Rozprawy doktorskie: „Sols – Teneur en carbone – Évaluation”

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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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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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Kanari, Eva. "Understand and use the estimation of soil organic carbon persistence by Rock-Eval® thermal analysis". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS037.

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A la croisée de la terre solide et de l'atmosphère, les sols forment le plus grand réservoir terrestre de carbone organique, contenant deux fois plus de carbone que l'atmosphère et la végétation réunies, et constituant un contrôle majeur sur le flux des gaz à effet de serre. En outre, le carbone organique des sols (COS) est essentiel pour leur santé et fertilité, ainsi que pour la qualité de l'eau. La précision de l'outil le plus précieux dont nous disposons pour prédire l'évolution de ce réservoir, les modèles de dynamique du COS, est limitée par notre capacité à estimer la proportion du COS qui persistera sur le long terme. Cette quantité importante de carbone présente dans les sols depuis des siècles ou des millénaires, considérée comme « stable », peut varier fortement d'un endroit à l'autre. L'ambition de ma thèse était d’explorer une nouvelle approche basée sur l'analyse thermique et l’apprentissage automatique, pour caractériser le COS, estimer la proportion du carbone « stable » dans les échantillons de sol et ensuite utiliser cette nouvelle information pour améliorer la précision des modèles de dynamique du COS. Dans un deuxième temps, je me suis concentrée sur la technique de l'analyse thermique pour comprendre mieux les informations qu'elle offre, à la base des expériences modèles en laboratoire. Enfin, les résultats principaux de ma thèse consistent en une approche opérationnelle améliorant la précision des modèles du COS avec une valeur claire et significative pour une gestion « intelligente » des sols et, en des nouveaux aperçus sur le principe de fonctionnement, les limites et les possibilités de la technique d'analyse thermique au cœur de cette approche
Soils store twice the amount of carbon that is found in atmosphere and vegetation combined. They act as a buffer between solid earth and atmosphere and exercise a major control on the atmospheric concentration of CO2 through the release or sink of greenhouse gases. Organic carbon in soils in the form of organic matter is essential to soil health and fertility, to nutrient availability and water quality. The performance of the most valuable tool at our disposal for understanding and predicting the evolution of this reservoir, soil organic carbon (SOC) dynamics models, is currently limited by a missing key: the ability to estimate the proportion of SOC that will remain unchanged over projection-relevant timescales. This important amount of carbon present in soils for centuries or millennia, and therefore considered “stable”, can vary greatly from one location to another. The goal of my thesis was to explore a new approach based on thermal analysis and machine learning, to characterise SOC, estimate the proportion of “stable” carbon in soil samples, and use this information to improve the accuracy of SOC dynamics models. In a second step, I focused on the thermal analysis technique in the heart of this approach to understand better the important information it offers, based on model laboratory experiments. Finally, the main results of my thesis consist of a complete and validated operational approach improving the accuracy of SOC models with a clear and significant value for “climate-smart” soil management, while the experimental part offers new insights into the working principle, limitations and possibilities of the thermal analysis technique at the heart of this approach

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Paul-Delmas, Isabelle. "Caractérisation physico-chimique et évaluation de l'efficacité agronomique de phosphates bruts ou partiellement acidifiés provenant d'Afrique de l'Ouest". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10405.

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Scheiner, Javier David. "Spéciation du carbone, de l'azote et du phosphore de différentes boues de stations d'épuration au cours de leurs incubations contrölées dans deux types de sol". Toulouse, INPT, 2005. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000379/.

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La caractérisation des particularités des boues de station d'épuration des eaux et la problématique agro-économique et environnementale liée à leur élimination, ont constitué les motivations principales de ce travail. La première partie de ce travail est destinée à mesurer la qualité du carbone des boues, à évaluer sa vitesse de dégradation et à établir des relations entre la qualité de la matière organique et sa dégradation afin d'expliquer et de prévoir le comportement du carbone des boues dans deux sols fréquemment répandus dans la région du Midi-Pyrénées. Dans une seconde partie, la vitesse de minéralisation de l'azote des boues a été déterminée, ainsi que son potentiel de volatilisation. Afin de conclure l'étude sur le carbone et l'azote, l'effet de la taille des particules sur la dynamique de dégradation a été évalué. [. . . ]

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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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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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Trinsoutrot-Gattin, Isabelle. "Influence de la qualité biochimique et de la teneur en azote de résidus de colza (Brassica napus L) sur les biotransformations du carbone et de l'azote au cours de leur décomposition dans le sol". Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10070.

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Le travail a porte sur l'etude de l'effet de la qualite biochimique et de la teneur en azote des residus issus de cultures de colza sur les flux de carbone et d'azote impliques au cours de leur decomposition dans le sol. L'etude a tout d'abord permis d'evaluer la pertinence de methodes proximales (fractionnement van soest, pyroanalyse a programmation de temperature) et spectroscopiques (infrarouge a transformee de fourier, rmn) pour definir la composition biochimique des residus ou suivre son evolution au cours de la decomposition dans le sol. Des relations statistiques ont ensuite ete etablies entre le devenir du carbone et de l'azote de differents residus de cultures (plantes entieres ou des organes issus de colza, luzerne, pois, soja, orge, ble et mais) et leurs caracteristiques biochimiques (teneurs en azote organique, carbone soluble a l'eau a 20\c et polyphenols solubles ; fractions composes solubles, cellulose, hemicelluloses et lignine definies par la methode van soest). L'influence de la qualite et celle de la teneur en azote des residus vegetaux sur ces flux nets d'azote ont ete explicitees par la quantification des processus bruts d'organisation et de mineralisation de l'azote en utilisant un marquage isotopique des residus au carbone 13 et a l'azote 15. Enfin, la decomposition de residus de colza a ete etudiee au champ au moyen de 2 dispositifs experimentaux (parcelles et cylindres remplis de sol remanie implantes dans le sol) en utilisant une approche couplee des dynamiques du carbone et de l'azote.

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Rogeon, Hervé. "Influence de la gestion des sols sur la structure et la dynamique du carbone organique". Poitiers, 2010. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2010/Rogeon-Herve/2010-Rogeon-Herve-These.pdf.

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Ce travail s'inscrit dans la lutte contre les changements climatiques et plus particulièrement la réduction de la concentration en CO2 atmosphérique. L'objectif est de comprendre les mécanismes de stabilisation du carbone dans les horizons profonds des sols. L'influence de la végétation, des minéraux et d'un apport de matière organique anthropique (compost) sur la dynamique du carbone a aussi été étudiée. Quatre sols représentatifs des principaux modes d'occupation (prairie, forêt et culture) ont été caractérisés. Dans les sols sous prairie et sous forêt, les apports de matière organique fraîche étant limités en profondeur, la quantité de matière organique diminue tout en devenant plus réfractaire. Son taux reste cependant élevé ce qui est probablement lié à la forte quantité d'argiles et à la diminution de l'activité biologique. Les différents modes d'occupation influencent la quantité de matière organique mais modifient peu sa qualité. En effet, si les taux de carbone et les quantités de lipides sont plus importants dans les sols cultivés que dans les sols à végétation permanente, l'étude structurale de la matière organique révèle peu de différences. Enfin, l'étude de la matière organique associée aux minéraux a montré un remaniement bactérien plus important dans les fractions granulométriques les plus fines. L'apport de matière organique sur un sol cultivé modifie l'activité biologique et entraîne une amélioration de la stabilité structurale. Le changement de répartition des différentes formes de matière organique associé à la présence de marqueurs moléculaires du compost dans les lipides et les substances humiques montre une incorporation du carbone exogène
Carbon dioxide sequestration in plant and carbon storage in soil and biomass could be considered as a complementary solution against the increase in concentration of gases responsible for climate change. The aim of this work is to understand the mechanisms of organic matter stabilization in the deepest horizons of soils. The influence of landuse, minerals and amendment with organic matter (compost) on the carbon dynamic has been studied. Four soils representing different landuses (grassland, forest and arable soil) were characterized. The organic matter decreases in amount with depth and becomes more refractory. The relatively high amount of organic matter in deep horizons is probably related to the strong presence of clays and to the low biological activity. The different vegetations seem to influence strongly the quantity of soil organic carbon while affecting slightly its quality. Indeed, the structural study of organic matter shows weak differences whereas the amount of carbon and lipids are more important in arable soil. The study of organomineral associations revealed that the bacterial contribution is more important in fine fractions. Amendment with organic matter of an arable soil affects the biological activity and improves its structural stability. The distribution of the different forms of organic matter has been modified and the presence of molecules originating from the compost in lipids and humic substances show an incorporation of exogenous carbon

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Dembélé, Oupré Claude. "Dynamique de l’azote et du carbone lors de la décomposition de trois légumineuses utilisées comme cultures de couverture". Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/40302.

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Les couvertures de couverture (CC) sont des plantes utilisées périodiquement pour couvrir le sol et qui sont ensuite enfouies dans le sol pour enrichir celui-ci par l’augmentation de la quantité de matière organique à la suite d’un retour de résidus végétaux. Cette utilisation se fait généralement de deux façons : semées après ou avant la culture principale (en dérobée) ou semées en même temps que la culture principale (en intercalaire). Ce projet de recherche avait pour objectif général de déterminer l’effet des espèces de CC et des parties végétales (racines et parties aériennes) sur la décomposition de ces plantes enfouies dans le sol. Dans une expérience factorielle en tiroirs de 3 x 2 x 6 avec quatre blocs aléatoires complets, les parties aériennes et racinaires de trois espèces de CC dont le pois fourrager (Pisum sativum L.), le trèfle rouge (Trifolium pratense L.) et la vesce commune (Vicia sativa L.) ont été enfouies dans le sol, par la technique des sacs de résidus. Des sacs ont été prélevés à 0, 10, 20, 30, 60 et 90 jours après placement au champ. Initialement, la partie racinaire de la vesce commune était la plus riche en azote (N) tandis que la partie aérienne du trèfle rouge était la plus riche en N. Nos résultats démontrent que l’azote contenu dans les racines des CC se libère plus lentement que celui des parties aériennes. Le trèfle rouge est l’espèce qui s’est décomposée le plus rapidement. Après 90 jours de décomposition, il ne restait que 20 % et 11 % de la biomasse initiale pour le pois fourrager et la vesce commune, et le trèfle rouge, respectivement. La partie racinaire des CC était plus riche en N que leur partie aérienne. Nous n’avons pas trouvé de corrélation entre la biomasse et les paramètres de qualité des CC (N, carbone (C), C:N).

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Néel, Catherine. "Modélisation couplée du transfert et des transformations de l'azote : paramétrisation et évaluation d'un modèle en sol nu". Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066308.

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La maitrise des pertes de nitrate associees aux systemes agricoles necessite la prediction precise de l'evolution des transformations et des transferts du nitrate dans le sol. Dans cet objectif, nous proposons un modele dynamique et mecaniste couplant les transferts d'eau, de solutes et d'energie avec les transformations biologiques du carbone et de l'azote. Ce travail consiste a parametrer et evaluer le modele. Une experimentation in situ a ete conduite en sol nu, de septembre 1993 a octobre 1994, pour mesurer les variables necessaires au fonctionnement et a l'evaluation du modele. Ces mesures ont ete effectuees entre 0 et 150 cm, sur quelques metres carres et pour deux traitements: avec ou sans incorporation de paille de ble. Les parametres physiques et biologiques du modele sont determines independamment de l'experience de validation. La temperature du sol, le rayonnement net et les transformations biologiques (mineralisation du carbone, mineralisation et organisation brutes de l'azote) sont simules de maniere satisfaisante pour toute l'annee de mesure. Des desaccords entre observations et simulations apparaissent en ete et en hiver pour les potentiels hydriques et les teneurs en eau. Ils sont attribues a l'existence d'un mulch a la surface et aux ecoulements preferentiels. Ces ecoulements ont ete clairement mis en evidence par un tracage cl#--#1#5no#3#-. L'evolution du nitrate est bien simulee pour les 90 premiers centimetres de sol. Plus en profondeur, le modele surestime les quantites de solutes au printemps et en ete. Le modele sous-estime en fait le drainage durant ces periodes. Nous pouvons conclure que l'amelioration du modele requiert surtout une meilleure description des transferts de masses. Il parait notamment necessaire de prendre en compte les ecoulements preferentiels et l'evolution de l'etat de surface du sol

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Jreich, Rana. "Distribution verticale du carbone dans les sols - Analyse bayésienne des profils des teneurs en carbone et de C14". Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV060.

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Le réchauffement climatique est un problème majeur pour le monde scientifique et les sociétés. La concentration de dioxyde de carbone a augmenté de 45% depuis la période préindustrielle (Harris, 2010), conséquence des activités humaines déséquilibrant le cycle du carbone mondial. Cela se traduit par un réchauffement de la planète avec des impacts dramatiques sur la terre et encore plus pour les populations fragiles.Parmi les solutions d'atténuation, une meilleure utilisation du sol est proposée. En effet, les sols ont la plus grande capacité d'échange de carbone avec l'atmosphère et renferment un stock important de carbone. Une augmentation minime du stock de carbone du sol, les échanges de carbone entre l'atmosphère et le sol plus favorables à la séquestration du carbone dans le sol compenseraient les émissions de carbone provenant de la combustion des combustibles fossiles. Cependant, la dynamique du carbone dans le sol souffre encore de connaissances insuffisantes. Il subsiste alors une grande incertitude quant à la réponse du carbone du sol aux changements climatiques et aux changements d'affectation des terres.Plusieurs modèles mécanistiques ont été développés pour mieux comprendre la dynamique du carbone du sol. Cependant, ces modèles mécanistes ont encore une vue incomplète des processus physiques affectant la matière organique (MO) du sol. Il faudra beaucoup de temps pour obtenir un modèle complet et à jour de la dynamique des sols.Dans ma thèse, nous avons proposé un modèle statistique bayésien visant à décrire la dynamique verticale du carbone du sol. Cela se fait grâce à la modélisation du carbone organique du sol et aussi des données radiocarbone, car elles illustrent le temps de séjour de la MO et donc la dynamique du carbone du sol. Cette approche statistique visait à mieux représenter les incertitudes sur la dynamique du carbone du sol et quantifier les effets des facteurs climatiques et environnementaux sur le carbone des sols superficiels et profonds.Cette méta-analyse a été réalisée sur une base de données de 344 profils, collectés à partir de 87 articles scientifiques et archéologiques et paléoclimatologiques, sous différentes conditions climatiques et environnementales.Un modèle non linéaire hiérarchique avec effets aléatoires a été proposé pour modéliser la dynamique verticale du radiocarbone en fonction de la profondeur. Les techniques de sélection bayésiennes, récemment publiées, ont été appliquées aux couches latentes de notre modèle, elles-mêmes liées par une relation linéaire aux facteurs climatiques et environnementaux. Le Bayesian Group Lasso, le Bayesian Sparse Group Selection(BSGS) et le Bayesian Effect Fusion(BEF) ont été testés pour identifier les principaux prédicteurs explicatifs catégoriels et le Stochastic Search Variable Selection pour identifier les prédicteurs explicatifs numériques influents. Une comparaison de ces techniques bayésiennes a été effectuée sur la base des critères de sélection du modèle bayésien pour spécifier quel modèle a le meilleur pouvoir prédictif En plus de la sélection de prédicteurs catégoriels, le BSGS permet de formuler une probabilité d'inclusion a posteriori pour chaque niveau dans les prédicteurs catégoriels comme type de sol et type d'écosystème. En outre, le BEF a permis de fusionner les types de sol et les types d’écosystèmes qui, selon le BEF, sont supposés avoir les mêmes effets sur nos réponses d’intérêts que la réponse du radiocarbone du sol arable.L'application de ces techniques a permis de prédire, en moyenne et au niveau mondial, la dynamique verticale du radiocarbone dans le cas d'une augmentation de température et de changement d’usage des sols. Par exemple, nous avons étudié l'impact de la déforestation des forêts tropicales et leur remplacement par des terres cultivées sur la dynamique du carbone du sol. La même analyse statistique a également été effectuée pour mieux comprendre la dynamique verticale de la teneur en carbone du sol
Global warming is a major issue for both the scientific world and societies. The concentration of carbon dioxide has increased by 45% since the pre-industrial era (Harris, 2010) as a consequence of human activities, unbalancing the global carbon cycle. This results in global warming with dramatic impacts on the Earth, particularly for fragile populations.Amongst mitigation solutions, a better use of soil is proposed. Soils have the largest capacity of carbon exchanges with the atmosphere and contain a large stock of carbon. A tiny increase in this soil carbon stock and in carbon exchanges between atmosphere and soil would be more favorable to soil carbon sequestration and would compensate for carbon emissios from burning fossil fuel. However, soil carbon dynamics still suffers from insufficient knowledge. There remains therefore a huge uncertainty about the soil carbon response to climate and land-use changes.While several mechanistic models have been developed to better understand the dynamics of soil carbon, they provide an incomplete view of the physical processes affecting soil organic matter (OM). It will be long before a complete and updated soil dynamics model becomes available.In my thesis, I propose a Bayesian statistical model aiming at describing the vertical dynamics of soil carbon. This is done thanks to the modeling of both soil organic carbon and of radiocarbon data as they illustrate the residence time of organic matter and thus the soil carbon dynamics. The purpose of this statistical approach was to better represent the uncertainties on soil carbon dynamics and to quantify the effects of climatic and environmental factors on both surface and deep soil carbon.This meta-analysis was performed on a database of 344 profiles, collected from 87 soil science papers and the literature in archeology and paleoclimatology, under different climate conditions (temperature, precipitation, etc.) and environments (soil type and type of ecosystem).A hierarchical non-linear model with random effects was proposed to model the vertical dynamics of radiocarbon as a function of depth. Bayesian selection techniques, recently published, were applied to the latent layers of the model, which in turn are linked by a linear relationship to the climatic and environmental factors. The Bayesian Group Lasso with Spike and Slab Prior (BGL-SS), the Bayesian Sparse Group Selection (BSGS) and the Bayesian Effect Fusion model-based clustering (BEF) were tested to identify the significant categorical explanatory predictors (soil type, ecosystem type) and the Stochastic Search Variable Selection method to identify the influential numerical explanatory predictors. A comparison of these Bayesian techniques was made based on the Bayesian model selection criteria (the DIC (Deviance Information Criterion), the Posterior Predictive Check, etc.) to specify which model has the best predictive and adjustment power of the database profiles. In addition to selecting categorical predictors, the BSGS allows the formulation of an a posteriori inclusion probability for each level within the categorical predictors such as soil type and ecosystem type (9 soil types and 6 ecosystem types were considered in our study). Furthermore, the BEF made it possible to merge the types of soil as well as the types of ecosystem, which according to the BEF, are considered to have the same effects on the responses of interest here, such as the response of the topsoil radiocarbon.The application of these techniques allowed us to predict, on average and on a global level, the vertical dynamics of the radiocarbon in the case of a temperature increase of 1, 1.5 and 2 °C, and in the case of a change in vegetation cover. For example, we studied the impact of deforesting tropical forests and replacing them by cultivated land on soil carbon dynamics. The same statistical analysis was also done to better understand the vertical dynamics of soil carbon content

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Marone, Diatta. "Étude du potentiel de stock de carbone d’espèces agroforestières et de leurs traits fonctionnels en lien avec les systèmes d’utilisation des terres au Sénégal". Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25721.

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En Afrique, les technologies agroforestières jouent un rôle socio-économique majeur, mais leur potentiel à contribuer aux stocks de carbone, ainsi que celui de leurs espèces ligneuses est encore peu connu. De même, la réponse de leurs espèces ligneuses aux changements de l’environnement n’est pas documentée. Nous avons mesuré le stock de carbone de cinq espèces ligneuses locales (Acacia raddiana, Balanites aegyptiaca, Euphorbia balsamifera, Faidherbia albida et Neocarya macrophylla) et le stock sol-plante de trois technologies agroforestières (jachère, parc arboré et parcours naturel) selon trois textures contrastantes de sol (argileux, sableux et sablo-limoneux). Nous avons évalué le profil de développement racinaire (RDD) et la longueur spécifique racinaire (SRL) des espèces sous ces mêmes conditions. La variation intraspécifique des traits foliaires (surface spécifique foliaire (SLA); contenu en matière sèche (LDMC); contenu en carbone et en azote (LCC, LNC)); SRL; contenu en carbone et en azote des racines (RCC; RNC)) a été étudiée selon la texture du sol et les trois saisons : saison des pluies (SP), saison sèche chaude (SSC), saison sèche fraîche (SSF). Le carbone de la biomasse a été plus élevé dans les sols sableux, tandis que les sols argileux ont présenté les plus importants stocks de carbone du sol. Le carbone du système sol-plante a été plus élevé dans les jachères. La RDD n’a pas varié entre texture de sol et entre technologie agroforestière et un maximum de biomasse a été observé entre 40 et 60 cm de profondeur. La SRL a été plus élevée dans les parcs arborés, les parcours naturels, les sols sableux, plus pauvres en matière organique et la SSC, période la plus stressante. Les sempervirentes ont montré en général une plus grande variabilité des traits en réponse au sol et aux saisons. La variabilité intraspécifique de la SLA a été plus élevée en SSC, tandis que l’inverse a été observé pour la SRL. Pendant la SP, une corrélation positive a été notée entre SLA et SRL. Des jachères de courtes durées enrichies de sempevirentes et de décidues fixatrices d’azote contribueraient à accroitre le stock de carbone des terres dégradées des Niayes.
In Africa, agroforestry technologies play a major socio-economic role, but their potential and that of the principal woody species to contribute to carbon stocks is still poorly understood. As well, the potential of these species to respond to a changing environment is poorly documented. We measured the carbon stock of five local tree species (Acacia raddiana, Balanites aegyptiaca, Euphorbia balsamifera, Faidherbia albida and Neocarya macrophylla) and soil-plant carbon storage associated with three agroforestry technologies (fallow, park land, and rangeland) in three contrasting soil textures (clay, sandy and sandy loam). We evaluated the root depth distribution profile (RDD) and the specific root length (SRL) of these species under these conditions. Intraspecific variation in leaf traits (specific leaf area (SLA); leaf dry matter content (LDMC); leaf carbon and nitrogen content (LCC LNC); SRL, root carbon and nitrogen content (RCC, RNC) ) of these species was also investigated in three soil textures and over three seasons: rainy season (SP), hot dry season (SSC), and cool dry season (SSF). The carbon stored in biomass was higher in sandy soils, while clay soil showed the highest soil carbon stocks. Carbon stored in the soil-plant system was highest in fallow, compared to park land and to rangeland. The RDD did not change with either soil texture or agroforestry technology, and a maximum of root biomass was consistently observed between 40 and 60 cm deep. The SRL was higher in park lands, rangelands and sandy soils, with low soil organic matter, and in the SSC, the most stressful season. Evergreen species generally showed greater variability of traits in response to soil texture and season. Intraspecific variability of SLA was higher in SSC, while the opposite was observed for the SRL. During the SP, a positive correlation was noted between SLA and SRL. Short periods of fallow enriched by evergreen and deciduous nitrogen fixing species would contribute to increase the carbon stocks of degraded lands in these study sites.

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

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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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Forest-Drolet, Julie. "Répartition du carbone et de l’azote des fractions de la matière organique du sol sous différents types de rotations, de travail de sol et de sources fertilisantes dans le nord du Québec : effets à long terme". Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66701.

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L’objectif de cette étude était d’évaluer les effets à long terme (28 ans) de huit itinéraires agronomiques sur les stocks de carbone organique du sol (COS) et d’azote (N) du sol, et leur répartition dans les fractions de la matière organique (MOS) par un fractionnement granulo-densimétrique (fraction légère [MOL] et fractions lourdes > 53, 53-20, 20-2 et < 2 µm) à deux profondeurs(0-10, 10-30 cm). Le projet, établi en 1989 à Normandin (Québec), consiste en un dispositif en tiroirs à trois facteurs combinant la rotation (monoculture d’orge ou rotation orge grainée-prairie-prairie), le travail du sol (labour ou chisel) et la source fertilisante (engrais minéral ou lisier de bovin). Les résultats ont démontré que les effets de la source fertilisante et du travail de sol sur les stocks de COS et N diffèrent selon la rotation établie. Dans la monoculture d’orge, le chisel a favorisé une accumulation de N en surface alors que l’enfouissement des résidus de cultures par le labour a entrainé des gains de COS et de N en profondeur à la fois dans la fraction légère ainsi que dans les fractions lourdes et fines. Toujours dans la monoculture d’orge, le lisier a enrichi le sol en N dans les10 premiers cm seulement, particulièrement dans les fractions lourdes > 53, 2-20 et < 2 µm. Les mêmes tendances ont été observées dans la rotation orge-prairies, mais les écarts n’étaient pas significatifs, probablement parce que le sol sous prairie était déjà très riche en MOS. À long terme, les itinéraires à prédominance de prairies représentent des systèmes capables d’atteindre de hauts niveaux de MOS, sans égal aux itinéraires composés strictement de cultures annuelles. De ce fait, l’absence d’augmentation significative du COS et du N selon la source fertilisante dans la rotation orge-prairies suggère que l’accumulation de MOS dans le sol soit sujette à saturation.

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Cauwet, Gustave. "Dynamique de la matière organique dans les milieux marin et polyhalins : son rôle dans les processus géochimiques aux interfaces". Perpignan, 1985. http://www.theses.fr/1985PERP1066.

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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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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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Jreich, Rana. "Distribution verticale du carbone dans les sols - Analyse bayésienne des profils des teneurs en carbone et de C14". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV060/document.

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Le réchauffement climatique est un problème majeur pour le monde scientifique et les sociétés. La concentration de dioxyde de carbone a augmenté de 45% depuis la période préindustrielle (Harris, 2010), conséquence des activités humaines déséquilibrant le cycle du carbone mondial. Cela se traduit par un réchauffement de la planète avec des impacts dramatiques sur la terre et encore plus pour les populations fragiles.Parmi les solutions d'atténuation, une meilleure utilisation du sol est proposée. En effet, les sols ont la plus grande capacité d'échange de carbone avec l'atmosphère et renferment un stock important de carbone. Une augmentation minime du stock de carbone du sol, les échanges de carbone entre l'atmosphère et le sol plus favorables à la séquestration du carbone dans le sol compenseraient les émissions de carbone provenant de la combustion des combustibles fossiles. Cependant, la dynamique du carbone dans le sol souffre encore de connaissances insuffisantes. Il subsiste alors une grande incertitude quant à la réponse du carbone du sol aux changements climatiques et aux changements d'affectation des terres.Plusieurs modèles mécanistiques ont été développés pour mieux comprendre la dynamique du carbone du sol. Cependant, ces modèles mécanistes ont encore une vue incomplète des processus physiques affectant la matière organique (MO) du sol. Il faudra beaucoup de temps pour obtenir un modèle complet et à jour de la dynamique des sols.Dans ma thèse, nous avons proposé un modèle statistique bayésien visant à décrire la dynamique verticale du carbone du sol. Cela se fait grâce à la modélisation du carbone organique du sol et aussi des données radiocarbone, car elles illustrent le temps de séjour de la MO et donc la dynamique du carbone du sol. Cette approche statistique visait à mieux représenter les incertitudes sur la dynamique du carbone du sol et quantifier les effets des facteurs climatiques et environnementaux sur le carbone des sols superficiels et profonds.Cette méta-analyse a été réalisée sur une base de données de 344 profils, collectés à partir de 87 articles scientifiques et archéologiques et paléoclimatologiques, sous différentes conditions climatiques et environnementales.Un modèle non linéaire hiérarchique avec effets aléatoires a été proposé pour modéliser la dynamique verticale du radiocarbone en fonction de la profondeur. Les techniques de sélection bayésiennes, récemment publiées, ont été appliquées aux couches latentes de notre modèle, elles-mêmes liées par une relation linéaire aux facteurs climatiques et environnementaux. Le Bayesian Group Lasso, le Bayesian Sparse Group Selection(BSGS) et le Bayesian Effect Fusion(BEF) ont été testés pour identifier les principaux prédicteurs explicatifs catégoriels et le Stochastic Search Variable Selection pour identifier les prédicteurs explicatifs numériques influents. Une comparaison de ces techniques bayésiennes a été effectuée sur la base des critères de sélection du modèle bayésien pour spécifier quel modèle a le meilleur pouvoir prédictif En plus de la sélection de prédicteurs catégoriels, le BSGS permet de formuler une probabilité d'inclusion a posteriori pour chaque niveau dans les prédicteurs catégoriels comme type de sol et type d'écosystème. En outre, le BEF a permis de fusionner les types de sol et les types d’écosystèmes qui, selon le BEF, sont supposés avoir les mêmes effets sur nos réponses d’intérêts que la réponse du radiocarbone du sol arable.L'application de ces techniques a permis de prédire, en moyenne et au niveau mondial, la dynamique verticale du radiocarbone dans le cas d'une augmentation de température et de changement d’usage des sols. Par exemple, nous avons étudié l'impact de la déforestation des forêts tropicales et leur remplacement par des terres cultivées sur la dynamique du carbone du sol. La même analyse statistique a également été effectuée pour mieux comprendre la dynamique verticale de la teneur en carbone du sol
Global warming is a major issue for both the scientific world and societies. The concentration of carbon dioxide has increased by 45% since the pre-industrial era (Harris, 2010) as a consequence of human activities, unbalancing the global carbon cycle. This results in global warming with dramatic impacts on the Earth, particularly for fragile populations.Amongst mitigation solutions, a better use of soil is proposed. Soils have the largest capacity of carbon exchanges with the atmosphere and contain a large stock of carbon. A tiny increase in this soil carbon stock and in carbon exchanges between atmosphere and soil would be more favorable to soil carbon sequestration and would compensate for carbon emissios from burning fossil fuel. However, soil carbon dynamics still suffers from insufficient knowledge. There remains therefore a huge uncertainty about the soil carbon response to climate and land-use changes.While several mechanistic models have been developed to better understand the dynamics of soil carbon, they provide an incomplete view of the physical processes affecting soil organic matter (OM). It will be long before a complete and updated soil dynamics model becomes available.In my thesis, I propose a Bayesian statistical model aiming at describing the vertical dynamics of soil carbon. This is done thanks to the modeling of both soil organic carbon and of radiocarbon data as they illustrate the residence time of organic matter and thus the soil carbon dynamics. The purpose of this statistical approach was to better represent the uncertainties on soil carbon dynamics and to quantify the effects of climatic and environmental factors on both surface and deep soil carbon.This meta-analysis was performed on a database of 344 profiles, collected from 87 soil science papers and the literature in archeology and paleoclimatology, under different climate conditions (temperature, precipitation, etc.) and environments (soil type and type of ecosystem).A hierarchical non-linear model with random effects was proposed to model the vertical dynamics of radiocarbon as a function of depth. Bayesian selection techniques, recently published, were applied to the latent layers of the model, which in turn are linked by a linear relationship to the climatic and environmental factors. The Bayesian Group Lasso with Spike and Slab Prior (BGL-SS), the Bayesian Sparse Group Selection (BSGS) and the Bayesian Effect Fusion model-based clustering (BEF) were tested to identify the significant categorical explanatory predictors (soil type, ecosystem type) and the Stochastic Search Variable Selection method to identify the influential numerical explanatory predictors. A comparison of these Bayesian techniques was made based on the Bayesian model selection criteria (the DIC (Deviance Information Criterion), the Posterior Predictive Check, etc.) to specify which model has the best predictive and adjustment power of the database profiles. In addition to selecting categorical predictors, the BSGS allows the formulation of an a posteriori inclusion probability for each level within the categorical predictors such as soil type and ecosystem type (9 soil types and 6 ecosystem types were considered in our study). Furthermore, the BEF made it possible to merge the types of soil as well as the types of ecosystem, which according to the BEF, are considered to have the same effects on the responses of interest here, such as the response of the topsoil radiocarbon.The application of these techniques allowed us to predict, on average and on a global level, the vertical dynamics of the radiocarbon in the case of a temperature increase of 1, 1.5 and 2 °C, and in the case of a change in vegetation cover. For example, we studied the impact of deforesting tropical forests and replacing them by cultivated land on soil carbon dynamics. The same statistical analysis was also done to better understand the vertical dynamics of soil carbon content

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Gagnon, Mikaël. "Impact de l'avancée des arbustes sur les stocks de carbone des sols d'Umiujaq, Nunavik". Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/34952.

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La respiration microbienne du carbone ancien stocké dans le pergélisol représente une rétroaction positive au réchauffement climatique. Toutefois, l’avancée récente des arbustes dans l’Arctique pourrait en partie compenser ces émissions, compte tenu de leur biomasse supérieure à celle de la végétation de la toundra et à la litière qui s’accumule. Il est cependant difficile de quantifier ce puits de carbone puisque la minéralisation concomitante du carbone ancien rend l’attribution des changements de la teneur en carbone des sols incertaine. Dans cette étude, la contribution des arbustes au réservoir de carbone terrestre est quantifiée dans un site au Nunavik, pour lequel les teneurs en carbone ancien des sols sont parmi les plus faibles de la région Arctique. Nous rapportons que l’avancée des arbustes Betula gladulosa Michx. dans la toundra lichénique augmente les stocks de carbone terrestre de 3.9 ± 1.3 kg m-2. Dans les milieux plus humides, les arbustes massifs et le remplacement des lichens par des mousses ont induit un gain de 6.6 ± 3.6 kg m-2 de carbone. Le puits de carbone issu de l’avancée des arbustes dans la région d’étude de 1994 à 2010 est estimé à 2.4 ± 0.8 Gg. Des études par pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (pyGCMS) démontrent que l’avancée des arbustes modifie la nature chimique du réservoir de carbone des sols. Deux biomarqueurs potentiels ont ensuite été étudiés par pyGCMS, l’acide usnique et l’acide bétulinique, dans le but de développer une méthode pour comparer la labilité de la MO des sols de la toundra de lichens à celle de la toundra arbustive de la région. Notre étude sur l’avancée des arbustes à Umiujaq indique que ce processus peut constituer un puits de carbone. Son intensité à l'échelle de l'Arctique mérite donc des études supplémentaires, mais les données obtenues sur un seul site ne peuvent pas être extrapolées à l'ensemble de l'Arctique pour évaluer si ce puits est susceptible de compenser les émissions de carbone ancien liées au dégel du pergélisol.
The microbial respiration of ancient carbon stored in permafrost represents a positive feedback to climate warming. However, the recent expansion of shrubs in circumpolar latitudes may partly compensate for this carbon release, due to greater biomass and litter inputs than that of tundra vegetation. Quantifying this carbon sink is challenging, as the concomitant mineralization of ancient carbon often renders the attribution of changes in soil carbon stocks uncertain. Here, we measure the contribution of shrubs to the terrestrial carbon reservoir in a Low-Arctic tundra site in Nunavik where soil ancient carbon stocks are among the lowest in the Arctic. We find that the emergence of Betula glandulosa Michx. shrubs increased the terrestrial carbon stocks by 3.9 ± 1.3 kg m-2. Further increases in carbon were mostly found along water tracks, where the more massive shrubs and the replacement of the lichen understory by mosses resulted in an addition of 6.6 ± 3.6 kg m-2 of carbon. From 1994 to 2010, we estimate the carbon sink provided by shrub expansion in our study area to be of 2.4 ± 0.8 Gg. The analysis of soil organic matter (SOM) using pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry (pyGCMS) revealed that this recent shrub expansion has modified the chemical nature of the soil organic carbon (SOC) reservoir. Lastly, two potential biomarkers for shrub and lichen biomass, betulinic acid and usnic acid, were studied using pyGCMS in hopes of developing a method to compare the lability of the various soil carbon pools of the region. This natural case study in Umiujaq shows that shrub expansion represents a carbon sink. However, further studies throughout the Arctic are needed to evaluate the significance of this sink with respect to permafrost ancient carbon emissions, as the result of one local study cannot be extrapolated to the entire Arctic.

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Paul, Alexia. "Dynamique couplée de l’hydrogène et du carbone organiques des sols : approches par isotopes stables pour la prévision du devenir du 3H, 2H, 13C et 14C". Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0068/document.

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Le radiocarbone (14C) et le tritium (3H) sont libérés dans l'environnement de manière naturelle et par les activités nucléaires. Les rejets devant perdurer pendant les prochaines décennies, il est primordial de prévoir leur devenir et leur temps de résidence dans les sols. L'objectif de cette thèse est de proposer une prévision quantitative et une modélisation simple du devenir de 14C et 3H dans les matières organiques du sol (MOS). L'originalité de ce travail est double: nous faisons l'hypothèse que l'incorporation et le devenir des atomes d'hydrogène non-échangeable (HNE) dans le sol sont couplés à la dynamique du carbone; l'approche choisie est le traçage naturel ou artificiel par les isotopes stables 13C et 2H.A travers le traçage naturel par le 13C in situ, nous avons quantifié le carbone récemment incorporé par la végétation sur quelques décennies. Nous avons alors adapté le modèle RothC à la dynamique du C profond des sols. Cela nous a permis de prévoir que 10% du C persisteront pendant plusieurs siècles dans les couches profondes. Les expériences croisées d'incubation de composés marqués en 13C et 2H nous a permis de montrer que l’activité microbienne est le moteur de l’incorporation d’hydrogène de l’eau dans les MOS et nous a permis d'établir la stœchiométrie CH des biotransformations. Ces expérimentations ont permis de proposer un modèle de la dynamique couplée de C et H des MOS à court et moyen terme (décennies). Une méta-analyse des corrélations entre les teneurs en 13C et 14C de sols mondiaux nous a permis de démontrer que l'enrichissement en 13C des MOS peut être expliqué en totalité par le rapport 13C/12C de la végétation dont elles sont issues
Radiocarbon (14C) and tritium (3H) are naturally released into the environment but also through nuclear activities. The releases are expected to persist for the next decades, it is important to predict their fate and their residence time in soils. The objective of this thesis is to propose a quantitative prediction and a simple modeling of the fate of 14C and 3H in soil organic matter (SOM). The originality of this work is twofold: first, we hypothesize that the incorporation and fate of NEH atoms in the soil are coupled to the carbon dynamics. Second, we chose to trace carbon and hydrogen by natural or artificial 13C and 2H tracing.Through natural in situ 13C tracing, we quantified the carbon recently incorporated by vegetation in few decades. Deep horizons contain a large part of this carbon (typically 20 to 30%). We adapted the RothC model to the deep soil C dynamics. This allowed us to predict that 10% of C will persist for several centuries in the deeper layers. The labelling experiments showed that the microbial activity is driving the incorporation of hydrogen from water into SOM, and allowed us to establish the CH stoichiometry of biotransformations. These experiments were a mean to propose a model of the coupled C and H dynamics of the SOM in the short and medium term (decades). The results of this thesis contribute as well to the improvement of the interpretation of natural abundances in 13C and 2H stable isotopes. A meta-analysis of the correlations between the 13C and 14C concentrations of global soils has demonstrated that the 13C enrichment of deep organic matter can be fully explained by the 13C/12C ratio of the vegetation from which they are derived

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Leviel, Bruno. "Évaluation des risques et maîtrise des flux d'azote au niveau d'une parcelle agricole dans la plaine roumaine et bulgare : application aux cultures de mai͏̈s, blé, colza et betterave". Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT021A.

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L'environnement est devenu une préoccupation majeure dans toute l'Europe, particulièrement en ce qui concerne les pollutions agricoles diffuses. Les eaux souterraines mais aussi rivières et mers sont exposées aux flux d'azote et autre composés liés aux productions agricoles, et à leur impact sur les facteurs environnementaux tels la qualité de l'eau potable, la toxicité ou la biodiversité. Pour des raisons économiques, ces questions ne sont pas encore prioritaires en Europe de l'Est. Pourtant, les plaines bulgares et roumaines qui constituent le bassin versant du Danube avec la Mer Noire comme exutoire nécessitent des actions comme ce projet financé par l'UE. L'objectif était de développer et appliquer, dans les conditions de ces pays, une méthodologie spécifique en coopération avec les chercheurs locaux. Les résultats escomptés étaient des recommandations pour l'agriculture locale et le maintien du potentiel de recherche et développement des pays de l'Est partenaires. Des situations types ont été définies à partir d'informations concernant les cultures et sols les plus fréquemment rencontrés. La deuxième étape a été l'utilisation de modèles de cultures pour extrapoler les résultats des situations types à une échelle régionale. Pour cela, une première série d'éxpérimentations a été réalisée pour caler les paramètres des modèles. Une validation in situ des modèles a été faite basée sur des données expérimentales indépendantes. A partir de ces modèles, l'évaluation des risques et l'identification des zones sensibles sera menée pour les itinéraires techniques "propres" adaptés aux particularités des sites. Les résultats sont une estimation des niveaux de risque et la définition de recommandations visant à réduire les pertes d'azote vers les eaux souterraines ou de surface.

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Queyrel, Wilfried. "Modélisation du devenir des pesticides dans les sols à partir d'un modèle agronomique : évaluation sur le long terme". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2014PA066566.pdf.

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Le module de transfert de pesticide PeStics a été intégré au sein du modèle agronomique STICS (Simulateur mulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard) afin de simuler le transfert de pesticides dans les sols agricoles. Par la suite une évaluation sur trois sites expérimentaux a été effectuée. Afin d'étudier le devenir des pesticides à l'échelle du bassin versant de l'Orgeval, des simulations concernant 4 herbicides (l'atrazine, la simazine, l'isoproturon, le chlortoluron) et un métabolite (la DEA) ont été réalisées à l'aide du modèle STICS sur une période de 23 ans (1990-2012) . Les objectifs de ces travaux étaient :i) de mettre en évidence les principaux processus impliqués dans la dissipation et le transfert de pesticides à long terme ; ii) d'évaluer l'influence de la dynamique des stocks en pesticide dans les sols, sur le transport en phase dissoute, vers le reste de l'hydrosystème ; iii) de déterminer les paramètres du modèle les plus sensibles aux pertes par lixiviation sur la période de 1990-2012. Les simulations ont été comparées aux observations disponibles sur le bassin versant. Les résultats mettent en avant la nécessité de prendre en considération la dynamique des stocks restants dans les sols pour comprendre le transfert des pesticides sur le long-terme. Une attention particulière doit également être portée sur les paramètres qui influencent la rétention et la disponibilité des pesticides à la lixiviation. En conclusion, les différences obtenues entre les flux lixiviés simulés pour une culture de blé et de maïs montrent l'intérêt des modèles agronomiques dans la modélisation du devenir des pesticides à l'échelle du bassin versant
A pesticide fate module was implemented in the crop model STICS (SimulateurmulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard) in order to simulate pesticidetransfer in agricultural soils. Then the model has been evaluated with three studysites datasets. In order to study the fate of pesticides at the scale of the Orgeval catchment, simulations of four herbicides (atrazine, simazine,isoproturon chlortoluron) and one metabolite (DEA) were carriedout with the crop model STICS over a 23-year period (1990-2012). The objectives of the study were i) to highlight the main processes implied in pesticide fate and transfer at long-term; ii) to assess the influence of the dynamics of the remaining mass of pesticide in soil on transfer; iii) to determine the most sensitive parameters related to pesticide losses by leaching over a 23-year period.Simulations were compared against available observations at the catchment scale. The findings of the study show that the dynamic of the remaining mass ofpesticide in soil is a relevant issue to understand pesticide dissipation at longterm. Attention must be paid on parameters influencing sorption and availabilityof the pesticide for leaching. To conclude, the significant discrepancies in the simulated pesticide leaching for the two types of crops (maize and wheat) highlight the interest of using a crop model to simulate the fate of pesticides at the catchment scale

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Lavaud, Aurélien. "Extraction et caractérisation de la matière organique soluble des horizons profonds d'un sol arable". Poitiers, 2010. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2010/Lavaud-Aurelien/2010-Lavaud-Aurelien-These.pdf.

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L'augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique due à la combustion des ressources fossiles et à la déforestation est aujourd'hui l'un des grands problèmes environnementaux. Pour stocker du carbone et ainsi diminuer la concentration du CO2 émis par l'activité humaine dans l'atmosphère, il faudrait pouvoir agir sur les puits de carbone situés dans la biosphère continentale. Le plus grand réservoir superficiel de carbone de la biosphère continentale est le sol, qui stocke 1500 Mt de carbone. Le potentiel des sols français à stocker du carbone est actuellement évalué pour l'horizon labouré, i. E. Les premiers 30 cm. Toutefois, des travaux récents ont montré qu'une proportion importante du carbone des sols est stockée dans les horizons B et C. Le rôle précis du carbone organique soluble ou COD (Carbone Organique Dissous) dans la stabilisation et/ ou déstabilisation du carbone des horizons profonds, est indispensable pour pouvoir adapter les modes de gestion des terres et les systèmes de culture afin d'augmenter le stock de carbone dans les sols. Malgré une littérature abondante, les études concernant les COD sont principalement limitées aux sols des écosystèmes forestiers et surtout à l'échelle du laboratoire. Les résultats obtenus n'ont jamais été confirmés sur le terrain. L'objectif général de cette thèse est de mieux définir la proportion des matières organiques hydrosolubles des différents horizons d'un sol arable et préciser leurs principales caractéristiques structurales. Ce travail prend en compte l'importance du mode de pratique cultural et l'impact des périodes de sécheresse prolongées en particulier au niveau des horizons profonds. Différentes techniques analytiques (spectrofluorimétrie, chromatographie d'exclusion de taille, pyrolyse CG/MS, RMN 13C) ont été utilisées sur les eaux collectées au niveau des plaques lysimétriques et des bougies poreuses mais également sur les extraits HPO, TPH et HPI, dans le but de caractériser la MO des horizons profonds en s'appuyant sur des travaux préexistants sur les eaux de surface. Les travaux ont montré que la MO des horizons profonds était caractérisée par une faible aromaticité, une plus faible masse moléculaire et par la présence de composés de type lignines et terpénoïdes
The increase in the atmospheric CO2 concentration due to the combustion of the fossil resources and deforestation is the major environmental problems today. To store carbon and thus to decrease the concentration of CO2 emitted by human activity in the atmosphere, it would be necessary to be able to operate the carbon sinks located in the continental biosphere. The largest carbon surface reservoir of the continental biosphere is the soil, which stores 1500 Mt carbon. The potential of French soil to store carbon is currently being evaluated for the plowed horizon, i. E the first 30 cm. However, recent studies showed that a significant proportion of soil carbon is stored in horizons B and C. The precise role of soluble organic carbon or DOC (Dissolved Organic Carbon) in the stabilization and / or destabilization of carbon deep horizons is indispensable to adapt the methods of land management and cropping systems to increase the stock of carbon in soils. Despite abundant literature, studies on DOC are mainly limited to soils of forest ecosystems and especially in laboratory scale. The results were never confirmed on the ground. The overall objective of this thesis is to better define the proportion of soluble organic matter of different horizons of arable soil and indicate their main structural features. This work takes into account the importance of the mode of cultural practice and the impact of prolonged drought particularly in deep horizons. Different analytical techniques (spectrofluorimetry, chromatography size exclusion, pyrolysis GC / MS, 13C NMR) were used on waters collected at the lysimeter plates and porous candles but also HPO, TPH and HPI extracts, for characterizing the OM of deep horizons, while being based on existing work on surface water. The work showed that the OM of the deep horizons was characterized by low aromaticity, a lower molecular weight and by the presence of compound lignins types and terpenoids

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Legros, Samuel. "Évaluation multi-échelle de l'impact environnemental de l'épandage de lisier de porc sur un sol tropical, île de La Réunion : spéciation et modélisation du comportement du cuivre et du zinc". La Réunion, 2008. http://www.theses.fr/2008LARE0012.

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Au cours de cette thèse nous avons étudié le comportement de Cu et Zn dans un système eau-sol-plante tropical suite à l'épandage de lisier de porc par une approche multi-échelle. À l'échelle de la parcelle expérimentale, nous avons quantifié : (i) le prélèvement de Cu et Zn par le couvert végétal (trainasse Osterdamia pungens) (ii) l'accumulation de Cu et Zn dans le sol, (iii) les flux de Cu et Zn solubles. À l'échelle moléculaire, nous avons étudié la spéciation de Cu et Zn dans le lisier de porc en couplant plusieurs techniques analytiques (MEB, U--XRF, XAS, etc. ). D'abord, nous avons observé une accumulation de Cu et Zn dans le sol respectivement entre 0 et 20 cm et 20 et 60 cm de profondeur. Cette observation a été confirmée par un prélèvement négligeable de Cu et Zn par la Trainasse, et par des flux de Cu et Zn solubles de la parcelle lisier qui sont comparables à ceux de la parcelle témoin. Ces résultats soulignent la très faible mobilité de Cu et Zn. Ensuite, le lisier de porc étant une matrice complexe, nous avons réalisé un fractionnement granulométrique préalablement aux analyses. La majorité de Cu et Zn (respectivement 78 et 75 % de la concentration totale) est retrouvée dans la fraction granulométrique comprise entre 0,45 et 20 um. Dans le lisier de porc, Cu est sous forme de sulfure de Cu (Cu2S) où Cu a un degré d'oxydation I. La spéciation de Zn dans un lisier de porc peut-être décrite sur la base de 3 composantes : 41 % de Zn lié à la matière organique, 39 % d'hydroxyde de Zn et 20 % de sulfure de Zn. Cette spéciation de Cu et Zn dans les lisiers de porc permet de comprendre les résultats obtenus à l'échelle de la parcelle expérimentale
During this thesis we studied Cu and Zn behavior in a tropical water-sol-plante system further to pig slurry spreading by a multi-scale approach. On the experimental plot scale, we quantified : i) the Cu and Zn uptacking by the plant (trainasse osterdamia pungens) ii) the Cu and Zn accumulation in soil, iii) the soluble Cu and Zn flux. On the molecular scale, we studied the Cu and Zn speciation in pig slurry by several analytical techniques combination (SEM, µ-XRF, XAS, etc. ). First, we observed an accumulation of Cu and Zn in soil between 0 and 20 cm and 20 and 60 cm deep respectively. This observation was confirmed by a very weak Cu and Zn uptaking by the Trainasse, and by the fact that soluble Cu and Zn flux in pig slurry plot are comparable to those of the control plot. These results underline the very weak mobility of Cu and Zn. Then, while pig slurry is a complex matrix, we realized a size fractionation before analyses. The majority of Cu and Zn (respectively 78 and 75 % of thé total concentration) is found in thc size fraction between 0. 45 and 20 µm. In pig slurry Cu is under Cu sulfide form (Cu2S) where Cu oxîdation state is I. The Zn speciation in pig slurry can be described on the basis of 3 constituents: 41 % of Zn bound to the organic matter, 39 % of Zn hydroxide and 20 % of Zn sulfide. This Cu and Zn spéciation in pig slurry allows to understand the results obtained on thé experimental plot scale

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Doupoux, Cédric. "Caractérisation et modélisation de la dynamique des stocks de matière organique profonde des sols amazoniens". Thesis, Toulon, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUL0003/document.

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Des résultats récents ont montré que les podzols équatoriaux stockent d’importantes quantités de carbone dans leurs horizons Bh profonds. Cette constatation amène deux questions principales : (1) comment et à quel rythme se sont formés ces sols (2) dans quelle mesure le changement climatique pourrait induire une production par ces sols de carbone atmosphérique susceptible d’impacter le système climatique mondial.Dans ce contexte, nous avons réalisé un modèle qui permet de contraindre les flux de carbone à la fois par les stocks observés et leur âge 14C. En situation suffisamment simplifiée, nous avons établi une relation formelle entre l’évolution des stocks et l’âge 14C de celui-ci. Appliqué aux podzols amazoniens, notre modèle a apporté des résultats nouveaux et inattendus. Il a permis de montrer que ce sont les horizons de surface des aires podzolisées les plus hydromorphes qui sont les plus gros contributeurs de MOD transférée vers le réseau hydrographique et la mer. On observe que la formation des Bh n’est possible qu’en envisageant deux compartiments, rapide et lent. Une estimation basse de leur temps de formation permet de différencier des podzols relativement jeunes (temps de formation de l’ordre de 15 103 - 25 103 ans), développés sur des sédiments Holocènes relativement récents, et des podzols âgés (temps de formation de l’ordre de 180 103 - 290 103 ans), développés sur des sédiments plus anciens. Le taux d’accumulation du carbone dans les podzols étudiés varie de 0,54 à 3,17 gC m-2 an-1, ce qui correspond à une séquestration de carbone de l’ordre de 3 1011 gC an-1, faibles à l’échelle annuelle, mais significative aux échelles géologiques.Les expérimentations de percolation en colonne nous ont permis de montrer la réactivité du Bh et la présence, malgré des rapports C/N très élevés (63 en moyenne), d’une activité bactérienne significative qui modifie la nature de la MOD qui le traverse. Cette dernière a la capacité de transporter Al et Fe sous forme de complexes organo-métalliques, complexes susceptibles de migrer à travers des matériaux très kaolinitiques. Ces résultats participent à la compréhension des transferts de MOD d’origine pédologique dans les nappes profondes.Dans l’hypothèse de l’apparition d’un climat à saisons contrastées, nous avons pu montrer qu’une durée sans pluie de 90 jours après disparition de la nappe perchée ne permettrait pas d’atteindre le point d’entrée d’air par assèchement des horizons superficiels. Néanmoins, dans l’hypothèse d’une entrée d’air, l’extrapolation des taux de minéralisation mesurés expérimentalement en conditions oxiques aboutit à une production de C atmosphérique de l’ordre de 2,0 1014 g de CO2 par an, ce qui peut impliquer une rétroaction positive du système climatique mondial
Recent results have shown that equatorial podzols store large amounts of carbon in their deep Bh horizons. This leads to two main questions: (1) how and at what kinetics these soils were formed, (2) how climate change could induce atmospheric carbon production that could impact the global climate system.In this context, we have developed a model that allows to constrain carbon fluxes both by the observed C stocks and their 14C age. In a sufficiently simplified situation, we have established a formal relationship between the C stock evolution and its 14C age. Applied to Amazonian podzols, our model has brought new and unexpected results. It has been shown that the surface horizons of the most hydromorphic podzolized areas are the largest contributors of MOD transferred to the hydrographic network then to the sea. It is observed that the formation of Bh is only possible by considering two compartments, fast and slow. The estimate of their formation time (low estimate) allowed to differentiate between relatively young podzols (formation time 15 – 25 ky) developed on relatively recent Holocene sediments and old podzols (formation 180 – 290 ky) developed on older sediments. The carbon accumulation rate in the studied podzols ranges from 0.54 to 3.17 gC m-2 y-1, which corresponds to a carbon sequestration around 3 1011 gC an-1, which is significant at the geological scales.Column percolation experiments allowed us to show the reactivity of the Bh material and the presence, despite very high C/N ratios (63 on average), of a significant bacterial activity which modifies the nature of the MOD which percolates through it. This MOD has the capacity to transport Al and Fe in the form of complex organometallic complexes capable of migrating through very kaolinitic materials. These results contribute to the understanding of the transfers of pedologically formed MOD in the deep aquifers.Under the hypothesis of the appearance of a climate with contrasting seasons, we have been able to show that a 90-day period without rain after the disappearance of the perched water-table would not allow to reach the point of entry of air by drying of superficial horizons. Nevertheless, assuming an air entry, the extrapolation of the experimentally measured mineralization rates under oxic conditions results in a production of atmospheric C around 2.0 1014 g of CO2 per year, which may involve a positive feedback from the global climate system

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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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Bonzi, Moussa. "Évaluation et déterminisme du bilan de l'azote en sols cultivés du centre Burkina Faso : étude par traçage isotopique [exposant]15N au cours d'essais en station et en milieu paysan". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2002. http://www.theses.fr/2002INPL057N.

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En zone aride et semi-aride, l'azote est un facteur limitant majeur de la production végétale mais paradoxalement il peut être en excès dans le sol durant certaines périodes du cycle pluviométrique. Notre objectif est la maîtrise des pertes de N au niveau de la parcelle en vue de réduire l'émission de N2O et d'améliorer l'efficacité de l'engrais azoté. Notre démarche consiste (i) à quantifier globalement les pertes en distinguant celles de N engrais, et à étudier les processus majeurs à l'origine de celles-ci: minéralisation, lixiviation, volatilisation et dénitrification (ii) puis à rechercher des indicateurs de fourniture de N par le sol à la plante. Nos expériences sont réalisées en station, en milieu paysan et en laboratoire. Le traceur [exposant]15N permet in situ une approche rationnelle de l'efficacité de l'engrais. On montre l'existence de périodes dans le cycle pluviométrique caractérisées par une nitrification nette négative attribuée à la dénitrification et d'autres caractérisées par un excès de N- NO3- par rapport à la demande de la céréale. Les pertes globales de N évaluées sur une dizaine d'années apparaissent liées positivement d'une part à l'acidification du sol (20 kg ha[exposant]-1an[exposant]-1 dans un sol qui s'acidifie contre 8 dans un sol où l'apport régulier de fumier empêche l'acidification), et d'autre part aux facteurs d'intensification, notamment le chaulage en présence de fumier (68 kg N ha[exposant]-1) et les fortes fumures. Les processus à l'origine de ces pertes globales sont la lixiviation et la dénitrification; la volatilisation affecte principalement l'azote de l'urée. La lixiviation sous sorgho à Saria (isohyète 850 mm), à 90 cm de profondeur, ne dépasse pas 10 kg N ha[exposant]-1 an[exposant]-1. . .

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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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Cardinael, Rémi. "Stockage de carbone et dynamique des matières organiques des sols en agroforesterie sous climat méditerranéen et tempéré". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLA003/document.

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Les systèmes agroforestiers stockent du carbone dans la biomasse des arbres. Cependant leur intérêt ne se limite pas à ce carbone stocké sous forme de bois. En effet, les arbres produisent de grandes quantités de litières, et apportent également du carbone dans les horizons profonds du sol par la mortalité et l’exsudation racinaire. Or, les sols agricoles, ayant de très faibles teneurs en matière organique, ont un potentiel de stockage en carbone bien plus important que les sols forestiers. A ce jour, il n’existe pratiquement pas de travaux permettant d’avoir une estimation de l’impact des arbres agroforestiers sur le carbone du sol. La plupart des études sont en effet menées sur le stockage de carbone dans la biomasse aérienne des arbres. Une étude a ainsi estimé qu’en climat tempéré et pour des densités comprises entre 50 et 100 arbres/ha, le stockage de carbone serait compris entre 1.5 et 4 tC/ha/an, ce qui est très important comparé au potentiel de stockage d’autres systèmes de culture. On se propose donc dans ce travail de contribuer significativement à la connaissance sur les possibilités de stockage de C dans les sols en agroforesterie. Tout d’abord, nous quantifierons les stocks de C dans les parcelles agroforestières et les comparerons aux témoins agricoles. Nous étudierons également l’hétérogénéité spatiale de ces stocks, sous la ligne d’arbres ou sous la culture intercalaire, et ce à différentes profondeurs. Dans un deuxième temps, nous étudierons les entrées de carbone au sol, notamment via la mortalité racinaire des arbres. Puis, nous étudierons les processus liés à la stabilisation de ce carbone dans les horizons profonds du sol. Enfin, nous chercherons à savoir si l’apport de carbone frais dans les horizons du sol ne pourrait pas entraîner une minéralisation d’une partie du carbone stable du sol, phénomène connu sous le nom du priming effect, et qui pourrait jouer un rôle non négligeable dans le bilan de carbone de ces systèmes. La modélisation sera utilisée afin d’estimer le stockage de carbone sur le long terme. L’étude sera menée dans un contexte de système de culture méditerranéen, sur un site expérimental d’exception. L’analyse mécaniste fournira le cadre conceptuel pour la compréhension de la dynamique du C dans d’autres systèmes agroforestiers à l’avenir
Agroforestry is a land use type where trees are associated with crops and/or animals within the same field. This agroecosystem could help mitigating climate change, and also contribute to its adaptation. The goal of this thesis was to evaluate the potential of soil organic carbon storage under agroforestry systems. This study was performped at the oldest experimental site in France, a trial supervised by INRA since 1995, but also at farmers' fields. Soil organic carbon stocks were compared between agroforestry and agricultural plots, down to 2 m soil depth. All organic inputs to the soil were quantified (tree roots, leaf litter, crop roots and residues). The stability of additionnal stored carbon was caracterised with soil organic matter fractionation, and soil incubations. A model of soil organic carbon dynamic was described in order to better undrestand this dynamic in agroforestry, especially in deep soil layers. This study revealed the interest and the potential of agroforestry systems in increasing soil organic carbon stocks, with accumulation rates of 0.09 to 0.46 t C ha -1 yr -1. It also reveals the role of tree rows in this storage, and the importance of carbon inputs from root mortality. However, it raises concerns about the stability of this storage

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Stemmler, Sébastien. "Altération microbienne des minéraux dans les sols hydromorphes : incidence du couplage entre les cycles du carbone et du fer". Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10234.

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Les phénomènes d'altération microbienne ont été étudiés dans 5 sols tropicaux hydromorphes représentatifs de deux toposéquences. Les résultats montrent le rôle fondamental des processus de réduction bactérienne du fer, dans lesquels les activités bactériennes assurent un couplage biodégradation des matières organiques (MO)-réduction/dissolution des formes oxydées du fer. Les activités bactériennes ferri-réductrices sont significatives et importantes dans les sols de pente et en aval (à un degré moindre). En conditions engorgées, les communautés bactériennes autochtones se développent en utilisant les MO des sols comme source de carbone et d'énergie et les transforment en biomasse et composés organiques solubles. Le fer ferrique est utilisé comme accepteur d'électrons, ce qui aboutit à sa réduction en fer ferreux soluble, pouvant être exporté dans les eaux de drainage. Ce processus d'altération apparaît comme un phénomène majeur de l'évolution des sols tropicaux, dans lesquels le fer assure un rôle important de ciment de la structure, pouvant induire une dégradation irréversible des sols le long d'une toposéquence
Microbial weathering phenomenons have been studied in 5 tropical waterlogged soils representing two sequences. The results show the fundamental role of the bacterial iron-reducing processes, where the bacterial activities coupled the biodegradation of organic matter and the reduction-dissolution of oxidised forms of iron. The bacterial ferri-reducing activities are significant and strong in the soils of the slopes and near the swamp (at a minor degree). In waterlogged conditions, the autochthonous bacterial communities grow by using the soil organic matter as carbon and energy sources, and transform them into bacterial biomass and soluble organic compounds. The ferric iron is used as electron acceptor, going to its reduction under the soluble ferrous form, that can be exported in the drainage waters. This weathering process appears to be a major phenomenon of the tropical soil evolution, in which iron plays an important role as cement of the structure, and can induce a non reversible degradation of the soil

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Queyrel, Wilfried. "Modélisation du devenir des pesticides dans les sols à partir d'un modèle agronomique : évaluation sur le long terme". Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066566/document.

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Le module de transfert de pesticide PeStics a été intégré au sein du modèle agronomique STICS (Simulateur mulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard) afin de simuler le transfert de pesticides dans les sols agricoles. Par la suite une évaluation sur trois sites expérimentaux a été effectuée. Afin d'étudier le devenir des pesticides à l'échelle du bassin versant de l'Orgeval, des simulations concernant 4 herbicides (l'atrazine, la simazine, l'isoproturon, le chlortoluron) et un métabolite (la DEA) ont été réalisées à l'aide du modèle STICS sur une période de 23 ans (1990-2012) . Les objectifs de ces travaux étaient :i) de mettre en évidence les principaux processus impliqués dans la dissipation et le transfert de pesticides à long terme ; ii) d'évaluer l'influence de la dynamique des stocks en pesticide dans les sols, sur le transport en phase dissoute, vers le reste de l'hydrosystème ; iii) de déterminer les paramètres du modèle les plus sensibles aux pertes par lixiviation sur la période de 1990-2012. Les simulations ont été comparées aux observations disponibles sur le bassin versant. Les résultats mettent en avant la nécessité de prendre en considération la dynamique des stocks restants dans les sols pour comprendre le transfert des pesticides sur le long-terme. Une attention particulière doit également être portée sur les paramètres qui influencent la rétention et la disponibilité des pesticides à la lixiviation. En conclusion, les différences obtenues entre les flux lixiviés simulés pour une culture de blé et de maïs montrent l'intérêt des modèles agronomiques dans la modélisation du devenir des pesticides à l'échelle du bassin versant
A pesticide fate module was implemented in the crop model STICS (SimulateurmulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard) in order to simulate pesticidetransfer in agricultural soils. Then the model has been evaluated with three studysites datasets. In order to study the fate of pesticides at the scale of the Orgeval catchment, simulations of four herbicides (atrazine, simazine,isoproturon chlortoluron) and one metabolite (DEA) were carriedout with the crop model STICS over a 23-year period (1990-2012). The objectives of the study were i) to highlight the main processes implied in pesticide fate and transfer at long-term; ii) to assess the influence of the dynamics of the remaining mass of pesticide in soil on transfer; iii) to determine the most sensitive parameters related to pesticide losses by leaching over a 23-year period.Simulations were compared against available observations at the catchment scale. The findings of the study show that the dynamic of the remaining mass ofpesticide in soil is a relevant issue to understand pesticide dissipation at longterm. Attention must be paid on parameters influencing sorption and availabilityof the pesticide for leaching. To conclude, the significant discrepancies in the simulated pesticide leaching for the two types of crops (maize and wheat) highlight the interest of using a crop model to simulate the fate of pesticides at the catchment scale

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Bernoux, Martial. "Stocks de carbone des sols de l’Amazonie occidentale et leur dynamique lors de la conversion de la foret en pâturage". Orléans, 1998. http://www.theses.fr/1998ORLE2004.

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L’objectif de ce travail est l'évaluation des stocks de carbone (C) des sols de l’Amazonie occidentale et de leur dynamique lors de la conversion de la foret en pâturage. Le calcul des stocks de c, sur une épaisseur donnée de sol, nécessite la connaissance des teneurs en c et des densités apparentes (DA) pour l'ensemble des horizons considérés. Or, les DA sont très souvent absentes dans les études antérieures, ainsi que les teneurs en C pour certain nombre d'horizons. Il a donc fallu construire des outils permettant leur estimation. La DA a été estimée à l'aide de régressions multiples à partir d'autres caractéristiques édaphiques, pour des données disponibles concernant 323 horizons de sol. Les teneurs en argile et en C sont les meilleurs paramètres pour estimer la DA. Le problème des données manquantes de C est résolu par l'utilisation d'équations de type puissance ou exponentiel pour modéliser la distribution du C avec la profondeur. Les résultats montrent que les deux modèles sont bien adaptes à ces sols. Toutefois, l'intérêt du modèle exponentiel est double : il permet des estimations plus précises ainsi que de valoriser beaucoup plus de données existantes. Les stocks de C ont été calculés pour une région de 334. 000 km2. Les valeurs obtenues s'avèrent être similaires, entre 2100 e 2400 tg C. L'approche géostatistique fournit une valeur de 2220 tg C avec une erreur de 13%, contre 40% pour les approches cartographiques. La dynamique du C est étudiée pour la conversion de la foret en pâturage à l'aide du traçage naturel en 13C et la modélisation selon des modèles à 1 ou 2 compartiments. Le modèle à un compartiment a été retenu car beaucoup plus précis. Il conduit à estimer un temps moyen de résidence (TMR) du C provenant de la foret initiale de 18 ans pour la couche 0-5 cm, et de 56 ans pour celle 20-30 cm. Quant au C introduit par le pâturage, celui-ci possède un TMR de 5 à 6 ans, quelle que soit la couche analysée.

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Miquelajauregui, Graf Yosune. "An integrated model of stand dynamics, soil carbon and fire regime : pplications to boreal ecosystem response to climate change". Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27659.

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Les forêts d'épinettes noires (Picea mariana (Mill.) BSP) contiennent de grandes quantités de carbone stockées dans la biomasse vivante et dans le sol. Les feux de forêt et leur régime (ex. l’intervalle de retour de feu, l’intensité, la saisonnalité et la sévérité) jouent un rôle central dans le stockage et le flux du carbone, en modifiant la distribution et le transfert de carbone. Il y a peu de doute dans la communauté scientifique que le changement climatique provoquera des modifications dans les variables temporelles et spatiales qui contrôlent la fréquence et la sévérité des feux. Un modèle démographique structuré par classes de diamètre a été développé pour simuler le stockage du carbone sous divers régimes de feu. Cette approche intègre l’effet de l’intensité du feu et les mesures de la structure du peuplement sur la sévérité mesurée par la proportion de la mortalité des arbres. Le modèle permet aussi de quantifier et de cartographier les estimations régionales du carbone actuelles et futures pour le domaine bioclimatique de la pessière à mousses du nord du Québec. Les résultats de simulations suggèrent que la sévérité du feu augmente avec l’intensité initiale du feu. La variation de la structure du peuplement est l'un des facteurs qui explique la variation observée dans la sévérité du feu des régions boréales. Nous avons simulé les stocks et fluctuations de carbone sous sept niveaux d’intervalle de retour de feu et deux saisons de feu. Nous avons testé pour un effet de ces paramètres sur la moyenne des stocks de carbone. Les stocks de carbone étaient sensibles aux intervalles entre 60 et 300 ans. Le stock de carbone dans le sol fut plus faible pour les incendies d'été qui se produisaient durant de plus courts IRF. Finalement, les impacts à court terme du changement climatique ont été investigués au cours de quatre périodes climatiques : 1980-2010, 2010-2040, 2040-2070 et 2070-2100. Des cartes d’intervalle de retour du feu historique et futur et des données météorologiques projetées par CanESM2 RCP8.5 ont été utilisées pour simuler la croissance des forêts, le taux de décomposition, le régime du feu et la dynamique du C. Dans nos expériences de simulation, l’accumulation de carbone dans l’écosystème était réduite de 11% d’ici à la fin de 2100. Les forêts d'épinette noire du Québec seraient possiblement en train de perdre leur capacité à séquestrer et à stocker le carbone organique durant les prochaines décennies, à cause des effets du changement climatique sur le régime de feu et la croissance des forêts.
Boreal black spruce forests (Picea mariana (Mill.) BSP) store great amounts of carbon in the living biomass and in the soil. Fire regime characteristics (e.g. fire return interval, fire intensity, fire season and severity) play a central role in the storage and flow of carbon, by modifying the distribution and transfer of material among pools. There is little doubt in the scientific community that climate change will cause changes in the temporal and spatial variables that control the frequency and severity of fires. A demographic diameter-class structured model was developed to simulate boreal carbon storage under different fire regimes. This approach incorporates the effect of fire intensity and stand structure measures to simulate fire severity, measured as the proportion of overstory tree mortality. The model allows quantifying and mapping average regional estimates of current and future carbon stocks for the black spruce-feathermoss bioclimatic domain of northern Québec. Simulation results suggest that fire severity increases with fire the intensity. Stand structure is one of the factors that explains the observed variation in boreal fire severity. We simulated carbon stocks and fluxes under seven levels of fire return interval (FRI) and two fire seasons. We tested for an effect of these parameters on average carbon stocks. Carbon stocks were sensitive to IRF's between 60 and 300 years. Soil C stocks were lower for summer fires that occurred during shorter IRF. Finally, we investigated the short-term impacts of climate change under four climatic periods: 1980-2010, 2010-2040, 2040-2070 and 2070-2100. Historical and future FRI maps and historical and forecasted weather data estimated by CanESM2 RCP8.5 were used to drive the growth of forests, decomposition rates, fire regime and C dynamics. In our simulation experiments, the accumulation of carbon in the ecosystem was reduced by 11% by the end of 2100. The results of this study suggest that black spruce forest could be losing their capacity to sequester and store organic C over the next coming decades due to climate change effects on the fire regime and on forest growth.

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Quilici, Laeticia. "Le carbone organique dans les mâchefers d'incinération d'ordures ménagères : extraction, structures et rôle sur l'environnement". Toulon, 2001. http://www.theses.fr/2001TOUL0010.

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En France, l'incinération(avec ou sans récupération d'énergie)traite près de 50% des déchets ménagers. Le principal sous-produit (en poids)issu de l'incinération est le mâchefer. Le stockage dans des centres d'enfouissement technique ou la valorisation de ces mâchefers pose un problème écologique et économique aux industriels du déchet, mais également aux collectivités locales. Cette étude porte sur la caractérisation de la fraction organique des mâchefers ainsi que sur l'influence qu'elle peut avoir sur la caractérisation de la fraction organique des mâchefers ainsi que sur l'infleuce qu'elle peut avoir dans leur comportement à court et à long terme. La calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est utilisée pour une spéciation et une évaluation du carbone dans les résidus. Il s'agit d'une apporche globale originale permettant de metrre en évidence et de doser les différents typers de matériel carbonés présents dans les mâchefers : le carbone organique labile (COL) et et le carbone réfractaire (CR). La caractérisation et le dosage des principales familles organiques (alcanes, acides carboxyliques, hydrocarbures aromatiques polycycliques) ont été réalisées grâce à l'utilisation de divers procédés d'extraction (par solvant à chaud Soxhlet et par fluide supercritique SFE) et d'identification (chrmatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse GC/MSD). Cette carctérisation fine de la fraction organique a permis d'évaluer le réservoir organique dispoinible et mobilisable à court et à long terme, et également de mettre en évidence la possiblilité de complexation de certains métaux lours avec les acides carboxyliques présents dans les mâchefers en quantité non négligeable. Par ailleurs, des tests d'écotoxicité réalisés sur les mâchefers étudiés apportent une nouvelle approche de la carctérisation du mâchefer. Il est difficile d'effectuer une corrélation directe entre les carctéristiques physico-chimiques du mâchefer (habituellement étudiées) et lerus réponses aux biotests. Par contre, il existerait une relation entre la teneur en acides carboxyliques et l'indice écotoxique de chacun des mâchefers
Ln France, about 50 % of municipal solid wastes are incinerated (with or without energy recuperation). The main solid residue from incineration process is bottom ash. Municipal Solid Waste Incineration (MSWI) bottom ash storage or valorisation poses an ecological and economic problem for industrials and local communities. This study is about characterisation of organic fraction present in MSWI bottom ash as well as its influence in short and long term behaviour of bottom ash. Differentia] Scanning Calorimetry (DSC) is applied to speciation and evaluation of carbon in MSWI residues. This innovative recognition approach highlights and quantifies different types of carboned materials in bottom ash: Labile Organic Carbon (LOG) and Refractory Carbon (RC). Characterisation and dosage of organic compounds (paraffins, carboxylic acids, polycyclic aromatic hydrocarbons) are realised with various extraction (traditional extraction (Soxhlet) and Supercritical Fluid Extraction (SFE)) and identification (Gas Chromatography coupled with mass spectrometer detector (GC-MSD)) methods. This fine characterisation of organic matter has permitted to evaluate the short and long term available and mobilisable organic reservoir, and also the complexation possibility of some metals with carboxylic acids generously present in bottom ash. Moreover, any ecotoxicity tests performed on studied residues gets a new approach of bottom ash characterisation. A direct correlation with bottom ash physico-chemical parameters (usually studied) and its biotests responses is not possible. In opposite, a relation with carboxylic acids content and ecotoxic indice bottom ash is highlight

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Zaouche, Mounia. "Modélisation spatiale multi-sources de la teneur en carbone organique du sol d'une petite région agricole francilienne". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS080.

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Cette thèse porte sur l’estimation spatiale de la teneur superficielle en carbone organiquedu sol ou teneur en SOC (pour ’Soil Organic Carbon content’), à l’échelle d’une petite région agricolefrancilienne. La variabilité de la teneur en SOC a été identifiée comme étant l’une des principales sourcesd’incertitude de la prédiction des stocks de SOC, dont l’accroissement favorise la fertilité des sols etl’atténuation des émissions de gaz à effet de serre. Nous utilisons des données provenant de sourceshétérogènes décrites selon différentes résolutions spatiales (prélèvements de sol, carte pédologique, imagessatellitaires multispectrales, etc) dans le but de produire d’une part une information spatiale exhaustive,et d’autre part des estimations précises de la teneur en SOC sur la région d’étude ainsi qu’une uneévaluation des incertitudes associées. Plusieurs modèles originaux, dont certains tiennent compte duchangement du support, sont construits et plusieurs approches et méthodes de prédiction sont considérées.Parmi elles, on retrouve des méthodes bayésiennes récentes et performantes permettant non seulementd’inférer des modèles sophistiqués intégrant conjointement des données de résolution spatiale différentemais aussi de traiter des données en grande dimension. Afin d’optimiser la qualité de la prédictiondes modélisations multi-sources, nous proposons également une approche efficace et rapide permettantd’accroître l’influence d’un type de données importantes mais sous-représentées dans l’ensemble de toutesles données initialement intégrées
In this thesis, we are interested in the spatial estimation of the topsoil organic carbon(SOC) content over a small agricultural area located West of Paris. The variability of the SOC contenthas been identified as one of the main sources of prediction uncertainty of SOC stocks, whose increasepromotes soil fertility and mitigates greenhouse gas emissions. We use data issued from heterogeneoussources defined at different spatial resolutions (soil samples, soil map, multispectral satellite images, etc)with the aim of providing on the one hand an exhaustive spatial information, and on the other accurateestimates of the SOC content in the study region and an assessment of the related uncertainties. Severaloriginal models, some of which incorporate the change of support, are built and several approaches andprediction methods are considered. These include recent and powerful Bayesian methods enabling notonly the inference of sophisticated models integrating jointly data of different spatial resolutions butalso the exploitation of large data sets. In order to optimize the quality of prediction of the multi-sourcedata modellings, we also propose an efficient and fast approach : it allows to increase the influence of animportant but under-represented type of data, in the set of all initially integrated data

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Venkatapen, Corinne. "Étude des déterminants géographiques et spatialisation des stocks de carbone des sols de la Martinique". Thesis, Antilles-Guyane, 2012. http://www.theses.fr/2012AGUY0513/document.

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Les stocks des éléments dans les sols, et en particulier ceux du carbone, sont en constante évolution sous l’effet de facteurs naturels (climat, végétation, teneurs en argiles, etc.) et anthropiques (usages des sols, etc.). Notre objectif est donc, (i) de mieux comprendre les relations entre type de sol, système de culture et quantité de carbone stockée, (ii) d’étudier les conséquences des changements d’usage et de gestion des terres sur les formes de matière organique dans les sols et (iii) de préciser le rôle de la matière organique sur les propriétés physiques des sols.Des situations agro-pédologiques représentatives des trois grands modèles minéralogiques des sols tropicaux (Sols à allophanes (argiles non cristallisées), Sols à argiles 1/1 et Sols à argiles 2/1) et présentant des systèmes culturaux de différents niveaux d’intensification (monocultures intensives destinées à l’exportation, systèmes paysans faiblement intensifiés, etc.) ont ainsi été sélectionnées sur les sols de Martinique. Par ailleurs, afin de limiter les effets des usages antérieurs des parcelles, nous avons généralement choisi des situations culturales âgées au minimum de 3 ans.L’analyse des stocks de carbone des différentes parcelles fait apparaître des comportements différents : dans les sols à allophanes, il y a un effet de la minéralogie sur la stabilisation des matières organiques ; dans les sols à argiles cristallisées, il existe une corrélation entre la teneur en carbone (ou le stock organique) et la texture (ou teneur en éléments fins), aussi bien pour les situations non cultivées que pour les situations sous cultures. L’amplitude des variations (diminution) des stocks en carbone observées sous l’effet de différents modes de gestion des sols, dépend elle aussi de la texture : dans les sols sableux, la potentialité de séquestration du carbone est faible ou nulle, en revanche, les potentialités de stockage du carbone sont plus fortes dans les sols argileux.L’estimation des stocks totaux de carbone à l’échelle de la Martinique, pour un mètre de profondeur et pour une situation moyenne entre les cartes d’usage des terres de 1969/1970 et 1979/1980, s’élèvent à 11,859 Mt de C calculés pour 95,8% de la surface.La distribution de la matière organique du sol varie avec la texture du sol : dans les sols sableux, à faibles teneurs en matière organique, les matières organiques sont principalement associées aux fractions sableuses ; dans les sols argileux, plus riches en matières organiques, 50 à 60 % de la matière organique sont associées à la fraction argileuse. De même, la dynamique de la matière organique dépend également de la texture du sol : dans les sols sableux, les variations des stocks organiques sont essentiellement dues à la perte ou à l’accumulation en carbone de la fraction sableuse ; dans les sols argileux, la fraction argileuse participe de manière prépondérante aux variations des stocks organiques de ces sols lors de leur mise en culture ou en prairie ; les sols sablo-argileux ont un comportement intermédiaire entre ces deux pôles.La stabilité structurale varie avec la minéralogie. Les andosols (ou ALL) présentent un haut degré d’agrégation et de stabilité, du à la présence d’allophanes et à leur association particulière avec les composés organiques. Dans les sols à argiles cristallisées, la stabilité de l’agrégation est plus élevée dans les sols à argiles 1/1 (ou LAC) ; les valeurs les plus faibles sont généralement observées dans les parcelles sur sols à argiles 2/1 (ou HAC). En outre, la mise en culture se traduit généralement par une diminution de la stabilité de l’agrégation.L’intensification des cultures (labours fréquents, faibles restitutions de matière organique au sol, etc.) accentue la perte de la stabilité de l’agrégation provoquée par la mise en culture, en particulier dans les parcelles sur sols à argiles 2/1 (ou HAC)
Soils elements stocks, and particularly those of carbon, are in constant evolution under natural factors effect (climate, vegetation, clays content, etc) and anthropic factors effect (soils uses, etc). Our objective is thus, (i) to better understand the relations between soil, farming system and stored carbon quantity, (ii) to study the consequences of soils uses changes and of soils managements changes on organic matter shapes in soil and (iii) to specify organic matter role on soil properties physics.Representative agri-pedological situations of the three great mineralogical models of tropical soils (allophonic soils (not crystallized clays), 1:1 clay soils and 2:1 clay soils) and presenting agricultural systems of various levels of intensification (intensive monocultures intended for export, slightly intensified farming systems, etc) were thus selected in the soils of Martinique. In addition, to limit the effects of their former uses, we generally chose to the minimum 3 years old farming situations.The analysis of the various lands carbon stocks reveals different behaviors: in allophonic soils, a correlation exists between carbon content (or organic stock) and texture (or fine elements content), as well for not cultivated as for cultivated situations. Variations ranges (reduction) of carbon stocks observed under various management soils systems effect, also depends on texture: in sandy soils, carbon sequestration potentiality is low or null, on the other hand, carbon storage potentialities are higher in clay soils.The estimation of total carbon stocks on the scale of Martinique, for one meter of depth and for and average situation between the use soils charts of 1969/70 and 1979/80, rises to 11,859 Mt of C calculated for 95,8% of the surface.Soil organic matter distribution varies with soil texture: in sandy soils, with low contents of organic matter, organics matters are mainly associated with the sandy fractions; in clay soils, richer in organic matters, 50 to 60% of the organic matters are associated with the argillaceous fraction. In the same way, the organic matter dynamics also depends on soil texture: in sandy soils, organic stocks variations are primarily due to carbon loss or accumulation of the sandy fraction; in clay soils, the argillaceous fraction takes part in a dominating way in organic stocks variations of these soils at the time of their setting in culture or meadow; the sand-clay soils have an intermediate behavior between these two poles.Structural stability varies with mineralogy. Andosols (or ALL) present a high degree of aggregation and stability, due to the presence of allophones and their particular association with the organics compounds. In crystallized clay soils, aggregation stability is higher in 1:1 clay soils (or LAC); the lowest values are generally observed in the lands on 2:1 clay soils (or HAC). Moreover, culture setting generally results in aggregation stability reduction.Cultures intensification (frequent ploughings, low organic matter restitutions to the soil, etc) accentuates aggregation stability loss caused by culture setting, particularly in lands on 2:1 clay soils (or HAC)

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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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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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Lacherez-Bastin, Sabine. "Contribution à l'étude de la migration des nitrates dans le sol et la zone non saturée de la nappe de la craie dans le Nord de la France : modélisation intégrée des nitrates dans le bassin versant de l'Escrebieux". Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Lacherez-Bastin.pdf.

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La directive Cadre sur l'Eau impose de considérer les eaux souterraines contenant plus de 50 mg/l comme de mauvaise qualité chimique. Compte-tenu de la vitesse supposée des nitrates dans la zone non saturée crayeuse de 0. 5 rn/an et de la profondeur de la nappe de la craie, l'objectif était ici de fournir un outil caractérisant les nitrates lessivables dans le sol puis leur cheminement dans la zone non saturée crayeuse et enfin leur migration au sein de la nappe de la craie. Plusieurs campagnes de sondages de la zone non saturée crayeuse dans le bassin Artois Picardie, avec prélèvements de sol et analyses en laboratoire, ont été réalisées de 1996 à 2003. Plusieurs parcelles ont été sondées à la fois en période sèche, mais aussi en période très humide. Les résultats d'analyse et leur interprétation par la méthode des bilans AZOBIL et CORPEN à l'aide des historiques culturaux ont permis de mettre en évidence que le mode d'écoulement de l'eau à travers la zone non saturée crayeuse dépend exclusivement des conditions de saturation du sous-sol
En période sèche, l'écoulement se fait à 85 % par effet piston au sein de la matrice poreuse crayeuse, avec une vitesse de l'ordre de 0. 6 rn/an sous un recouvrement argileux supérieur à 5 m, 1. 0 rn/an sous un recouvrement limoneux et enfm 1. 25 m sous un recouvrement sableux. Dans des conditions de saturation importante, l'écoulement par les fissures peut venir égaler voire supplanter le mode d'écoulement par effet piston. Les vitesses de migration des nitrates sont " brusquement" accélérées, pendant une courte période, au droit de la zone fissurée. On observe en général un décalage de l'ordre de 5 m d'une fraction du front de pollution azotée par l'intermédiaire des fissures. La modélisation intégrée des cycles de l'eau et de l'azote au droit du bassin versant de l'Escrebieux montre que le module nitrates, que nous avons développé, restitue correctement les observations de terrain effectuées aux droit des différents piézomètres de suivi de la qualité de la nappe de la craie de ce bassin

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Lefèvre, Romain. "Matière organique stable du sol : dynamique et mécanismes de (dé)stabilisation". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066261.

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Comprendre le devenir du carbone organique stable du sol (COS) dans un environnement globalement plus chaud est un défi majeur pour prévoir sur le long terme la concentration en CO2 atmosphérique. Pour cela il apparaît nécessaire de mieux comprendre ce qu'est ce COS stable à l'échelle pluri-décennale et comment sa cinétique de minéralisation est modulée par la température. C'est avec cette ambition que cette thèse se propose (1) d'étudier la sensibilité à la température de la minéralisation du COS stable; (2) d'étudier la réponse à la température de la communauté microbienne qui minéralise le COS et (3) d'établir un lien entre âge et décomposabilité du COSLes échantillons issus de 4 essais de jachère nue ont été utilisés dans cette thèse. Des échantillons prélevés en début de chacun de ces essais et après plusieurs décennies de jachère nue ont été incubés à différentes températures pendant 427 jours. La respiration de ces échantillons a été suivie régulièrement. En fin d'incubation, la structure des communautés microbiennes a été déterminée par pyroséquençage. D'autre part, une datation du COS contenu dans les échantillons de la chrono-séquence de l'essai de jachère nue de Versailles a été réalisée.Les résultats obtenus mettent en évidence une relation générale entre vitesse de décomposition du carbone et sensibilité à la température. Ces travaux ont également mis en lumière une plus grande diversité et une plus grande sensibilité à la température des communautés microbiennes associées au carbone stable. Enfin, cette thèse met en lumière les difficultés rencontrées lors de l'utilisation de la technique de datation de la matière organique du sol par le 14C
To understand the fate of stable soil organic carbon (SOC) in a warmer world is a major challenge to be able to predict future atmospheric CO2 concentrations. To do so, it is of prime importance to understand what the stable SOC is exactly and how its mineralization rate is modulated by temperature. This thesis proposed to study (1) the temperature sensitivity of stable SOC mineralization; (2) the response of soil microbial communities to temperature and (3) to establish a link between SOC decomposability and its age. Soil samples from four long term bare fallow experiments were used for work. We incubated soils sampled at the beggining of each experiment and after several decades of bare fallow at different temperatures for 427 days and we regularly monitored soil respiration. At the end of the incubation, soil microbial communities were assessed using pyrosequencing techniques. Finally, we determined the age of soil organic carbon by radiocarbon dating in soil samples from the chrono-sequence located at Versailles, France. The results obtained brought evidence for a general relationship between the mineralization rate of soil organic carbon and its temperature sensitivity. We also found that microbial communities linked to stable organic carbon are more diverse but also more sensitive to a temperature increase. Some bacterial phyla were particularly impacted by the temperature increase and the organic resource rarefaction. Finally, this thesis highlighted the difficulties met with the radiocarbon dating technique

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Payandi-Rolland, Dahédrey. "Biogéochimie du carbone organique dans les eaux de tourbières à pergélisols : une approche expérimentale". Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30266.

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Dans le contexte actuel du réchauffement climatique et de son amplification dans les régions nordiques, l'objectif principal de cette thèse est d'évaluer les facteurs pouvant influencer la dégradation de la matière organique (MO) contenue dans les tourbières à pergélisol. Dans ce but, nous avons étudié l'effet des paramètres, directement ou indirectement influencés par le changement climatique, sur la dégradation de la MO. Des études de terrains et des expérimentations ont été effectuées dans des zones à pergélisol discontinu de la Suède et de l'Est Sibérien, associées à des expériences en laboratoire utilisant des substrats de ces régions et du Nord-Est de l'Europe. Ces études ont eu pour but de déterminer l'influence des paramètres physico-chimiques suivant sur la dégradation de la MO: la température, la biomasse microbienne, l'origine de la MO, le type de végétation, l'hétérogénéité des plans d'eau, les cycles de gel-dégel (CGD), les conditions anoxiques et la profondeur des sols. L'originalité de ce travail réside dans la combinaison d'analyses (bio)géochimiques variées, utilisées à la fois lors des missions de terrain et en laboratoire, liant la microbiologie et la géochimie, pour comprendre la transformation de la MO dans les régions arctiques. Après une introduction générale présentant l'impact et la rétroaction positive que peut avoir le dégel du pergélisol sur le réchauffement climatique, le premier chapitre de cette thèse présente le contexte général du sujet d'étude, traitant de la MO et des problèmes actuels des régions arctiques face à ce réchauffement. Il contient aussi les techniques, analyses et méthodes utilisées durant cette thèse. Le second chapitre décrit les 3 sites d'étude et les caractéristiques générales des travaux réalisés sur le terrain, dont l'étude du comportement de la MO durant les cycles nycthéméraux. Le troisième chapitre traite de l'influence de l'origine de la MO et de l'hétérogénéité des plans d'eau sur la biodégradation de la MO. Le chapitre quatre s'intéresse aux effets des CGD subis par les eaux des tourbières durant les périodes de transition (début du printemps et fin de l'automne). Finalement, le cinquième chapitre traite d'expérimentations aérobies et anaérobies de dégradation de la MO. Les expérimentations aérobies traitent de l'effet de la température et des bactéries hétérotrophes sur la biodégradation, et les expérimentations anaérobies ont été effectuées pour déterminer le potentiel de production en gaz à effet de serre d'un profil de sol issu d'une tourbière. Parmi les résultats les plus importants de cette thèse, on retiendra que : i) durant la nuit les petits lacs thermokarstiques relarguent jusqu'à 3 fois plus de CO2 que durant la journée et que les grands lacs passent de puits à source de CO2 ; ii) le long d'un continuum hydrologique (des dépressions jusqu'aux rivières en passant par les lacs thermokarstiques), la vitesse de biodégradation de la MO diminue et la biodégradabilité des eaux augmente ; iii) les CGD fréquents durant les périodes de transition n'influencent pas la dégradation de la MO mais favorisent la complexation MO-métaux dans les eaux à pH neutres des grands lacs et rivières; iv) les températures de ces périodes (4°C environ) ont le même impact sur la biodégradation de la MO que celles observées en été (25°C) ; v) enfin, lors du dégel anaérobie du pergélisol, la biodégradation de la MO de ce dernier ne produit pas plus de CH4 ni de CO2 que celle de la couche active. Les études menées lors de cette thèse devraient préciser les effets, directs et/ou indirects, du changement climatique sur la dégradation de la MO dans les régions à pergélisol discontinu. De plus, l'étude du devenir du carbone contenu dans les sols et les eaux des tourbières ainsi que les émissions de CO2 et de CH4, permettra d'appréhender l'influence du changement climatique sur les interactions entre le carbone biodégradé de la pédo- et de l'hydrosphère pouvant être émis vers l'atmosphère
The anthropogenic emissions of carbon dioxide (CO2) into the atmosphere are held responsible for the current global warming experienced by the Earth. Given the amplified effect of warming in the northern regions, the main objective of this thesis is to assess the factors that could influence the organic matter (OM) degradation within a carbon-rich permafrost peatland. For this purpose, we studied the effect of biological and geochemical parameters, which are directly or indirectly influenced by climate change, on the degradation of OM. Field studies and experiments were carried out in discontinuous permafrost areas of Eastern Siberia and Sweden, along with laboratory experiments using substrates from these regions and from peatlands of NE Europe. Experiments were conducted as a function of temperature, bacterial biomass, OM origins, water bodies heterogeneity, vegetation type, freezing and thawing cycles, anoxic conditions and soil depths. The originality of this work consists in the combination of various (bio)geochemical analyses using both fieldwork and laboratory approaches linking the different systems controlling OM degradation in the natural environment (mainly microbiology and geochemistry). After an introduction dealing with possible positive feedback of OM degradation in northern peatlands on climate warming, the first chapter is dedicated to a general context giving an insight of the OM in the arctic region under climate change challenges and presenting all the techniques, analyses and methods employed for this thesis. The second chapter describes the three studied sites and the general fieldwork, which involved the study of OM behaviour during diel cycles. The third chapter tackles the origin of OM and the water bodies heterogeneity effect on the biodegradation of OM. The fourth chapter investigates the impact of freeze-thaw cycles of peatland water bodies on OM degradation during transitional periods, such as early spring and late autumn. Finally, the last chapter reports the result of aerobic and anaerobic experiments. The aerobic experiment tests the effect of temperature and heterotrophic bacteria on biodegradation, while the anaerobic experiment deals with the potential production of greenhouse gases from a soil profile collected in a peatland. The main results of this thesis highlight that i) during the night, small thermokarst lakes release up to three times more CO2 compared to day-time, and big lakes become a source of CO2 rather than a sink; ii) along a hydrological continuum, from supra-permafrost water to rivers through thermokarst lakes, the degradation rate of OM decreases and the biodegradability of waters increases; iii) recurrent freeze-thaw cycles during early spring and late autumn do not influence the degradation of carbon but favor the OM-metals complexes in neutral pH waters of large lakes and rivers; iv) temperatures during these transitional periods (4 °C) exhibit the same effect on biodegradation than the summer temperatures (25 °C); and v) when frozen peat thaws, it does not release a significantly different amount of CH4 and CO2 from biodegradation processes compared to the active layer. The studies carried out in this work bring an overview of the various direct and/or indirect effects of climate change on the OM transformation by biotic and abiotic factors in a discontinuous permafrost area. Furthermore, the study of carbon behaviour in wetlands soils and waters, as well as CO2 and CH4 emissions, may help to determine the influence of climate change on the interactions of biodegraded carbon from pedo- and hydrosphere with the atmosphere

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Texier, Michèle. "Régulation des transferts d'azote dans la rhizosphère de plantes non fixatrices d'azote (cas du blé)". Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20042.

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Le modele experimental retenu prevoit la culture de ble sous atmosphere enrichie en #1#4co#2 sur sol brun lessive tel que ou diversement amende. Le suivi regulier de la distribution du carbone (c natif et c marque) et de l'azote (n natif et n marque) dans le materiel vegetal (parties aeriennes et racines) et dans le sol (individualisation des compartiments microbien et mineral) permet d'evaluer les modalites preferentielles de l'effet rhizosphere sur les flux de carbone et d'azote dans les systemes experimentaux consideres. La conclusion s'efforcera de degager les points remarquables materialisant les inter-relations carbone-azote dans le sol environnant les racines

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Voisin, Anne-Sophie. "Etude du fonctionnement des racines nodulées du pois (Pisum sativum L. ) en relation avec la disponibilité en nitrates du sol, les flux de carbone au sein de la plante et la phénologie : croissance des racines nodulées et activité fixatrice des nodosités". Dijon, 2002. http://www.theses.fr/2002DIJOS005.

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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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Courte, Amandine. "Le carbone des sols, la petite agriculture, ses systèmes de production et pratiques, témoins des enjeux environnementaux et agricoles de la Guyane". Electronic Thesis or Diss., Guyane, 2019. http://www.theses.fr/2019YANE0010.

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Les sols guyanais et ceux de l’ensemble du biome amazonien présentent des contraintes édaphiques fortes pour les agrosystèmes, accentuées par les changements d’usage. Les stocks de carbone sont alors au centre des enjeux de fertilité et de gestion environnementale ce qui implique que systèmes et pratiques à faible impact émergent. Notre objectif a été d’estimer l’intérêt de telles pratiques, nous avons étudié l’évolution des stocks après mise en culture en s’appuyant sur les données issues de la création de deux référentiels, celui des systèmes de production de la petite agriculture et celui des stocks de carbone des sols sous végétation naturelle. La prospection dans les systèmes de production agricoles guyanais, a montré que le carbone peut être un indicateur reconnu qui conditionne les modes de gestion de l’espace et confirme le développement spontané de pratiques à faible impact de la part des agriculteurs. Les mesures en milieu forestier et des travaux de spatialisation, indiquent que les stocks de carbone organique des sols sous végétation naturelle sont élevés et pourraient constituer un réservoir de carbone important pour la France, estimé entre 11 et 22 % du stock national. Les mesures de stocks agricoles et les simulations (RothC) du devenir du stock ont souligné que les stocks varient rapidement et fortement après la défriche et la mise en culture. En effet, des décroissances de 50 % de stocks ont été observées avec des systèmes de cultures intensifs en 5 ans. Les pratiques à faible impact portent quant à elles des systèmes de productions efficients au niveau économique mais aussi pour leur intérêt environnemental en étant peu émettrices de GES et en pouvant accroitre le stock du sol de 20 % en 5 ans. Cependant, au-delà de l’acceptation par les agriculteurs, les freins au développement de l’agriculture sont nombreux et nécessitent une prise en compte transversale de ces problématiques par les politiques publiques afin d’encourager les pratiques à faible impact
Guyanese soils as those of Amazonian bioma, have for agrosystems, strong edaphic constrains which are accentuated by land uses changes. Carbon stocks are the center of fertility and environmental management issues that involves emerging systems and low impact practices. In order to estimate the value of such practices, we studied the stocks evolution after cultivation using the data provided by the creation of two repositories, one of the production systems of small-scale agriculture and the other one of soil carbon stocks under natural vegetation. Our study on Guiana's agricultural production systems showed that carbon can be a recognized indicator that order space management patterns. This work also confirms the spontaneous development of low-impact practices by farmers. Measurements in the forest environment and mapping showed that soil organic carbon stocks under natural vegetation are high and could constitute an important carbon reservoir for France, estimated between 11 and 22 % of the national stock. Measurements of agricultural stocks and simulations (RothC) of the stock value among time, indicated that stocks vary rapidly and strongly after clearing and cultivation. Indeed, 50 % stocks decreases have been observed with intensive crop systems after 5 years’ cultivation. Low-impact practices reveal economical and environmental efficiency. In fact, they present an interest by being low GHG emitters and being able to increase the initial SOC under natural vegetation by 20 % after 5 years. However, beyond the farmers acceptability, there are many obstacles for agriculture development and these issues require global public policies in order to encourage these low-impact practices

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Razafimbelo, Tantely. "Stockage et protection du carbone dans un sol ferrallitique sous systèmes en semis direct avec couverture végétale des Hautes Terres malgaches". Phd thesis, Ecole nationale superieure agronomique de montpellier - AGRO M, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00772088.

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Stocker du carbone (C) dans le sol représente à la fois des enjeux agronomiques (amélioration des propriétés physico-chimiques du sol) et environnementaux (réduction de la quantité de C02 atmosphérique). A Madagascar, le stockage et la protection de C dans le sol, sous systèmes de culture en semis direct avec couverture végétale (SCY) sont étudiés sur un dispositif de longue durée (11 ans) de la région d'Antsirabe, Hautes Terres malgaches). Quatre systèmes sont étudiés: un système en labour conventionnel (Conventional-tillage) [CT mis, rotation maïs {Zea mays L.)-soja (Glycine max. L.)]. et trois systèmes en SCY sans travail du sol (No-tillage, NT) [NT mis, rotation maïs-soja; NT rn/m-d. rotation maïs-maïs avec une couverture végétale de Desmodium uncinatum ; et NT h/s-k. rotation haricot (Phaseolus vulgaris)-soja avec une couverture de Pennissetum c/andestinum]. Les résidus de récoltes sont exportés de la parcelle pour CT mis alors qu'ils sont restitués pour les NT. Les résultats montrent des teneurs en C significativement plus élevées sous systèmes NT par rapport à CT à 0-5 et 5-10 cm de profondeur. Au-delà de 10 cm de profondeur. les deux modes de gestion ne sont plus différents. Les valeurs de stocks de C à masse équivalente indiquent des stockages annuels élevés pour les systèmes NT étudiés. de 0.7 à 1,0 Mg C.haI.anI pour la couche de 0-20 cm. Ce stockage annuel élevé sous systèmes NT est en grande partie attribué à l'importante quantité de biomasse restituée par ces systèmes. par rapport au système labouré. Les teneurs en C élevées sous NT s'accompagnent d'une teneur élevée en macroagrégats (MA) stables à l'eau, de 16 à 33 % plus élevée par rapport à CT, à 0-5 et 5-10 cm. Ces macroagrégats stables contribuent à plus de 80 % à la différence de teneur en Centre systèmes NT et CT. Ceci pourrait induire une protection physique du C se trouvant à l'intérieur des agrégats contre la minéralisation microbienne. Les fractionnements granulo-densimétriques effectués sur ces échantillons permettent de localiser le C stocké sous NT. A 0-5 cm, 30 à 40 % du C stocké sont associés aux matières organiques particulaires internes aux agrégats stables (MOPi) de taille supérieure à 50 urn et 40 à 60 % aux fractions fines de taille inférieure à 50 urn, A 5-10 cm, 60 à 90 % du C stocké sont localisés dans les fractions fines " 50 urn) du sol. Si la matière organique associée aux fractions fines du sol est protégée physico-chimiquement contre la minéralisation microbienne par son adsorption sur les particules minérales du sol. les MOPi sont protégées physiquement par leur emprisonnement à l'intérieur des agrégats. Par ailleurs, la déprotection de ces MOPi, par broyage grossier " 200 urn) du sol total ou par broyage fin " 50 urn) des macro- et mésoagrégats, ne révèle. qu'une faible quantité de C protégé physiquement (de 26,2 à 54,0 I-lgC.g-1 sol). Ceci pourrait s'expliquer par le fait que ces MOPi, comme le montrent les observations au microscopie électronique à balayage, sont recouvertes et imprégnées de fractions fines qui les protègent physico-chimiquement contre la minéralisation microbienne malgré la destruction des agrégats. En conclusion. pour le sol argileux considéré ici, les systèmes SCY testés s'avèrent très efficaces pour stocker du C dans le sol. Ce C stocké est relativement stabilisé puisqu'H est protégé, au moins physico-chimiquement. contre la minéralisation microbienne.

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Soto, Gerardo. "Statut organique des sols en milieu aride : étude de la région de Coquimbo (Chili)". Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444588.

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Du fait de son climat aride (70 mm de précipitations/an), la région de Coquimbo au Chili (30ª de lat. sud), concentre des contrastes extrêmes d'ordre environnemental comme sur le plan social avec la coexistence de trois types de milieux très contrastés : a) un secteur agricole irrigué, moderne et ouvert aux marchés internationaux ; b) un secteur irrigué d'usage traditionnel ; c) un secteur non irrigué qui comprend des surfaces marginales et érodées. Cette région aride et donc particulièrement sensible à toute forme d'activité, n'a encore fait l'objet d'aucune étude susceptible d'aider à y appréhender l'impact d'une utilisation des sols comme d'un éventuel changement climatique. Dans ce contexte nous avons réalisé un inventaire des sols de la région de Coquimbo dans des secteurs d'usages et d'état de conservation différents. Nous avons notamment entrepris une étude quantitative et qualitative de la Matière Organique (MO) et de sa répartition dans les profils. A cette fin, 82 profils (1m de profondeur) ont été échantillonnés selon un transect altitudinal océan-Cordillère. Les prélèvements ont été effectués tous les 10 cm et ont fait l'objet des analyses suivantes : granulométrie, mesure de la densité apparente et de la Capacité d'Echange Cationique (CEC), détermination des teneurs en Carbone Organique Total (COT) ainsi que des indices d'hydrogène (IH) et d'oxygène (IO) de la MO (pyrolyse Rock- Eval). Les résultats indiquent une décroissance très rapide des teneurs et de la qualité de la MO avec la profondeur. Cependant, de très fortes différences s'observent entre sols non cultivés et cultivés, les seconds s'avérant beaucoup plus riches en MO que les premiers. En revanche, cette différence ne parait pas s'accompagner de changements notables de qualité de la MO ce qui souligne une transformation rapide, d'une part importante de la MO, héritée des végétaux cultivés.

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Brassard, Mariane. "Développement d'outils diagnostiques de la nutrition azotée du maïs-grain pour une gestion optimale de l'engrais azoté /cMarianne Brassard". Master's thesis, Université Laval, 2007. http://hdl.handle.net/20.500.11794/18923.

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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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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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Vedere, Charlotte. "Impact du potentiel matriciel sur la biodégradation de résidus végétaux - Evolution spatio-temporelle de la détritusphère". Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASB014.

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En raison de la distribution spatiale hétérogène des micro-organismes et des substrats dans le sol et de l'accessibilité restreinte, la biodégradation se produit principalement dans des hotspots, comme dans la détritusphère induite par la décomposition des résidus végétaux. Connaître les caractéristiques du volume de sol impliqué dans la décomposition d'un substrat organique donné aiderait à comprendre et à prédire leur biodégradation, alors que cette information n'est pas encore connue dans le cas de sols secs. Nos objectifs étaient: (i) d'identifier le volume de sol impliqué dans la biodégradation de résidus végétaux et (ii) de déterminer dans quelle mesure ce volume est affecté par l'humidité du sol en conditions diffusives, en effectuant un suivi de la minéralisation et de l'évolution spatio-temporelle du C des résidus et des microorganismes dans le sol à l'échelle de l'habitat microbien. Nous avons incubé des cosmes de sol remaniés comprenant une couche centrale de résidus de maïs marqués 13C à trois potentiels matriciels contrastés. Nous avons effectué un suivi la minéralisation du 13C et du C total sur 601 jours d'incubation, avons séparé les tranches de sol à des distances croissantes des résidus à 3, 7, 15 et 45 jours et y avons analysé le 13C du résidu, la structure de la communauté microbienne et son activité par analyses des PLFA et 13C-PLFA mais aussi préparé de lames minces pour des observations en fluorescence et nanoSIMS. La minéralisation et le priming effect augmentent avec l'humidité du sol, mais au-delà de 70 jours, ils deviennent tous les deux plus importants que ce qui était attendu en conditions sèches. Une détritusphère de quelques mm d'épaisseur s’établit d’autant plus rapidement que l’humidité du sol augmente, avec un gradient croissant de 13C, de PLFA, de 13C-PLFA vers la couche de résidus. La plupart du 13C des résidus était situé dans les deux premiers millimètres de la détritusphère et la quantité de C transféré dépendait peu du potentiel matriciel. Les communautés microbienne dégradantes étaient différentes des communautés totales mais similaires en conditions humides et sèches. Bactéries et champignons étaient impliqués dans la biodégradation après 7 jours d’incubation. L’utilisation de méthodes d’analyses de répartition de points entre eux et par rapport aux macropores nous a permis d’obtenir des données peu répandues à micro-échelle sur la répartition des microorganismes du sol. L’agrégation des microorganismes semblent peu affectée par la teneur en eau et la proximité du résidu. En revanche, les gradients de répartition des microorganismes autour des macropores étaient plus forts en conditions sèches qu’humides et au contact du résidu. Les observations NanoSIMS n’ont pas pu donner de résultats très fiables mais étaient cohérents avec une assimilation rapide des ressources disponibles après quelques jours d'incubation. Il semble plus généralement que dans le cas du sol sec une partie des processus soient plus lents (apparition de la détritusphère, développement de champignons, biodégradation, priming effect, répartition des microorganismes autour des pores, etc.) mais leur intensité n’en est pas pour autant amoindrie
As a result of the heterogeneous spatial distribution of microorganisms and substrates in soil and restricted accessibility, biodegradation occurs mainly in hot-spots, such as in the detritusphere induced by decomposing plant residues. Knowing the characteristics of the volume of soil involved in decomposition of a given organic substrate would help understand and predict biodegradation, while this information is not yet known for given soil characteristics. Our objectives were: (i) to identify the volume of soil involved in the biodegradation of plant residues and (ii) to determine to what extent this volume is affected by soil moisture under diffusive conditions, by monitoring the mineralisation and spatio-temporal evolution of residues-C and microorganisms in soil at the scale of the microbial habitat. We incubated repacked soil cores, with a central layer of 13C labelled maize residues at three different matric potentials. We monitored the 13C and total C mineralisation over 601 days of incubation, we separated soil slices with increasing distances from the residues at 3, 7, 15 and 45 days and analysed therein the 13C from the residue, the microbial community structure and its activity by processing PLFA and 13C-PLFA but also prepared thin sections for fluorescence and nanoSIMS observations. Mineralisation and priming effect increased with soil moisture, but beyond 70 days, they both become higher than expected in dry conditions. A few mm thick detritusphere was established as fast as the soil humidity was important, with an increasing gradient of 13C, total, 13C PLFA and observed colonies towards the residues layer. Most 13C from the residues was located in the first two millimetres of the detritusphere and little impacted by matric potential. The degrading microbial communities were different from the total communities but similar in wet and dry conditions. Both bacteria and fungi were involved in biodegradation after 7 days of incubation. The use of analysis methods of points repartition between them and according to macropores allowed us to obtain little widespread micro-scale data in soil sciences on the distribution of soil microorganisms. The aggregation of microorganisms seems little affected by the water content and the proximity of the residue. On the other hand, distribution gradients of microorganisms around the macropores were stronger in dry than wet conditions and in contact with the residue. The NanoSIMS observations could not give very reliable results but were consistent with a rapid assimilation of the resources available after a few days of incubation. It seems more generally that in the case of dry soil, part of the processes are slower (establishment of the detritusphere, development of fungi, biodegradation, priming effect, distribution of microorganisms around the pores, etc.), however, their intensity is not lessened

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El, Mekdad Fatima. "La rhizodéposition dans les horizons profonds du sol peut-elle permettre de stocker du carbone ?" Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS086.pdf.

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L'augmentation des émissions anthropiques de CO2 dans l'atmosphère accélère le changement climatique. Les sols contiennent trois fois plus de carbone que l'atmosphère et constituent donc un réservoir d'importance cruciale pour la régulation du climat. Il existe actuellement une réflexion pour stocker le carbone dans les couches profondes du sol, notamment via la rhizodéposition des plantes. Nous avons donc mené une expérience au CEREEP-Ecotron Ile-de-France pour quantifier les apports, et la persistance, du carbone rhizodéposé par les plantes à l'aide d'un marquage continu au 13C-CO2. Pour ce faire, deux variétés de blé aux systèmes racinaires contrastés ont été plantés dans des mésocosmes et cultivés pendant une saison de croissance complète et sous atmosphère enrichie en 13C. Nos objectifs étaient de quantifier le flux de carbone de l'atmosphère vers le sol et de mesurer sa persistance à court terme. Nos résultats suggèrent que la variété ancienne Plantahof rhizodépose une quantité plus élevée de carbone par rapport à la variété récente Nara notamment en profondeur. Cependant, le carbone apporté au sol par ces deux variétés a conduit à des pertes par minéralisation et des priming effects similaires. Ainsi, le bilan total du carbone était plus affecté par la profondeur du sol que les variétés utilisées dans l'étude. Par ailleurs, j'ai étudié, à partir d'une analyse bibliographique, la distribution selon la profondeur des activités enzymatiques hydrolases et oxydoréductases impliquées dans les cycles du carbone, de l'azote et du phosphore en fonction de la profondeur du sol. Les résultats de cette analyse ont montré que les profils d'activité dépendaient très fortement de la façon dont ces activités étaient exprimées, avec des activités qui diminuent avec la profondeur lorsqu'exprimées par masse de sol alors qu'elles sont plutôt stables, voire augmentent, lorsque exprimé par rapport à la biomasse microbienne. Pris dans leur ensemble, ces résultats montrent que la prise en compte du fonctionnement sur l'intégralité de la colonne de sol est indispensable pour comprendre la dynamique du carbone dans les écosystèmes terrestres
Increasing anthropogenic emissions of CO2 to the atmosphere are accelerating climate change. These emissions could be partially compensated by carbon fixation in the oceans, vegetation and soils. In particular, soils contain three times more carbon than the atmosphere, and therefore play a crucial role in climate regulation. It has been suggested that storing carbon in the deep layers of the soil, via rhizodeposition of plants, may be a useful avenue to pursue in order to mitigate climate change. We therefore conducted an experiment at CEREEP-Ecotron Ile-de-France to quantify the input and persistence of rhizodeposited carbon by plants using a continuous 13C-CO2 label. Two wheat varieties with contrasting root systems were planted in mesocosms and grown for a full growing season in a 13C-enriched atmosphere. Our objectives were to quantify the rooting-dependent flux of carbon from the atmosphere to the soil by isotopic tracing with 13C, and to measure its short-term persistence. The results showed that the old variety Plantahof rhizodeposited a larger amount of carbon than the more recent variety Nara, especially at depth. However, the carbon supplied to the soil by these two varieties led to similar amounts of organic C mineralization and priming effects. Thus, the total carbon balance was more related to the effect of soil depth than to the varieties used in the study. Furthermore, I carried out a meta-analysis of the distribution of enzymatic activities as a function of soil depth for hydrolases and oxidoreductases involved in the carbon, nitrogen and phosphorus cycle. The results of this analysis showed that the activity profiles depended very strongly on the way these activities were expressed, with activities mostly decreasing when expressed per soil mass, but remaining rather stable or even increasing with depth when expressed per unit microbial biomass. Taken together, these results show that considering the functioning of the entire soil column is essential to understand the dynamics of carbon in terrestrial ecosystems

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Rajot, Jean-Louis. "Dissolution des oxydes de Fert (hématite et goethite) d'un sol ferralitique des llanos de Colombie par des bactéries ferri-réductrices : implication sur le jaunissement des matériaux pédologiques rouges". Nancy 1, 1992. http://www.theses.fr/1992NAN10401.

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Le jaunissement des horizons superficiels de sols rouges tropicaux est étudié sur des échantillons des llanos de Colombie ou ce phénomène est actuel. Dans ces sols, le nombre de bactéries ferri-réductrices est corrélé au stock de carbone organique. La réduction bactérienne du fer est obtenue par simple incubation du sol avec de l'eau distillée. Le facteur limitant son développement est la source de carbone. La réduction du fer se produit dans l'horizon rouge profond, très pauvre en bactéries ferri-réductrices, lorsqu'on ajoute aux incubations du glucose en faible concentration, simulant les conditions naturelles. La réduction conduit au jaunissement de cet horizon rouge par dissolution de la totalité de l'hématite et la résistance d'une partie de la goethite. Cette résistance provient d'une accumulation relative, à la surface du minéral, de l'aluminium substitué au fer. Les atomes de fer ne sont alors plus accessibles aux agents réducteurs. Le fer III disponible pour la réduction serait utilisé par les bactéries comme puits d'électrons produits au cours de la fermentation. Pour une souche, la consommation de glucose est corrélée à la réduction du fer. Dans ce cas, le fer III serait un accepteur d'électrons obligatoire au cours de la fermentation. Les caractéristiques de la solution d'incubation (eh et ph) sont les conséquences de la fermentation et de la réduction. Mais les acides organiques produits pourraient intervenir dans le passage en solution du fer II

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Rozprawy doktorskie na temat „Sols – Teneur en carbone – Évaluation”

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