leaves, barks and branches); and finally transported in particulate OM toward the mineral topsoil layer by gravitational water, supplying thus the soil OM pool on which the soil fertility relies. The retention of aboveground litter contributed to maintain soil OM stocks after the clear-cutting while its removal led to an initial decrease in soil OM stocks at the beginning of the rotation, which seemed to be balanced thereafter by litterfall inputs. The addition of litter led to an increase in dissolved OM fluxes in the first 15 centimeters of the soil profile which remained insignificant in comparison with soil OM stocks and exhibited low interactions with soil OM. Despite the rapid recovery of the soil OM pool, some nutrients might limit the productivity of these plantations after several rotations, as a result of repeated biomass exportation. Consequently, the retention of organic residues at the harvest should be optimized and the exportation of woody biomass must be compensated by fertiliser addition, burning of organic residues must be prohibited and wild fires prevented

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Drozdova, Olga. "Minéralisation des colloïdes du sol par les bactéries hétérotrophes aérobies du sol." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30244.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans une approche résolument pluridisciplinaire, centrée sur l'étude biogéochimique des cycles d'éléments majeurs - éléments en trace dans les eaux contrôlées par l'activité des microorganismes (piégeage/rélargage par la biomasse ou dégradation de la matière organique dissoute et particulaire). Le caractère innovant de ?ette thèse réside dans l'étude, pour la première fois, de l'impact de l'activité microbienne (minéralisation aerobiques par les bactéries typiques des sols, Pseudomonas) sur les cycles biogéochimiques des éléments grâce à la mise en oeuvre en parallèle d'outils géochimiques, physicochimiques et microbiologiques. Cette étude simultanée des cycles biogéochimiques des éléments et des paramètres d'activité biologique nous permettra de prédire les réponses des systèmes naturels aux changements climatiques et aux interventions humaines (sous forme de pollution organique ou métallique). Les études de terrain ont été accompagnés par des étude plus detaillés en laboratoire des mécanismes réactionnels. Dans le cadre de ce travail, mes efforts ont été consacrés à l'étude physicochimique des processus via la modélisation expérimentale de la dégradation de la matière organique des extraits du sol. Et des recherches des relations quantitatives entre la dégradation de la matière organique par les bactéries hétérotrophes Pseudomonas et les cycles des éléments associés
Multidisciplinary approach for the study of the biogeochemical cycles of the main elements in soils and waters controlled by the activity of microorganisms (by uptake/release of cells or in the process of degradation of dissolved organic matter) was used in the thesis. The innovation of this work is to study the effect of microbial activity (soil typical aerobic bacteria Pseudomonas) on the biogeochemical cycles of elements due to take place geochemical, physical, chemical and microbiological processes. The simultaneous study of the biogeochemical cycles of elements and parameters of biological activity will allow us to predict the response of natural systems to climate change and human-induced disturbance (organic or metallic contamination). Field studies were accompanied by detailed laboratory studies of the reaction mechanisms. The thesis considers to the study of physical and chemical processes using of experimental modeling of the degradation of organic matter in soil extracts and to the study of the quantitative relation between the degradation of organic matter by heterotrophic bacteria Pseudomonas and cycles elements

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Musadji, Neil-Yohan. "Structure et dynamique du carbone mobile dans le sol." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2329/document.

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Abstract:

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
Organic matter (OM) content influences soil physical and chemical properties and its microbial activity. OM, particulate or dissolved, plays a key role on climate changes. Exogenous organic matter amendments are used to tackle the various problems associated with the decrease in soil carbon content. Dissolved Organic Carbon (DOC), involved in main mechanisms of preservation and / or degradation of organic matter is however only scarcely taken into account in the study of such amendments. The main objective of this study was to better characterize the DOM present in the surface horizons of a soil. The percolating waters collected from 2006 amended plots (150 t/ha of green waste and bio-waste compost) and reference plots are characterized by global and molecular techniques (fluorescence spectroscopy, size exclusion chromatography, themochemolysis, GC/MS). Size and polarity of DOM molecules change depending on seasons and depths. These analyses reveal exogenous organic carbon sequestration. DOM study is thus part of the quality soil indexes

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Horswill, Micha. "Minéralisation du carbone dans une halde à résidus miniers ultramafiques : une approche pétrophysique et géophysique." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/30789.

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Abril, Gwenaël. "Dynamique du carbone dans les estuaires européens : processus de minéralisation et transfert continent-ocean-atmosphère." Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10577.

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Abstract:

Les transferts de carbone entre le continent, l'océan et l'atmosphère sont étudiés dans dix estuaires européens. Une grande partie du carbone organique (COrga) transporté par les fleuves est minéralisée dans les estuaires. Cette minéralisation qui affecte principalement la fraction particulaire est conditionnée par l'origine (phytoplancton fluviatile, rejets anthropiques, sols) et la labilité de ce COrga et le temps de résidence des particules. Les processus de minéralisation sont étudiés en détail dans deux estuaires macrotidaux. Dans la Gironde (France), les cycles de dépôt et de remise en suspension de crème de vase, aux échelles de temps tidale et lunaire, soumettent les matières en suspension à des oscillations oxique/anoxique. La matière organique particulaire est alors minéralisée alternativement par la respiration aérobie, la dénitrification et la réduction des oxydes métalliques. Dans la crème de vase, une dissolution de carbonate de calcium réduit significativement la quantité de CO₂ produite par la respiration, et la dénitrification produit de l'oxyde nitreux. Dans la zone hypoxique et très polluée de l’Escaut (Belgique, Pays-Bas), les processus d'ammonification, de nitrification et de dénitrification modifient les équilibres du système du carbone inorganique dissous par les échanges de protons qu'ils induisent. Les flux de CO₂ vers l'atmosphère mesurés sur les dix sites permettent d'estimer l'émission estuarienne européenne totale à 30-60. 10⁶ tC. An⁻¹, soit entre 5 et 10% des émissions industrielles du continent. Du fait d'une ventilation physique de CO₂ apporté par les fleuves, l'émission estuarienne de CO₂ excède la minéralisation de COrga. D'un estuaire à l'autre, les composantes du flux de CO₂ atmosphérique (activité hétérotrophe, nitrification, dissolution des carbonates et ventilation physique), varient fortement en fonction des caractéristiques des bassins versants et du temps de résidence
The transfer of carbon between the continent, the ocean and the atmosphere is investigated in ten European estuaries. A major fraction of the organic carbon (COrga) transported by rivers is mineralised in estuaries. This mineralisation affects in majority the particulate fraction and depends on the origin (fresh water phytoplankton, anthropogenic loads and soils) and the lability of this COrga and the residence time of particles. Mineralisation processes are investigated in two macrotidal estuaries. Ln the Gironde (France) because of fluid mud settling and resuspension cycles at tidal and neap-spring time scales, particulate material experiences oxic/anoxic oscillations. Particulate organic matter is mineralised alternatively by aerobic respiration, denitrification and metal-oxides reduction. Ln the fluid mud, a carbonate dissolution significantly reduces the quantity of CO₂ produced by the respiration and denitrification produces nitrous oxide. Ln the hypoxic and highly polluted area of the Scheldt (Belgium, the Netherlands), ammonification, nitrification and denitrification processes modify the equilibrium between the chemical species of dissolved inorganic carbon by producing and consuming protons. The CO₂ fluxes from the water to the atmosphere measured in the ten studied sites allow an estimation of the total European estuarine emission of 30-60. 10⁶ tC. Year⁻¹, corresponding to 5-10% of the anthropogenic emissions from the continent. Because of a physical ventilation of CO₂ carried by rivers, the estuarine·emission exceeds the mineralisation of COrga. From one estuary to the other, the origin of the total CO₂ atmospheric flux (heterotrophic activity, nitrification, carbonate dissolution and physical ventilation) appear to be very different, according to the characteristics of the hydrological basin and the residence time

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Haderlein, Andreas. "Potentiel de minéralisation des hydrocarbures aliphatiques et aromatiques polycycliques pendant le compostage d'un sol contaminé." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape3/PQDD_0020/NQ53534.pdf.

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Jussy, Jean-Hugues. "Minéralisation de l'azote, nitrification et prélèvement radiculaire dans différents écosystèmes forestiers sur sol acide : effet de l'essence, du stade de développement du peuplement et de l'usage ancien des sols." Nancy 1, 1998. http://www.theses.fr/1998NAN10293.

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Abstract:

Les buts de ce travail étaient de mesurer à l'aide d'une méthode d'incubation in situ la minéralisation de l'azote, la nitrification et les prélèvements, et de déterminer les paramètres régissant leurs variations. L’étude a été menée pendant 4 ans à Aubure (Vosges) et à Vauxrenard (Beaujolais). À Aubure, la minéralisation est plus élevée dans une hêtraie de 150 ans (h150, 188 kg/ha/an) que dans 2 pessières de 90 (e90) et 45 ans (e45) (126 et 67 kg/ha/an). La nitrification atteint 65 à 75% de la minéralisation en h150 et e90, mais est inhibée en e45. À Vauxrenard, dans 3 peuplements de douglas de 20, 40 et 60 ans, la minéralisation est élevée (130-220 kg/ha/an) et indépendante de l’âge des peuplements. La nitrification atteint 85% de la minéralisation. Dans les deux sites, la minéralisation est contrôlée essentiellement par la température. À Vauxrenard, la minéralisation élevée est due au changement d'essence et la nitrification au passe agricole. La stimulation de la nitrification dans d'anciens sols agricoles actuellement boisés en résineux a été confirmée au laboratoire. L’inhibition de la nitrification en e45 à Aubure peut donc être due à un passé agricole diffèrent de celui de e90 ou a un effet âge. À Aubure, en e45 et h150, l'azote minéral disponible est entièrement utilisé, limitant les pertes par drainage, l'acidification et l'appauvrissement. En e90, l'azote disponible est excédentaire. Le surplus étant drainé, le sol s'appauvrit en cations alcalins et alcalino-terreux. À Vauxrenard, les pertes sont encore plus importantes, malgré des prélèvements élevés. Dans les deux sites, l'essentiel des prélèvements est utilisé par la biomasse radiculaire, sauf en e45. L’incorporation d'éléments minéraux dans la biomasse aérienne est limitée. Il est cependant nécessaire d'envisager une exploitation limitant les pertes en éléments, par exemple en récoltant uniquement le tronc et en privilégiant des révolutions longues permettant au système de se rééquilibrer.

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Kersanté, Anne. "Rôle régulateur de la macrofaune lombricienne dans la dynamique de l'herbicide atrazine en sol cultivé tempéré." Rennes 1, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007435.

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Alix, Isabelle. "Formation et caractérisation du carbure de silicium à l'interface carbone/silice : influence du substrat carbone." Mulhouse, 1999. http://www.theses.fr/1999MULH0590.

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Abstract:

L'étude dynamique de la formation du carbure de silicium (SiC) est réalisée à partir d'interface carbone/silice. Ces multimatériaux précurseurs à SiC sont obtenus en réalisant un revêtement de silice par la méthode sol-gel sur des fibres de carbone de propriétés structurales, superficielles et morphologiques différents. La cinétique de la réaction de carbothermie de 1300 à 1600°C est gouvernée par deux régimes distincts. L'influence de l'ordre structural de surface du substrat carboné est plus particulièrement précisée sur ce mécanisme à travers la notion de sites actifs. Le premier régime est caractéristique d'une réactivité interfaciale directe entre le carbone et la silice. Les sites actifs du carbone gouvernent sa réactivité dans la réaction hétérogène de formation de SiC, et leur qualité a une influence sur la taille des nodules de SiC formés à l'interface. Le deuxième régime met en oeuvre la réaction interfaciale SiC/SiO2 qui conduit à la formation du monoxyde de silicium gazeux intermédiaire (SiO). La cinétique est alors principalement gouvernée par la diffusion de SiO à travers le revêtement du SiC microfissuré jusqu'à la surface du carbone où la réaction se poursuit. Au cours de ce régime, la présence de silice entre les nodules de SiC Freine la diffusion de SiO à l'interface et empêche leur croissance par effet de couche de diffusion. Par ailleurs, l'intervention de SiC dans ce mécanisme engendre l'apparition de défauts structuraux dans l'épaisseur , tandis que l'ordre structural et la texture de SiC formé à l'interface C/SiC sont liés en continu à l'évolution des propriétés superficielles du carbone au cours de sa consommation. Ainsi, l'utilisation de substrats carbonés de propriétés de surface spécifiques associée à la connaissance de ces deux régimes réactionnels pourra à l'avenir être mise à profit sur l'élaboration de matériaux en SiC de structure et texture bien contrôlées.

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Nocentini, Caterina. "Analyse qualitative de la matière organique du sol et du charbon en pinèdes méditerranéennes incendiée en Toscane, Italie centrale : étude de la minéralisation du charbon." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066089.

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Abstract:

Pendant cette recherche J’ai analysée les impacts du feu sur le sol et, notamment, sur la matière organique et sur le charbon. Avant tous le sol en provenant par deux pinèdes méditerranées (Tuscany, Italy) touchées par le incendies, ont été examinées pour caractériser la matière organique. Ensuite J’ai étudié les propriétés chimiques du charbon produit depuis une incendie dans une fôret de Pinus pinea. J’ai terminé la recherche avec des analyses microbiologiques. On a extraie les micro-organismes par deux sols respectivement brulé et non brulé pour observer leur capacité de colonisation sur le charbon. Pour cet étude j’ai emploie des analyses chimiques, CHN et RMN, et des analyses microbiologiques. Les résultats montrent:les incendies dans les pinèdes méditerranées peuvent enrichir, de façon significative, le sol en carbone aromatique que persiste dans le sol depuis plusieurs passages du feu. Le charbon, est une mélange des différents parties avec différents degrés de carbonisation. Le charbon que dérive du matériel végétal peut représenter un habitat pour les micro-organismes. L’adjonction de glucose peut accélérer le processus de minéralisation.

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Poirier, Vincent. "Séquestration du carbone dans un sol agricole du Québec : influence du travail du sol et de la fertilisation des cultures." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24793/24793.pdf.

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Menieux, Jean-Jacques. "Exploration de réponses métaboliques des andosols soumis à des durées brèves d'incubation." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112040.

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Abstract:

Les andosols dérivent de cendres volcaniques. Leur originalité réside dans la présence d’allophane, argile amorphe aux rayons X et de charge nette positive. Ce colloïde minéral, par le très fort pouvoir de rétention visà-vis d’anions et par sa capacité d’hydratation, règle le flux d’énergie d’une manière très efficace dans ce type de sol énergie. Les anions énergétiques sont ainsi soustraits au catabolisme microbien. Il en est de même des enzymes, et parmi elles, les déshydrogénases adsorbées par le complexe colloïdal. Un apport de P minéral libère ces deux groupes de substances. Des investigations ont été menées à partir d’échantillons de l’Ile de la Réunion et de la Grande Comore. Les recherches ont essentiellement été orientées dans trois directions : capacité d’un échange hydrique des andosols assortie des relations entre la minéralisation du C et les conditions physiques ambiantes, effet de l’apport de Pm, activité déshydrogénasique. L’exploration couvre des durées d‘incubation courtes : de 1h à 5j. Cette première phase, peu explorée, montre qu’il s’agit là de remaniements métaboliques originaux et non pas simplement d’une préfiguration chronologique des résultats obtenus aux temps plus longs : 5 à 35 jours. A cet effet, des chambres d’incubation originales ont été construites. Les résultats obtenus ont fourni un ensemble cohérent faisant ressortir la complexité des équilibres; autour de l’allophane et permettant de formuler des recommandations de pratique culturale pour une meilleure mise en valeur de ces sols
Andosols proceed from volcanic ashes. Their originality lies in the presence of allophane, a clay which is amorphous to X-rays and with a net positive charge. This mineral colloïd, through its very strong retention power towards anions and its hydratation capacity, regulates the energy flux in this type of soil very efficiently. The energetical anions are thus removed from the microbial catabolism. The same holds true with enzymes, and among them, the dehydrogenases adsorbed by the colloïd complex. An input of mineral P releases these two groups of substances. Research has been done on samples from la Réunion and the great Comoro Islands. These investigations have been essentially oriented in three directions: water-exchange capacity of andosols as 1inked to the relations between C mineralization and the physical ambiental conditions, the effect of a Pm input on dehydrogenase activity. The exploration covers short incubation periods from 1h to 5d. This first phase, little explored, proves that there are original metabolic rearrangements and not simply a chronological prefiguration of the results obtained on longer terms: 5 to 35d. For that purpose, original incubation chambers have been constructed. The results thus obtained yielded a coherent whole which demonstrated the complexity of equilibria around the allophane and which allows us to express recommendations related to agricultural practice towards an improved development of these soils

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Wertz, Sophie. "Impact d'une érosion de la diversité microbienne du sol sur le fonctionnement et la stabilité des communautés hétérotrophes, dénitrifiantes et nitrifiantes." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10092.

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Abstract:

Une préoccupation majeure en écologie est d'évaluer les conséquences d'érosions de la biodiversité sur le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes. L'impact d'une réduction de la diversité microbienne du sol sur le fonctionnement et la stabilité des communautés hétérotrophes, dénitrifiantes et nitrifiantes (nitritantes et nitratantes) a été déterminé en utilisant une approche de type suppression d'espèces éliminant préférentiellement les espèces les moins abondantes. Un outil DGGE basé sur le gène fonctionnel norA des nitratants a été développé pour étudier leur diversité. Nous avons pu montrer qu'une réduction de diversité de ces communautés n'affectait pas leur fonctionnement et leur stabilité suite à une perturbation modèle (chaleur). Ces résultats suggèrent que le niveau de redondance fonctionnelle chez les communautés microbiennes du sol est fort, même pour des communautés spécialisées

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Andrianarisoa, Kasaina Sitraka. "Minéralisation de l'azote et nitrification dans les écosystèmes forestiers : Effet du type de sol et de l'essence forestière." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10007/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse était d’identifier les principaux indicateurs de disponibilité de l’azote dans les sols forestiers et ensuite de déterminer les mécanismes impliqués dans le contrôle de la minéralisation de l’azote et de la nitrification par les essences forestières. Différents indicateurs de la disponibilité en azote des sols ont été comparés dans 50 hêtraies du Nord Est de la France représentant une large gamme de type de sol. L’effet des essences a été étudié sur un cambisol hyperdystric acide dans le site de Breuil (Morvan, France). Le potentiel net de minéralisation de l’azote est corrélé négativement avec le pH du sol et positivement avec le rapport C/N microbien. Le pourcentage de nitrification est fortement corrélé à une combinaison du pH avec le rapport C/N du sol ou à la composition de la végétation. Dans le site de Breuil, le pourcentage de nitrification du sol est élevé sous le hêtre, le pin laricio et le douglas tandis qu’il est très faible sous le Sapin, l’Epicéa et la forêt native (taillis sous futaie à base de hêtre et de chêne). La permutation des carottes de sols entre ces peuplements montre que sous les peuplements forts nitrifiants, la colonisation racinaire est lente et le pourcentage de nitrification est stimulé très rapidement (<16 mois). Sous les peuplements peu nitrifiants, la colonisation racinaire est très rapide mais la réduction du pourcentage de nitrification est assez lente (>28 mois). Par ailleurs, la coupe à blanc stimule très rapidement la nitrification sous la forêt native. L’ensemble de ces résultats converge vers un contrôle fort du cycle de l'azote par les racines, mais le mécanisme exact reste inconnu
The aim of this thesis was to identify the main indicators of N availability in forest soils and thereafter to determine mechanisms by which tree species control soil N mineralization and nitrification. Various indicators of N availability were compared within 50 beech forests covering a large range of soil types in northeastern France. Thereafter, the effect of six tree species was studied in an acidic cambisol hyperdystric at the experimental site of Breuil (Morvan, France). Potential net N mineralization was negatively correlated with soil pH and positively with microbial C/N ratio. Percent nitrification was strongly correlated with the combination of soil pH and soil C/N or with the combination of Ellenberg’s indices of N availability or Ecoplant C/N and Ellenberg’s indices of acidity (R) based on the vegetation community composition. At the Breuil experimental site, the percent nitrification was high in beech, Corsican pine and Douglas fir plantations whereas it was very low in the Nordmann fir and the spruce plantations and the native forest stands (an old coppice with standard dominated by beech and oak). The exchange of soil cores between stands showed that under the « High nitrifying stands », root colonization was low and percent nitrification was quickly stimulated (<16 months). In « Low nitrifying stands », root colonization was very quick but percent nitrification decreased slowly (>28 months). Percent nitrification was quickly stimulated by clear felling of the native forest. Our results converge toward a strong influence of roots on the nitrogen cycle in forest ecosystems but it needs further efforts to identify the mechanism

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Vieublé, Gonod Laure. "Variabilité spatiale de la minéralisation de substrats carbonés (2,4-D, leucine, lysine) dans la matrice solide du sol." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10207.

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Abstract:

La matrice du sol, par l'intermédiaire de sa texture et de sa structure, est à l'origine d'une hétérogénéité spatiale de la matière organique et des microorganismes. Elle peut favoriser ou non la biodégradation en contrôlant d'une part l'accessibilité et la disponibilité des molécules carbonées pour les microorganismes et d'autre part les conditions environnementales locales (disponibilité en O2, H2O…). Toutefois, ces phénomènes sont mal connus, ce qui limite particulièrement la prévision de la dynamique des composés organiques dans les sols. La difficulté majeure vient de l'hétérogénéité des caractéristiques du sol à l'échelle des agrégats et tout particulièrement celle de l'activité des microorganismes dégradants à cette échelle, et de la grande diversité des paramètres impliqués (nature des matières organiques, texture, porosité…). L'objectif de ces travaux était donc d'étudier la variabilité spatiale de la minéralisation par les microorganismes dans la matrice solide du sol. Trois substrats carbonés ont été choisis, le 2,4-D, la leucine et la lysine, différents par la taille de leur microflore dégradante et leur propriété d'adsorption sur le sol. La minéralisation de ces substrats est d'autant plus hétérogène spatialement que l'échelle est fine (échelle millimétrique à décamétrique) et varie également en fonction des propriétés des substrats. Les coefficients de variation maximum de la minéralisation du 2,4-D entre agrégats individuels (échelle millimétrique) varient entre 40 et 70% (entre 10 et 30% pour les acides aminés) selon la classe de taille d'agrégats considérée (2-3. 15, 3. 15-5 ou 5-7 mm) alors qu'ils ne sont plus que de 20 à 30% à l'échelle métrique et de 15% à l'échelle décamétrique. En outre, à l'échelle millimétrique, l'hétérogénéité spatiale de la minéralisation s'explique par une distribution hétérogène des microorganismes dégradants et du C disponible et s'organise sous forme de hot spots centimétriques. Enfin, la localisation initiale du substrat peut affecter la minéralisation lorsque ce dernier est concentré sur un faible nombre d'agrégats (les différences maximales entre un apport du substrat le plus concentré et un apport du substrat homogène étant de 6. 5% du 14C apporté dans le cas du 2,4-D et de 10% du 14C apporté pour les acides aminés), probablement à cause d'un rapport substrat / microorganismes plus élevé localement plutôt qu'à des problèmes d'accessibilité du substrat pour les microorganismes

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Cathalot, Cécile. "Devenir et impact des apports fluviaux sur les marges continentales : importance biogéochimique et environnementale du recyclage dans les sédiments du prodelta du Rhône." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066378.

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Abstract:

L’objectif principal de ce travail était d’étudier le devenir biogéochimique du matériel organique particulaire du Rhône, et les mécanismes impliqués dans le cycle du carbone au niveau de son delta. L’utilisation de microélectrodes in situ a permis l’obtention de profils haute résolution d’oxygène dans les sédiments et l’estimation du recyclage sédimentaire. Il apparait que la variabilité saisonnière des apports rhodaniens tant qualitative que quantitative influence l’activité de minéralisation benthique dans le delta du Rhône. Cependant, l’impact de ces apports pulsés est limité dans le temps, les sédiments deltaïques constituant un centre actif de dégradation du carbone organique pérenne. Des mesures isotopiques (Δ14C et δ13C) ont confirmé que le prodelta en plus d’une zone prépondérante de minéralisation est le siège d’un enfouissement massif du matériel organique particulaire du Rhône. L’utilisation d’un modèle numérique stationnaire diagénétique a permis de quantifier les termes d’enfouissement et de dégradation, et souligné l’importance de la minéralisation anoxique. Un pool important de matières en suspension du plateau continental en constante recirculation alimentant le prodelta a été identifié: des particules terrigènes et marines déjà dégradées, ayant subi plusieurs cycles de déposition/resuspension, diluent les particules rhodaniennes, diminuant ainsi la labilité du matériel atteignant le sédiment. Enfin, des mesures de respiration dans la colonne d’eau ont souligné l’effet des variations du régime hydrologique du Rhône qui modifient distinctement les termes d’export de carbone du delta vers la marge continentale
The main purpose of this work was to study the biogeochemical fate of the Rhône River particulate organic matter, and investigate the mechanisms involved in the carbon cycle of its delta. In situ microsensors measurements allowed us to perform high resolution oxygen profiles in the sediment and estimate thus the sediment recycling. It appears that the seasonal variability of the Rhône River inputs, both in quality and in quantity, impacts the benthic mineralization activity in the Rhône River delta. Nevertheless, the influence of these pulsed inputs is limited in time: deltaic sediments are a stable centre of organic carbon degradation. More than just a major mineralization area, isotopic analyses (14C and δ13C) showed that the prodelta also acts as a massive burial centre for organic particulate matter of the Rhône River. Using a stationary diagenetic numerical model, we were able to quantify these burial and degradation terms, and highlighted the importance of anoxic mineralization processes. Moreover, an important pool of suspended matter particles feeding the prodelta and originating from the adjacent continental shelf was identified: terrigeneous and marine particles, already degraded and that have encountered many deposition/resuspension cycles, dilute the riverine particles and decrease thus the lability of the material reaching the sea floor. Finally, respiration measurements in the water column underlined the impact of hydrological variations of the Rhône River that change distinctly the carbon export terms from the delta towards the continental margin

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Favre, Nathalie. "Captage enzymatique du dioxyde de carbone." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00840947.

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Abstract:

Cette thèse s'est inscrite dans le cadre du projet ACACIA (Amélioration du CAptage du CO2 Industriel et Anthropique) soutenue par le pôle de compétitivité AXELERA et financé par " FUI " et " LE GRAND LYON ". Notre objectif était d'immobiliser l'anhydrase carbonique dans des gels inorganiques, en particulier la silice afin de préserver la structure de l'enzyme, sa fonctionnalité et de la protéger de l'environnement physico-chimique environnant. Pour cela, des essais préliminaires simples nous ont permis d'élaborer et de construire une cellule, comprenant membrane polymérique poreuse imprégnée de solution enzymatique aqueuse, ou de gel de silice lui-même imprégné de solution aqueuse d'enzyme. A partir de ce montage, nous avons étudié des paramètres importants de la membrane, comprenant un tampon, sa nature, molarité et son pH, ainsi que la taille des pores de la membrane et la concentration en enzyme. Il a été trouvé qu'un tampon à base de bicarbonate permet de déplacer l'équilibre de déprotonation du CO2(aq) vers un pH plus élevé, par l'apport des ions HCO3- équilibrés par des cations comme Na+, et favorise une contribution plus importante à la diffusion du CO2 à travers la membrane. Nous avons également observé que quelque soit le gaz de captage (100 % et / ou 10 % de CO2), le tampon et le type de membrane, une perméance maximum a été observée pour une concentration en enzyme de 0.2 mg mL-1.

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Personeni, Emmanuelle. "Dynamique du carbone et de l'azote lors de la décomposition in situ de litières racinaires de graminées prairiales." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066263.

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Reydellet, Itto. "Effet de la rhizosphère du maïs sur la minéralisation brute de l'azote dans un sol ferrugineux tropical (Burkina Faso)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL083N.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est d'évaluer l'importance de l'effet rhizosphérique sur la minéralisation de l'azote et d'en déterminer les mécanismes en zone de savane ouest-africaine. L’utilisation de la technique isotopique (15N) et d'un modèle de la dynamique de l'azote permet d'évaluer les flux bruts de minéralisation et d'organisation. Cette technique a été utilisée in situ, sur un sol de la région de Bobo Dioulasso, au Burkina Faso. Les mesures concernent un sol nu et un sol cultivé en maïs. Les résultats des flux d'azote dans le sol suggèrent que le turn-over minéralisation-organisation est très important. Les flux présentent une grande variabilité spatiale et temporelle, qui dépasse les différences entre les traitements. Il est cependant souligné que les méthodes isotopiques classiques de mesures des flux bruts, qui ne tiennent pas compte de l'hétérogénéité induite par les racines, appliquées en sol cultivé peuvent conduire à sous estimer l'augmentation de minéralisation brute due à l'effet rhizosphérique. Une approche du point de vue de la plante est proposée pour l'évaluation de la part de la minéralisation rhizosphérique dans le prélèvement azoté du maïs. Les résultats suggèrent que, dans le cas ou les teneurs en nitrate dans le sol sont très faibles, 35% de l'azote absorbé provient de la minéralisation rhizosphérique. Une méthode d'évaluation des flux bruts de la dynamique de l'azote dans l'environnement des racines a été mise au point. Elle est basée sur un dispositif qui autorise l'échantillonnage du sol à différentes distances de la racine et sur un modèle de simulation de la dynamique des flux d'azote dans l'environnement des racines. La minéralisation brute en présence de racines actives est au moins deux fois plus important que celle du sol hors de l'effet des racines. Ce résultat confirme l'hypothèse d'un effet rhizosphérique stimulant la minéralisation brute de l'azote.

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Tete, Kwami Emmanuel. "Dynamique intra-annuelle de la minéralisation du carbone organique dans les sols minéraux hydromorphes et à l’échelle du versant agricole." Rennes, Agrocampus Ouest, 2014. http://www.theses.fr/2014NSARD075.

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Abstract:

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
Global warming is expected to affect soil water regime and their impact on soil organic matter dynamics. Hydromorphic minerals soils characterized by the alternation of water saturation and non-saturation conditions are the places of specific biogeochemical processes, regimes of carbon supply and they play an important role in carbon sequestration. However, very few studies have addressed the dynamics of organic carbon (C) mineralization in these soils and the role of water regime. The general objective of the thesis is to characterize the effects of hydromorphic soil water regime on the dynamics of C mineralization to the intra-annual scale and in an agricultural context. The studied site is an agricultural hillslope which is one of the sites of Environment research Observatory (ORE AgrHys) located in the Kerrolland locality (Naizin, France). It presents a juxtaposition of poorly-drained hydromorphic area and well-drained area, with different soil water regimes. The effects of the durations of saturation and transient saturation conditions (alternation of saturation and non-saturation conditions), characteristics of hydromorphic minerals soils, on C dynamics (dynamics of mineralization rate, dynamics of CO2 emissions, organic and inorganic dissolved dynamics and coupled nitrogen dynamics) were evaluated through incubation experiments. Furthermore, in-situ measurements of soil CO2 effluxes during one year, were performed in order to characterize the effects of soil drainage and hydromorphic gradient on the spatio-temporal variability of C mineralization across the studied hillslope. In incubation conditions, C mineralization in saturation conditions was two times lower than non-saturation conditions. In saturations conditions, C mineralization dynamics was unaffected by the durations of saturation, contrary to the dynamics of C mineralization during desaturation. Saturation conditions favored production and accumulation of labile organic compounds whose rapid mineralization during desaturation resulted in flush of CO2 emissions. Therefore, more the duration of previous saturation conditions is long more the C mineralization rate during desaturation is high. Transient saturation conditions resulted in an increase in the total amount of C mineralized, that reached the same orders of magnitude than that of soils maintained in non-saturation conditions. In-situ, depending on the season, well-drained soil CO2 effluxes were two to five times higher than that of hydromorphic minerals soils. At annual-scale, the soil water regime of hydromorphic minerals soils induced 37 to 41% reduction in CO2–C emissions compared with well-drained soils. This study contributes to understand the role of soil water regime in the dynamics of C mineralization in hydromorphic minerals soils. These results may be used to identify the role of hydromorphic soils

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Gamouh, Ahmed. "Effets comparés et interactifs des pesticides et des facteurs physiques sur la minéralisation de divers substrats carbonés dans le sol." Perpignan, 1998. http://www.theses.fr/1998PERP0314.

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Abstract:

Les objectifs de cette etude etaient (1) de permettre une meilleure interpretation des tests ecotoxicologiques bases sur la mesure de la mineralisation de substrats organiques marques au carbone 14 (glucose, acide benzoique, 2,4-d) par la microflore du sol, (2) de comparer les effets de pesticides (dnoc, aldicarbe) a ceux de facteurs physiques (congelation, sechage, chauffage), (3) d'estimer les effets combines des deux types de facteurs. L'etude a ete conduite selon un dispositif experimental simplifie. Dans un premier temps, les traitements physiques etaient appliques sur des echantillons de 2g de sol. Les substrats et les pesticides etaient ensuite introduits en solutions aqueuses. Les echantillons etaient incubes a 20c et la radioactivite degagee etait determinee apres 3h, 24h, 8j et 64j. Nos resultats ont confirme que le rapport entre les quantites de carbone mineralise et celles incorporees dans la biomasse microbienne augmente avec la concentration en substrat. En presence d'une forte biomasse et de concentrations faibles en substrat, les facteurs physique aussi bien que les pesticides peuvent provoquer une forte augmentation des proportions de carbone mineralise. En revanche, une faible biomasse et/ou de fortes concentrations en substrat ont pour consequence une diminution du niveau de co#2 degage. D'une facon generale, l'importance des effets augmente dans l'ordre : congelation, aldicarbe, sechage, chauffage a 50c et dnoc. Les effets des interactions entre facteurs physiques et chimiques sont generalement plus importants que chacun des effets individuels. D'une facon generale, l'importance des effets augmente dans l'ordre congelation, aldicarbe, sechage, chauffage a 50c et dnoc. Il existe de grandes similitudes entre les effets des traitements physiques et ceux des pesticides, ce qui pourrait permettre d'utiliser les premiers comme critere d'evaluation de l'impact ecologique des seconds. Le plus souvent l'interaction des deux types de facteurs produit un effet resultant plus important que celui de chaque effet individuel. Dans quelques cas on observe un effet synergique entre des facteurs physiques moderes (exemple la congelation) et les pesticides.

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Blouin, Manuel. "Réponses écophysiologiques du riz à la présence de vers de terre dans sa rhizosphère." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066479.

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Sulce, Sulejman. "Étude du potentiel de minéralisation et du devenir des fertilisants azotes minéraux dans les sols cultivés de la région de Myzeqe (Albanie)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL111N.

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Abstract:

Grace à la technique d'incubation (test de Stanford et Smith, 1972) nous avons pu classer 10 sols de la région de Myzeqe (Albanie): les sols sableux qui sont caractérisés par un fort pourcentage d'azote minéralisable (12,1%); les sols argilo-limoneux avec un potentiel de minéralisation (no) faible (6,2%) et une vitesse (k) relativement élevée -0,058 semaine##1); les sols hydromorphes argileux avec une vitesse (k) faible (0,039 semaine##1) et un fort potentiel de minéralisation (146 mg n kg sol##1). Les sols sales argileux et acides argileux avec des vitesses (k) élevées (0,073 et 0,057 semaine##1 respectivement) et un pourcentage d'azote minéralisable modéré pour les sols acides (9,5%) et très faible pour les sols sales (4,5%). Des études au laboratoire avec #1#5n, sur 3 types de sols sélectionnés parmi les 10 précédents, mettent en évidence des relations entre les doses et les formes d'engrais apportées (70 mg n kg sol##1 de kno#3 (nh#4)#2so#4 et kno#3 + paille de ble) et les différents indices (cru, cau, ndff, n organise dans le sol). Une troisième expérience sous paramètres contrôlées nous a permis de mettre en évidence dans les trois sols l'influence du complexe organo-minéral sur les intensités d'organisation après un mois d'incubation. Nous avons pu (après incubation) déterminer la biodisponibilité potentielle de l'azote et l'on constate des intensités et des cinétiques différentes de reminéralisation de l'azote engrais préalablement organisé

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Gobé, Valérie. "Matière organique complexe du sol ; structure et rôle dans les processus d'humification du carbone xénobiotique." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2316.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'investigation structurale de la fraction lipides complexes presente dans les sols. La premiere partie de cette etude a concerne la matiere organique d'une tourbe acide qui tend a s'accumuler, et plus particulierement les lipides macromoleculaires, qui par opposition aux lipides simples ne sont pas directement analysables. Des methodes de degradation par pyrolyse et thermochimiolyse preparatives ont ete mises en oeuvre. Ces techniques rapides d'analyse evitent l'application successive de reactions de degradations chimiques selectives longues. Elles ont confirme le caractere aliphatique des lipides complexes. Elles ont mis en evidence un nombre important de composes constitutifs des macromolecules lipidiques, qui apparaissent formees de biopolymeres (herites de vegetaux ou de bacteries) et de chaines carbonees reticulees par des liaisons ether ou ester, composant ainsi une matrice complexe. Dans une deuxieme partie, la biodegradation de lipides traceurs (hydrocarbure, alcools et triglyceride) a ete suivie dans differents echantillons de sols, afin de mettre en evidence l'incorporation eventuelle de ces lipides ou molecules derivees, dans les lipides macromoleculaires. Parallelement, une etude de terrain a concerne le devenir de graisses presentes dans les effluents d'une industrie agro-alimentaire. La methode de thermochimiolyse analytique a fait apparaitre le transfert rapide, de lipides simples issus de l'effluent ou des molecules additionnees au sol, dans les lipides macromoleculaires. L'arret des epandages montre que cette incorporation est reversible. Ces travaux ont aussi montre que les echanges etaient plus lents entre les lipides simples et les acides humiques. Cette etude a permis de determiner les mecanismes de transformation et les modes d'incorporation, des differents composes xenobiotiques, dans les sols et confirme la necessite d'etudier les fractions complexes lorsqu'on souhaite etablir le bilan du carbone organique.

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Anaclet, Pauline. "Nouveaux bitumes en poudre obtenus par couplage de la chimie sol-gel et de l'émulsification." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0007.

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Abstract:

Le bitume, fraction la plus lourde du pétrole brut, sert de liant de granulats dans la fabrication de revêtements routiers. Ce matériau complexe est particulièrement difficile à manipuler et à transporter du fait de sa viscosité très élevée à température ambiante. L’objectif de cette thèse a été de fabriquer une nouvelle classe de matériau, de la poudre de bitume, en couplant l’émulsification et la chimie sol-gel. En effet, des capsules organo-minérales composées d’un cœur de bitume et d’une écorce de silice ont été synthétisées à partir de deux types d’émulsions, les émulsions de Pickering ainsi que les émulsions dites « classiques »stabilisées par des tensioactifs et minéralisées par deux précurseurs de silice, un amorceur moléculaire pur, le TEOS, et une solution de silicate de sodium. Ce nouveau bitume, facilement manipulable, peut être stocké dans des conditions sévères de pression et de température et libère son cœur de bitume par association d’une action thermique et mécanique afin d’assurer ses fonctions d’enrobage. De plus, une étude du comportement interfacial bitume-phase aqueuse a été réalisée afin de proposer des hypothèses pour expliquer la stabilité fragile des émulsions de bitume que nous avons pu observer
Bitumen, the heaviest fraction of crude oil plays the role of aggregate binder in road manufacturing. This complex material is very difficult to handle and transport due to its very high viscosity at room temperature. The aim of this PhD thesis was to elaborate a new class of material, bitumen powder, by coupling emulsion science and sol-gel chemistry. Indeed organo-mineral capsules made of a bitumen core anda silica shell have been synthesized from two types of emulsions: Pickering emulsions and "classical" emulsions i.e. surfactant-stabilized emulsions and using two silica precursors: the TEOS molecular initiator and sodium silicate solution. This new bitumen is easy to handle, can be stored in drastic pressure and temperature conditions while releasing the bitumen core under combination of heat and mechanical stirring to ensure aggregate coating. In addition a bitumen-water interface study has been performed in order to propose some hypotheses to explain the observed fragile stability of bitumen emulsions

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Naisse, Christophe. "Potentiel de séquestration de carbone des biochars et hydrochars, et impact après plusieurs siècles sur le fonctionnement du sol." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066518/document.

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Abstract:

La production de biochars et hydrochars permet de former des amendements enrichis en carbone aromatique, potentiellement plus récalcitrant contre les dégradations dans le sol, tout en produisant massivement des énergies renouvelables. Ces amendements ont pour objectif d’augmenter la quantité de matières organiques des sols (MOS), ainsi que leur fertilité. Néanmoins, due à la diversité des biomasses pouvant être utilisé et des procédés de production, des incompréhensions existent sur le potentiel de ces matériaux à stocker du C dans le sol, à court et à long terme. De plus, des méthodes permettant d’évaluer rapidement la stabilité à long terme de ces matériaux restent à mettre au point, afin de permettre aux utilisateurs de statuer de la qualité de ces nouveaux amendements. Ces travaux ont consisté à évaluer la stabilité de biochars et hydrochars, biologiquement par des incubations de sols, et chimiquement par des oxydations à l’acide dichromate. Les biochars ont montré un haut niveau de stabilité biologique et chimique, permettant de stocker une quantité importante de carbone à l’échelle du siècle. De façon contrastée, les hydrochars se sont caractérisés par une stabilité beaucoup plus faible que les biochars, ne permettant probablement pas de séquestrer massivement du carbone au-delà de la décennie. L’hydrochar a induit un priming effect positif (stimulation), alors que le biochar a induit un priming effect négatif (protection). L’altération physique des deux matériaux a conduit à une augmentation de la stabilité et à une diminution du priming effect, mettant en lumière l’importance des paramètres environnementaux dans les stratégies de séquestration de carbone du sol. Les sols d’anciennes charbonnières ont été utilisés comme modèle d’étude à long terme de l’effet d’un apport de biochar après plusieurs siècles. Leur analyse a mis en évidence que l’apport de biochar améliore durablement les propriétés physicochimiques du sol, telle que la teneur en argile, la capacité d’échange cationique (CEC), la quantité de carbone soluble, et les teneurs en azote et phosphore. Toutefois, après plusieurs siècles d’un amendement de biochar, les communautés microbiennes ne présentaient pas d’adaptation spécifique à la dégradation d’un nouvel apport de biochar. Dans ce modèle, l’apport de résidus de plante a entrainé un priming effect négatif. Ainsi, l’apport de biochar, en générant des conditions particulières, permet le maintient de communautés de microorganismes avec la capacité de réorienter leur métabolisme, afin de dégrader spécifiquement de nouveaux substrats plus facilement minéralisables. D’autres travaux seront nécessaires afin d’évaluer la stabilité des biochars dans le système sol-plante
Biochars and hydrochars production can form amendments enriched in aromatic carbon, potentially recalcitrant against microbial degradation, while massively producing renewable energy. These amendments are aimed to increase soil organic matter (SOM) quantity, and soil fertility. However, due to the diversity of their feedstock and production processes, misunderstandings exist on the potential of these materials to store C in soil at short and long term. In addition, methods to rapidly evaluate the long-term stability of these materials remain to be developed, in order to allow users to determine the quality of these new amendments. This work was consisted for assessing the stability of biochar and hydrochars, biologically by soil incubations, and chemically by oxidation with acid dichromate. The biochar showed a high level of biological and chemical stability, allowing to storage a large amount of carbon throughout the century. In opposite, the hydrochars might not allow sequestering massively carbon beyond the decade, due to its lower biological and chemical stability. The hydrochars induced a positive priming effect (stimulation) while biochar induced a negative priming effect (protection). Physical weathering of both materials led to an increase of stability and a decrease of the priming effect, highlighting the importance of environmental factors in evaluation of strategies for sequestering carbon. Charcoal kiln soils were used as a model for long-term study of the input of biochar in soil after several centuries. Their analysis showed that the contribution of biochar sustainably improves the physicochemical properties of the soil, such as clay content, cation exchange capacity (CEC), amount of nitrogen, phosphorus, and soluble carbon. However, after several centuries of biochar amendment, microbial communities showed no specific adaptation to the degradation of a new biochar input. In this soil model, the input of plant residues resulted in a negative priming effect. Thus, the contribution of biochar in generating specific conditions, allows the maintenance of microbial communities with the ability to switch of substrates, for a new source of substrates more easily degradable. Further works are needed to assess the stability of biochar in soil-plant system

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Razakamanarivo, Ramarson Herintsitohaina. "Potentialités de stockage du carbone dans le système plante-sol des plantations d'eucalyptus des hautes terres malgaches." Montpellier SupAgro, 2009. http://www.theses.fr/2009NSAM0028.

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Abstract:

Les écosystèmes forestiers jouent un rôle important dans l’atténuation de la concentration du gaz carbonique (gaz à effet de serre) en raison des fortes quantités de carbone (C) stockées dans leur végétation et le sol. Cette capacité peut être toutefois affectée par différents facteurs, comme le type de forêt, le type d’espèces végétales, l’âge et le mode de gestion. Aussi, la caractérisation de cette fonction de stockage de C de ces écosystèmes forestiers est-elle primordiale. Dans ce contexte, le stockage de C dans les compartiments végétaux (aérien, racinaire et litière) et du sol des plantations d’eucalyptus (E) à courte durée de rotation (5 ans) a été étudié sur les Hautes Terres de Madagascar ; ce sont des plantations destinées à la production de bois d’énergie et de charbon de bois. Diverses situations sont étudiées : une chronoséquence de plantation d’eucalyptus (âge des souches de 17 à 111 ans, n = 41), des systèmes sous rotation culture/jachère (CJ, n = 6) et des systèmes sous système originel (pseudo-steppe et savane, B ; n = 7). Des mesures destructives de la biomasse aérienne et racinaire ont été réalisées dans ces situations ; un effort particulier a été porté sur la mesure de la biomasse racinaire de l’eucalyptus via la méthode du polygone de VoronoÉi. Des équations allométriques reliant la quantité de biomasse (aérienne et racinaire) de ces taillis d’eucalyptus aux variables dendrométriques (circonférence des souches, surface terrière des rejets) ont été développées. L’application de ces équations et la caractérisation du stock de C du sol (0-30 cm) ont montré que les plantations d’eucalyptus présentent un stock total de C élevé en comparaison aux autres modes d’usage des terres : 150, 8 Ø+ 25,3 Mg C ha-1 vs 112 Ø+15 pour B et 72,3Ø+9,9 Mg C ha-1 pour CJ. Ceci est en raison de la contribution importante du système racinaire (21,22 Mg C ha-1 dans la souche et 20,38 Mg C ha-1 dans les racines à é > 2 mm) et du sol (de l’ordre de 84,8 Mg C ha-1). L’analyse des relations entre les valeurs de stocks de C dans les différents compartiments de l’eucalyptus mesurés et les variables dendrométriques/spatiales effectuée dans cette étude a montré qu’il n’y a pas de corrélations significatives entre la durée de plantation et les stocks de C dans chaque compartiment d’une part et le C aérien et le C racinaire d’autre part. Ce sont des modèles d’arbre de régression qui ont permis de prédire les stocks de chaque compartiment avec : f (pente, circonférence, âge et densité des rejets) pour le C aérien (R2 = 0,74), f (variable intégrant à la fois la circonférence et la densité des souches, altitude, âge des souches) pour le C racinaire (R2 = 0,85) et f (altitude, pente, âge des souches) pour le C du sol (R2 = 0,61). L’application de ces modèles sur des couches spatiales des variables concernées préalablement établies à l’échelle d’une Commune Rurale des Hautes Terres malgaches (Sambaina) a permis de quantifier le stock de C sur une superficie de 1580 ha. Pour un stock total de 238 Ø+ 40 Gg C, 32 Ø+ 13 Gg C se trouvent dans la biomasse aérienne, 67 Ø+ 15 Gg dans la biomasse racinaire et 139 Ø+ 36 Gg C dans les 30 premiers centimètres du sol. Les résultats de ce travail ont montré que les plantations d’eucalyptus considérées dans cette étude permettent le stockage important de C. Ainsi les méthodologies et résultats acquis lors de cette étude seront-elles applicables à d’autres zones (comme les fronts d’afforestation), afin de valoriser ces nouvelles plantations d’eucalyptus sur le marché du C, en plein développement

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Herfurth, Damien. "Impact des pratiques de gestion sur le stockage du Carbone dans le sol des écosystèmes prairiaux." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22589/document.

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Abstract:

La rapide augmentation des gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère - dont le CO2 – due aux activités humaines est considérée comme responsable des changements climatiques en cours et futurs. Les écosystèmes terrestres sont potentiellement des "puits" importants de C et pourraient contribuer à l'atténuation des GES. Les prairies permanentes (steppes, savanes, prairies de montagne, ...) couvrent 40% de la surface terrestre (hors calotte glaciaire) et leurs sols représentent potentiellement un énorme "puits" permettant de stocker du C naturellement (GIEC 2001). Cependant, les processus impliqués et leur régulation restent à préciser. L’objectif de la thèse était d’analyser l’effet des pratiques de pâturage sur le stockage de C dans le sol. Cette analyse a été réalisée à partir de données acquises sur deux dispositifs ‘long terme’ en prairie permanente (SOERE ACBB) et en s’intéressant aux flux de C entre les différents compartiments de l’agro-écosystème sous différentes intensités de pâturage afin i) d’étudier notre capacité à estimer le stockage de C dans le sol après 10 ans d’application de traitement, en comparant deux méthodes (méthode utilisant des tours à flux et mesure du stock de C du sol) ii) d’apporter des connaissances sur les mécanismes et régulations agissant sur les dynamiques de stockage du C. Les résultats de la comparaison des deux méthodes de mesures testées ont indiqué une séquestration nette de C dans le sol, avec un taux de séquestration moyen mesuré avec les deux méthodes de 2.21 t C ha-1 an-1 et de 2.29 t C ha-1 an-1, sans différence significative entre traitements, mais avec une tendance à une séquestration plus élevée avec la gestion plus intensive. Chaque méthode permet d’accéder à des informations différentes. L'approche avec les tours à flux permet d'identifier des interactions entre le climat et les pratiques de gestion sur les flux de C dans les prairies. Les inventaires de sol ont permis de montrer que le carbone se stocke également dans les couches plus profondes de sol. Alors que les communautés végétales ont évolué sous l’effet des traitements différenciés de pâturage, les mesures ne montrent pas d’évolution des stocks de C totaux ni des matières organiques particulaires. L’analyse des flux de C entre les différents compartiments de l'écosystème, après 7 ans d’application des traitements, montre que les traitements avec une intensité faible ou nulle ont conduit à une réduction des flux de carbone entre les compartiments du continuum de dégradation du C, tandis que les stocks de carbone des racines et des POM ne sont pas affectés par les traitements. Une étude complémentaire conduite pour estimer les productions racinaires indique que la réponse des racines (stocks et production) et des stocks de matières organiques particulaires pourrait être en partie découplée de la réponse du compartiment aérien de la végétation. A l’issue de cette étude, il nous apparaît qu’une approche plus intégrative du fonctionnement de l’écosystème est nécessaire pour accroître notre capacité de prédiction de l’impact des pratiques sur le stockage du C en prairie
The fast increase of greenhouse gases in the atmosphere, such as carbon dioxide, due to human activities is consider as the main cause of actual climate change. Terrestrial ecosystem are considered as a huge "sink" of C and may contribute to decrease greenhouse gases. Permanent grasslands cover 40% of land and their soil may contribute to sequester C (GIEC 2001). However, the processes involved and their regulations remain to be specified. The aim of the thesis was to analyze the effect of grazing management on soil C storage. This analysis was made from data acquired on two long term permanent grassland sites (SOERE ACBB) and by studying C fluxes between the different agroecosystem compartments under different grazing intensities for i) estimating our capacity to measure soil C storage after 10 years of grazing treatments by comparing two methods (soil inventories vs net carbon storage measurements), ii) to provide knowledge on the mechanisms and regulations affecting the dynamics of soil C sequestration. Comparing results of both methods, measurements indicated a net C sequestration in soil, with an average sequestration rate of 2.21 t C ha-1 yr-1 and 2.29 t C ha-1 year-1 and no significant difference between treatment but a tendency to a higher sequestration with more intensive management. Each method provides access to different information. The approach with flux towers allows a better understanding of the role and interactions between climate and practices on C fluxes in grasslands. Soil inventories showed carbon is store in deeper soil layers. While plant communities have evolved as a result of differentiated grazing treatments, measurements show no changes in total C stocks and particulate organic matter. Analysis of C fluxes after 7 years of differentiate grazing treatments, showed that treatments with low or zero grazing intensity led to a reduction of carbon fluxes between the compartments of the continuum of degradation, while carbon stocks in roots and POM were not affected by treatments. A complementary study conducted to estimate root production indicates that the response of roots (stocks and production) and stocks of particulate organic matter may be partly decoupled from the response of the aerial vegetation compartment. This study indicates that a more integrative approach on ecosystem functioning is necessary to increase our ability to predict the impact of management practices on C storage in grassland

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Maillard, Émilie. "Évaluation des changements quantitatifs et qualitatifs du stock de carbone du sol après l’application d’effluents d'élevage." Doctoral thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25374.

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Abstract:

Il est important de quantifier la réponse des stocks de carbone (C) du sol à l’application d’effluents d’élevage pour des enjeux agronomiques et environnementaux. Les objectifs de cette thèse étaient de : 1/ Mesurer la réponse des stocks de C du sol à l’application d’effluents d’élevage à partir d’études individuelles du monde entier et d’évaluer l’impact de différents facteurs (climat, propriétés du sol, utilisation des terres, caractéristiques de l’effluent) sur cette réponse; 2/ Évaluer l’influence du type de travail du sol et du système de culture sur la réponse des stocks de C après l’application de lisier; 3/ Déterminer l’impact à long terme de l’application de lisier sur le stock de C du sol et sur des formes de C de différents degrés de protection. Les résultats de la méta-analyse (chapitre 1) montrent qu’en moyenne à l’échelle globale, l’application d’effluents d’élevage mène à des stocks de C du sol plus élevés comparativement à la fertilisation minérale ou à un témoin non amendé. L’amplitude de la réponse du stock du C du sol à l’application d’effluents dépend principalement de la quantité de C apportée par l’effluent. Le climat a également influencé la réponse du stock de C mais son effet pourrait être confondu avec celui de la quantité totale de C apportée par l’effluent. À une échelle plus locale, 15 et 21 années d’application de lisier de bovins ont mené à des stocks de C plus élevés comparativement à un témoin non amendé (chapitre 3) ou à la fertilisation minérale (chapitres 2 et 3). Pour les deux sites, l’effet du lisier était limité à la surface du sol (20 et 30 premiers centimètres). Sur le site de Normandin (QC), la réponse du C du sol à l’application de lisier était différente selon la séquence de cultures avec une réponse plus forte pour la rotation à base de plantes pérennes que pour la monoculture de céréales. Sur le site d’Agassiz (CB), l’amplitude de la réponse du C du sol à l’application du lisier dépendait de la quantité de C apportée et cette réponse était atténuée lorsque cette application était combinée avec celle de la fertilisation minérale. De plus, l’application de lisier sur ce site a favorisé l’incorporation de C dans des fractions de matière organique relativement protégées.
For both agronomic and environmental purposes, it is important to quantify the response of soil organic carbon (SOC) stocks to animal manure application. The objectives of this PhD thesis were : 1/ To quantify the response of SOC stocks to manure application from a large worldwide pool of individual studies, and to assess the impact of explanatory factors such as climate, soil properties, land use and manure characteristics; 2/ To determine the influence of tillage and cropping systems on the response of SOC stocks to the application of liquid dairy manure (LDM); 3/ To determine the impact of LDM on SOC stocks in the whole soil and specific physical fractions corresponding to different levels of protection. The meta-analysis (chapter 1) suggests that overall, at the global scale, animal manure application results in significantly larger SOC stocks compared to mineral fertilization or unamended control. The magnitude of SOC stock response to manure application depends mainly on the cumulative manure-C input. Climate also influenced the SOC stock response but its effect could not be decoupled from that of manure-C input. At a local scale, 15 and 21 years of LDM application resulted in significantly higher SOC stocks compared to an unamended control (chapter 3) or mineral fertilization (chapters 2 and 3). For both sites, the LDM effect was limited to the topsoil (down to 20- or 30-cm). In Normandin (QC), the magnitude of the SOC stock response to LDM was dependent on crop sequence, with a much greater effect of LDM application in SOC stocks in the perennial-based rotation than in the cereal monoculture (chapter 2). In Agassiz (BC), the magnitude of the SOC stock response was dependent on manure C input and this response seemed to be smaller with the combined application of LDM and mineral fertilization (chapter 3). In addition, LDM application favoured the incorporation of C in relatively protected fractions of organic matter.

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Gras, Antoine. "Séquestration du CO₂ associée aux phénomènes de minéralisation passive du carbone dans les résidus miniers du Projet Dumont Nickel (Abitibi-Témiscamingue, Québec, Canada)." Doctoral thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/30265.

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Abstract:

L'implication des émissions de dioxyde de carbone (CO2) anthropiques dans les changements climatiques est aujourd'hui admise et des solutions émergent pour lutter contre l'accumulation de CO2. La minéralisation du carbone, qui permet de séquestrer le CO2 sous forme de carbonates, stables à l'échelle géologique, est une des options envisagées. Parmi les voies de minéralisation du carbone envisagées, la minéralisation passive des résidus miniers ultramafiques permettrait de compenser les émissions en CO2 d'une exploitation minière. Toutefois, les impacts sur la qualité des eaux de lixiviation et l'évolution de la capacité de séquestration en conditions naturelles, à moyenne et grande échelle, sont peu documentés. La compagnie RNC Minerals a pour objectif d'exploiter un gisement de nickel situé dans le Nord-Ouest de la province du Québec. L'exploitation du Projet Dumont Nickel (PDN) aboutirait à la production d'environ 1,7 Gt de résidus miniers ultramafiques. Les différents facteurs qui influencent la capacité de séquestration des résidus du PDN ont été étudiés en laboratoire, à des teneurs en CO2 variables. Dans cette étude, les processus de la minéralisation passive dans les résidus du PDN, sont décrits et la capacité de séquestration en CO2 atmosphérique est estimée à moyenne échelle, en conditions naturelles. Pour étudier les impacts de l'altération météorique des résidus miniers du PDN, deux cellules expérimentales ont été construites et instrumentées. La première EC-1, contient les résidus ultramafiques, qualifiés de stériles (Waste-rock) et la seconde EC-2 a été remplie avec les résidus d'usinage (Tailings). Les propriétés hydrogéologiques et la surface spécifique des résidus des deux cellules sont différentes alors que la minéralogie est similaire. Les résidus sont composés principalement d'antigorite, de lizardite, de chrysotile, de brucite, de magnetite et de chlorite. Entre 2011 et 2015, l'évolution de la concentration en CO2, de la minéralogie, et de la composition chimique des lixiviats ont été enregistrées. Le suivi des concentrations en CO2 permet d'observer une diminution de la concentration en CO2 de la surface (~390 ppmv) vers le fond des parcelles (~100 ppmv). Dans le même temps, la teneur en carbone dans les résidus altérés a augmenté et les analyses minéralogiques révèlent la présence de plusieurs carbonates de magnésium comme l'hydromagnésite. Ces données suggèrent que les résidus séquestrent du CO2 passivement. Dans les cellules expérimentales le CO2 peut provenir de 3 sources : (1) l'atmosphère, (2) la dégradation de la matière organique, et (3) la dissolution des carbonates. Les compositions isotopiques du CO2(g), et des carbonates néoformés ont été mesurées. Ces analyses ont permis de mettre en évidence que la dissolution du CO2(g) dans l'eau interstitielle limite la capacité de séquestration et que le CO2 atmosphérique est la source du CO2 séquestré. Malgré les différences entre les deux cellules expérimentales les même processus contrôlent la séquestration du CO2. Un modèle conceptuel de la réaction de minéralisation du carbone, comprenant l'évolution de la composition isotopique, est proposé. Les lixiviats, récoltés aux bas des cellules expérimentales entre mai et novembre depuis 2011 sont caractérisés par un pH alcalin (~9,5), une alcalinité élevée (~90 à ~750 mg/L) et une forte concentration en magnésium (~50 à ~750 mg/L). Cette composition est en accord avec l'altération des résidus ultramafiques en milieu ouvert au CO2. Depuis 2012, la composition chimique des lixiviats évolue en fonction des saisons. Ces variations saisonnières sont expliquées par : (1) les variations climatiques au cours d'une année et (2) l'augmentation de la précipitation de carbonate entre mai et juillet. La diminution saisonnière de l'alcalinité et de la concentration en magnésium, provoqué par l'augmentation de la précipitation de carbonates, induit une sous-saturation des minéraux carbonatés ce qui limite la capacité de séquestration en CO2. Un taux de séquestration en CO2 atmosphérique de 1,4 (+/- 0.3) kg CO2/tonne/an a été mesuré dans les résidus de concentrateur (EC-2). À l'échelle de l'exploitation minière, les résidus de concentrateur permettraient la séquestration de 21 kt de CO2 atmosphérique par an ce qui correspond à un quart des émissions annuelles de la future mine. Le modèle MIN3P, qui permet de simuler le transport réactif multi composants et multiphasiques dans un milieu poreux insaturé, a été utilisé pour simuler en 1D la réaction de minéralisation au centre de la cellule EC-2. L'ensemble des données récoltées a été utilisé pour calibrer le modèle. Toutefois, aucune des simulations n’a permis de reproduire l'évolution de la géochimie des lixiviats et la concentration en CO2 observés. Plusieurs simplifications du modèle conceptuel pourraient expliquer les différences avec les données observées.
The implication of anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions in climate change is now widely accepted and solutions are emerging in order to limit the accumulation of CO2. Carbon mineralization, which allows the sequestration of CO2 through carbonate precipitation, stable minerals over geological time scales, is one of the options considered. Among the proposed carbon mineralization pathways, passive carbon mineralization in ultramafic mining residues can potentially lead to developing carbon-neutral mines. However, the impacts on leachate water quality and evolution of sequestration capacity in natural conditions, on medium and large scales, are still poorly documented. RNC Minerals plans to mine a nickel deposit located in the northwestern part of Quebec. The operation at the Dumont Nickel Project (DNP) would produce approximately 1.7 Gt of ultramafic mining residues. Several factors which influence the carbon sequestration capacity of the DNP residues have been studied in the laboratory, at variable CO2 concentrations. In this study, the processes of passive carbon mineralization in the DNP mining residues are described and the atmospheric CO2 sequestration capacity is estimated, at the experimental cell scale, under natural conditions. In order to study the impacts of meteoric weathering of the DNP residues, two experimental cells were built and instrumented. The first cell EC-1, contains the ultramafic waste rock, and the second EC-2, was filled with milling residues (Tailings). The hydrogeological properties and surface area of the residues contained in the two cells are different whereas the mineralogy is similar. The main minerals in the residues are chrysotile, lizardite, brucite, chlorite and magnetite. Between 2011 and 2015, changes in CO2 concentrations, mineralogy, and chemical composition of leachate waters were recorded. Monitoring of CO2 concentrations showed a decrease in CO2 concentration from the surface (~ 390 ppmv) to the bottom of the cells (~ 100 ppmv). At the same time, the carbon content in the weathered residues increased and the mineralogical analyses revealed precipitation of several magnesium carbonates such as hydromagnesite. These observations indicate that passive mineral carbonation of the mining residues is occurring within the experimental cells, for which three potential sources of CO2 can be identified : (1) the atmosphere, (2) the CO2(g) produced from organic matter oxydation, and (3) CO2(g) produced from carbonate dissolution. The isotopic compositions of CO2(g) and newly formed carbonates were measured. Using these isotopic compositions it was possible to demonstrate that dissolution of CO2(g) in interstitial water limits the sequestration capacity and that atmospheric CO2 is the main source of the CO2 sequestered. Despite the differences between the two experimental cells the same processes control CO2 sequestration. A conceptual model of the carbon mineralization reactions, including evolution of the isotopic compositions, is proposed. The leachate water sampled at the bottom of the experimental cells, between May and November since 2011, is characterized by an alkaline pH (~9.5), a high alkalinity (~90 to ~750 mg/L CaCO3) and a high concentration of magnesium (~50 at ~750 mg/L). This composition is consistent with weathering of ultramafic rocks in a system open to CO2. Since 2012, the chemical composition of the leachate water was evolved seasonnaly. These seasonal variations are explained by: (1) recharge and temeprature variations over the year and (2) increased carbonate precipitation between May and July. The seasonal decrease of alkalinity and magnesium concentrations, caused by increased carbonate precipitation, induces undersaturation of carbonate minerals. Therefore carbonate precipitation self-limits carbon sequestration through a negative feed-back loop. Since 2011, an estimated 13 kg of atmospheric CO2 was sequestered in the milling residues from EC-2, which corresponds to a mean rate of 1,4 (+/- 0.3) kgCO2/tonne/year. Using this mean rate, during the mining operation the milling residues will sequester about 21 kt of atmospheric CO2 each year, which will represents one quarter of the 127,700 tonnes of CO2 emitted. Using MIN3P, a numerical model which allow to simulate multi-component and multiphase reactive transport in unsaturated porous media, the carbon mineralization reactions were simulated in 1D at the center of cell EC-2. The data collected during the 4 years of monitoring were used to calibrate the numerical model. However, none of the simulations allowed to reproduce the evolution of the leachate water geochemistry and the CO2 concentrations observed in the experimental cell. Several simplifications of the conceptual model could explain the differences with the observed data.

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Maillard, Émilie. "Impacts à moyen terme (20 ans) de traitements sylvicoles intensifs sur la séquestration et la stabilité du carbone du sol." Master's thesis, Université Laval, 2009. http://hdl.handle.net/20.500.11794/20734.

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Abstract:

Cette étude, menée dans une plantation de pins blancs (Pinus strobus L.) et d'épinettes blanches (Picea glauca) à la forêt de recherche de Petawawa (Ontario, Canada), avait pour objectif de déterminer les impacts à moyen terme (20 ans) du scalpage, de la fertilisation, de l'application d'un phytocide et des essences forestières sur les réserves et la stabilité du carbone du sol. Vingt ans après traitement, le scalpage a réduit significativement le contenu en carbone dans l'horizon organique. Cette diminution s'accompagnait d'une augmentation significative de la proportion de carbone labile même si le contenu en carbone labile restait finalement inférieur sur les parcelles scalpées. Dans le sol minéral, la fertilisation a pu améliorer la reconstitution des réserves de carbone des parcelles scalpées. Une diminution du contenu en carbone du sol minéral a été observée avec l'application du phytocide. Les essences forestières n'ont eu aucun effet sur le contenu en carbone.

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Fontaine, Florian. "Composites à matrice carbone-oxyde et carbone-nitrure : thermodynamique de l'élaboration et son impact sur les propriétés physico-chimiques, thermiques et mécaniques des composites." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14217/document.

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Abstract:

Les composites carbone/carbone présentent de propriétés thermomécaniques à hautes températures qui les rendent particulièrement adaptés à l’ablation ou à la friction. Leur sensibilité à l’oxydation dès 400°C a conduit à envisager leur dopage en éléments réfractaires inoxydables ou à température d’oxydation élevée. Le procédé sol-gel a permis d’introduire environ 1 % volumique d’oxyde ou de nitrure de titane ou d’aluminium dans leur matrice. Les nitrures sont obtenus par nitruration carbothermique des films d’oxydes. Deux types de sols ont été utilisés : des sols « standard » et des sols enrichis en saccharose. Le saccharose est ajouté pour prévenir la consommation du pyrocarbone lors de la nitruration. Il a par ailleurs une influence sur l’avancement de la nitruration. Les composites chargés sont ensuite densifiés par voie gazeuse, ce qui induit des transformations de phases prévues par la thermodynamique : les films de nitrure de titane sont partiellement carburés (formation de carbonitrure), et les films d’oxyde de titane sont réduits (formation d’oxycarbure). Les dépôts à base d’aluminium sont plus stables et ne subissent aucune transformation. La diffusivité thermique des composites réalisés est faiblement impactée par les charges introduites, alors que les résistances en traction/compression sont sensiblement augmentées. Par ailleurs, une rigidification des composites est observée. Leur cinétique d’oxydation est ralentie. Les composites enrichis en alumine et nitrure d’aluminium présentent des vitesses de perte de masse divisées par 2 par rapport à la référence C/C. Toutes ces propriétés sont liées directement ou non à la composition des sols, et plus particulièrement à sa teneur en saccharose. Il a en effet été montré que les sols qui en contiennent ont tendance à gélifier en surface du composite, ce qui gêne la diffusion des gaz précurseurs au cœur du composite lors de la densification. La porosité finale s’en trouve modifiée. Cette dernière a une influence non négligeable sur le comportement en compression, la diffusivité thermique et la cinétique d’oxydation des composites élaborés
Carbon/carbon composites exhibit excellent mechanical and thermal properties at high temperature that make them espe-cially suitable for ablation or friction pieces. Their sensitivity toward oxidation above 400°C has lead to the will of doping them with refractory ceramics that are nonoxidizable or with a high oxidation temperature. The sol-gel process allowed to introduce 1 % in volume of titanium or aluminum oxide or nitride in the matrix. Nitrides are obtained by carbothermal nitridation of the oxide films. Two types of sols were used: the “standard” ones and those with extra sucrose. Sucrose is added to prevent pyrocarbon consumption during the nitridation. Furthermore, it was shown that it has an impact on the nitridation rate. Charged composites are then densified by Chemical Vapor Infiltration, which induces phases transforma-tions that were predicted by thermodynamics: titanium nitride films are partially carburized (formation of titanium carbonitride) and titanium dioxide films are reduced (formation of titanium oxycarbide). Aluminum-based films are more stable and don’t undergo any transformation. Thermal diffusivity of the as-synthesized composites is not much modified by the addition of these ceramics while the tensile and compressive strength are slightly increased. By the way, composites are hardened. Their oxidation kinetics is slowed down. Aluminum-rich composites exhibit a weight loss divided by two compared to the C/C reference. All those properties are directly, or not, linked to the composition of the sols, in particular to their sucrose content. Indeed, it was shown that sucrose-containing sols rather jellify on the surface of the composite, thus preventing the diffusion of precursor gases to the heart of the pieces. The final porosity is then modified. The porosity has an important impact on the compressive strength, thermal diffusivity and oxidation kinetics of the synthesized composites

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Dissertations / Theses on the topic 'Minéralisation du carbone du sol'

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