Дисертації з теми "Sols – Teneur en dioxyde de carbone"
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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.
Анотація:
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 mondialRecent 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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Adisaputro, Didi. "Metrology and Monitoring of Gases Transfer (CO₂ and CH₄) Processes within the System of Geosphere and Biosphere." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0313.
Анотація:
Ce travail de recherche s'inscrit dans le prolongement de différentes études conduites notamment dans le cadre du pilote de Capture Transport et Stockage du CO₂ (pilote Total CCS, Lacq- Rousse, France) relatives au suivi des mécanismes de transfert des gaz (CO₂ et CH₄) dans les compartiments Géosphère/Biosphère/Atmosphère. De ces études, il était ressorti que l'évolution de la fraction molaire de CO₂ (χc) dans le sous-sol karstique du plateau du Jurançon était négativement corrélée aux battements de la nappe phréatique située à -45m via des mécanismes de dissolution/dégazage. Cependant, il n'est pas encore clair si cette relation existe dans l'écosystème forestier, qui représente importante de l'échange de CO₂ atmosphérique. Dans ce contexte, cette thèse se concentre sur la surveillance des échanges gazeux et de leurs processus de transport au sein de la zone critique, entre le sous-sol (-6 m), le sol (-1 m) et le couvert végétal (+50m). Nous avons développé et mis en place un système de surveillance géochimique in situ en puits dédiés pour le suivi continu de la fraction molaire de CO₂ dans le sous-sol et le sol couplé à un système de surveillance micrométéorologique utilisant une tour de flux préétablie dans l'écosystème forestier (Montiers, Région Lorraine, France). Au cours des périodes d'étude allant de Juin 2018 à Décembre 2020, l'écosystème a agi comme un puits de carbone net avec une moyenne annuelle des paramètres d’échange d'écosystème net (NEE), de productivité primaire brute (GPP) et de respiration de l'écosystème (Reco) de -453±122 gC m-2y-1, -1468 ±109 gC m-2y-1, et 1052 ±88 gC m-2y-1 respectivement. L’échange de carbone, les données météorologiques et les facteurs environnementaux durant les épisodes de sécheresse ont été comparés aux données de référence à long terme enregistrées durant les années allant de 2014 à 2017. Contrairement à certaines recherches précédentes où les paramètres NEE et Reco ont diminué parallèlement pendant les épisodes de sécheresse, les données enregistrées sur site ont montré que le paramètre Reco est plus sensible à la sécheresse que le paramètre NEE, ce qui a entraîné une augmentation significative de l'échange net au sein de l'écosystème. Ainsi, durant les périodes de sécheresses d’été et d’automne (2018-2019), le paramètre de respiration de l’écosystème (Reco) a diminué de 20 %, et 26 % par rapport aux années de référence (2014-2017). Les traitement statistique des données comparées sous-sol/sol/couvert végétal, montre des preuves empiriques solides que la turbulence du vent, mesurée au travers du paramètre de vitesse de frottement (u*) joue un rôle important dans la variabilité des concentrations de CO₂ dans les sols même jusqu’à des profondeurs de -6m, ce qui n’avait jamais été établi. Nous supposons que cela pourrait être dû aux effets de pompage de la pression qui diminue la fraction molaire de CO₂ dans le sol lors de fortes turbulences et augmente le stock age du CO₂ dans les sols profonds lors de faibles turbulences. Cette étude a aussi démontre le rôle de l’hydrométrie du sol sur ces processus d’échanges. En effet, en périodes humides, la perméabilité est considérablement réduite ce qui diminue la diffusion et l'advection moléculaires. Cette étude a également révélé une forte influence biotique sur la production de CO₂. Les valeurs de δ¹³CCO₂ dans le sous-sol de notre site peuvent être attribuées à la respiration et à la décomposition des plantes en C3. Ces origines biologiques du CO₂ du sol entraine très probablement des augmentations de la densité de l'air ce qui conduit à faire migrer le CO₂ stocké vers les couches plus profondes du sol par le biais d’un mécanisme de percolation gravitationnelle. La relation des gaz du sous-sol souligne également que les composants biogéniques dominent les origines et le processus de contrôle du CO₂ du sous-sol alors que le processus géochimique joue un rôle insignifiantThis study is a continuation of our previous geochemical monitoring finding at the injection wells of Rousse 1 ( Total CCS pilot, Lacq- Rousse, France) where it was identified that the soil CO₂ mole fraction (χc) evolution in subsoil was negatively correlated with the level of the water table and the CO₂ sources were attributed to the CO₂-rich aquifers. However, it is still unclear whether this relationship exists in the forest ecosystem, representing a significant proportion of the CO₂ atmospheric budget. For this reason, this thesis focuses on monitoring the gas exchange and its main driver of the transport process between soil (-1 m), subsoil (-6 m), and biosphere. We developed and implemented an in-situ geochemical monitoring system for continuous monitoring of CO₂ mole fraction in the subsoil coupled with a micrometeorological monitoring system using a pre-established flux tower in the forest Ecosystem (Montiers, Lorraine Region, France). This soil gas measurement infrastructure combining borehole measurement with micrometeorological measurement offers great possibilities for long-term in-situ and continuous gas monitoring to derive the vertical distribution of CO₂. Thus, this infrastructure allowed the observation of the temporal dynamics in soil-gas CO₂ research. During the study periods, the ecosystem acted as a net carbon sink with a mean annual NEE, GPP, and Reco of -453±122 gC m-2y-1, -1468 ±109 gC m-2y-1, and 1052 ±88 gC m-2y-1 consecutively. The Carbon exchange, climate, and environmental drivers during the drought episodes were compared with long-term reference data recorded from 2014 to 2017. In contrast with some previous research where GPP and Reco parallelly decreased during the drought episodes, our site showed Reco is more sensitive to drought than GPP, resulting in a significant increase in Net Ecosystem exchange. Reco decreased by 20%, and 26% were found in Summer and Autumn (2018-2019) relative to the ref erence years (2014-2017). This study shows strong empirical shreds of evidence that wind turbulence plays a significant role in driving the deep soil CO₂ concentration. We hypothesize that this could be due to pressure pumping effects where it decreases the CO₂ molar fraction in the soil during high turbulence and increasing the CO₂ storage in deep soil during low turbulence. This study also demonstrates that permeability significantly reduced during wet periods diminishing molecular diffusion and advection. This study also revealed a strong biotic influence on CO₂ production. The δ¹³CCO₂ values in our site subsoil can be attributed to respiration and decomposition of the C3 plants. These biological origins of soil CO₂ are highly likely increases air density resulting in gravitational percolation that leads the CO₂ stored in a deeper layer of soil. The relationship of subsoil gases also emphasizes that biogenic components dominate the origins and controlling process of subsoil CO₂ while the geochemical process plays an insignificant role
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Aubertin, Marie-Liesse. "Biochar-compost mixtures : interactions and impact on carbon sequestration and soil fertility." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS173.
Анотація:
Dans le contexte actuel des enjeux environnementaux, des stratégies innovantes d’amendement organique peuvent être utilisées afin d’améliorer les propriétés agronomiques du sol, tout en augmentant la séquestration du carbone (C) dans le sol. La combinaison de biochar hautement stable avec du compost, matériau riche en nutriments et contenant du C labile, pourrait être une de ces stratégies, dans un contexte d’économie circulaire. L’objectif de la thèse était d’étudier l’existence d’interactions entre biochar et compost et le cas échéant, de déterminer les mécanismes responsables de leurs effets sur la dynamique du C et de l’azote, ainsi que sur les plantes, à différentes échelles de temps. Pour ce faire, nous avons réalisé des expériences au laboratoire et au champ et analysé les stabilités thermiques et biologiques. La stabilité thermique du biochar a été affectée par les interactions biochar-compost, survenant dès leur mélange. L’altération artificielle a induit des changements sur la stabilité biologique des deux composants. Dans les conditions au champ, les processus induits par les interactions biochar-compost n’ont pas impacté significativement la dynamique du C des mélanges, contrairement à leurs effets sur la friabilité du biochar et la dynamique de l’azote. En conclusion, les interactions entre biochar et compost peuvent se produire à différentes échelles de temps et affecter significativement les propriétés des matériaux ainsi que leur performance en tant qu’amendement organiqueIn the context of global challenge, innovative organic amendment strategies could be used to improve soil agronomic properties in addition to increasing carbon (C) sequestration in soil. The combination of highly stable biochar with compost, a nutrient-rich material containing labile C, may be a solution to improve C sequestration while enhancing soil fertility in the context of a circular economy. Aim of the thesis was to examine if there are biochar-compost interactions and if yes, what are the mechanisms determining their effect on C and nitrogen (N) dynamics and plant growth, at different time scales. To this end we used laboratory and field experiments and analyzed for biological and thermal stability. The thermal stability of biochar was affected by biocharcompost interactions, which may already occur during their blending. Artificial weathering influenced the biological stability of both materials. Under field conditions, these processes did not significantly influence the carbon dynamics of the mixture, while biochar friability and N dynamics were affected by biochar-compost interactions. We conclude that biochar and compost interactions may occur at different time scales and affect their material properties and performance as soil amendment
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Venet, Saphir. "Stockage du CO2 et séparation CO2/CH4 par des matériaux de silice à porosité et fonctionnalité contrôlées : étude expérimentale et modélisation de dynamique moléculaire." Thesis, Pau, 2018. http://www.theses.fr/2018PAUU3027/document.
Анотація:
Ce travail vise à évaluer les performances de matériaux à base de silice et à rationaliser leur synthèse en fonction des propriétés d’adsorption recherchées (capacité et/ou sélectivité) en combinant des approches expérimentales et la modélisation de dynamique moléculaire. Ces matériaux devaient idéalement présenter une capacité d’adsorption CO2 mais également une sélectivité CO2 /CH4 élevées. Les différentes étapes de ce travail ont été :- la synthèse et la fonctionnalisation des matériaux de silice,- leur caractérisation texturale et chimique,- la détermination des capacités d’adsorption du CO2, de leur sélectivité CO2/CH 4 ,- les caractérisations par différentes techniques spectroscopiques et microscopiques des échantillons pour essayer de localiser l’adsorption du CO2 et mesurer sa mobilité,- l’identification microscopique par modélisation moléculaire des facteurs physico-chimiques influant sur l’adsorption préférentielle du CO2 et sa diffusivité dans le matériau hôte ainsi que sur le rôle du caractère hydrophile/hydrophobe du matériau de silice par le biais de sa fonctionnalisation.Ces objectifs ont nécessité la préparation de matériaux à surfaces spécifiques élevées par le biais d’un procédé sol-gel simple. Ces matériaux ont été modifiés afin d’obtenir un taux de fonctionnalisation par des groupements -CH3 suffisant pour modifier le caractère hydrophile du matériaux tout en conservant une surface spécifique suffisante. L’influence de la taille des pores a également été sondée.Les capacités d’adsorption des gaz sous pression ont été réalisées pour les gaz purs mais également sur des mélanges CO2/CH4 dans différentes proportions. La sélectivité CH 4 /CO 2 , souvent estimée à partir des isothermes des corps purs et/ou la méthode IAST, a dans ce cas été déterminée à partir de la mesure directe des isothermes des mélanges de gaz. Il est apparu que l’eau joue un rôle crucial sur les capacité et sélectivités d’adsorption. Ce paramètre est l’un de ceux qui a été étudié à travers les simulations de dynamiques moléculaires. L’influence de l’introduction de groupements hydrophobes a également été exploré.Les résultats obtenus par dynamique moléculaire sont dans l’ensemble en bon accord avec les données expérimentales. Ces deux approches parallèles expérience/théorie ont mis en évidence la sélectivité de l’un des matériaux pour des applications où l’effluent gazeux est peu chargé en CO 2This work aims to evaluate the performance of silica-based materials and to rationalize their synthesis according to their desired adsorption properties (capacity and/or selectivity) by combining experimental approaches and the management of the molecular animal. These materials are ideally suited for CO2 adsorption capacity but also CO2/ CH4 selectivity. The different stages of this work were:- the synthesis and functionalization of the silica materials,- their textural and chemical characterization,- the determination of CO2 adsorption capacities, of their CO2/ CH4 selectivity.- the characterizations by various spectroscopic and microscopic techniques of tests to try to locate the adsorption of CO2 and to measure its mobility,- microscopic identification by the factor of physic-Factors influence the preferential adsorption of CO2 and its diffusivity in the role of hydrophilic / hydrophobic character in silica by functional.These objectives required the preparation of high specific surface materials through a simple sol-gel process. These materials have been modified in order to obtain a degree of functionalization with -CH3 groups sufficient to modify the hydrophilic nature of the material while maintaining a sufficient specific surface area. The influence of pore size was also probed.The adsorption capacities of the gases under pressure were carried out for pure gases but also on CO2/ CH4 mixtures in different proportions. The CH4/ CO2 selectivity, often estimated from the pure body isotherms and / or the IAST method, was in this case determined from the direct measurement of the isotherms of the gas mixtures. It has become apparent that water plays a crucial role in adsorption capacity and selectivity. This parameter is one of those studied through molecular dynamics simulations. The influence of the introduction of hydrophobic groups has also been explored.The results obtained by molecular dynamics are on the whole in good agreement with the experimental data. These two parallel experience / theory approaches have highlighted the selectivity of one of the materials for applications where the gaseous effluent is little loaded with CO2
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Hatton, Pierre-Joseph. "Séquestration du carbone et de l’azote des feuilles de hêtre dans les associations organo-minérales du sol : Approches macroscopiques, nanométriques & moléculaires." Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2012. http://www.theses.fr/2012AGPT0050.
Анотація:
Les associations organo-minérales jouent un rôle prépondérant dans la séquestration à long terme des matières organiques des sols forestiers, mais les contributions des différents types d’association organo-minérale à la stabilisation, ainsi que les processus microbiens qui en sont responsables, restent mal connus. Pour y remédier, des techniques de traçage isotopique ont été combinées à la séparation densitométrique séquentielle des associations organo-minérales. Ces dernières ont été investiguées in et ex situ, à différentes échelles spatiales (macroscopique, submicrométrique et moléculaire) et temporelles (de 8 heures à 12 ans).Quatre types d’association organo-minérale ont été distingués : les débris végétaux associés à quelques rares minéraux, les agrégats végétaux, les agrégats microbiens et les grains minéraux. Le traçage isotopique du carbone et de l’azote dérivés des litières de feuilles a mis en évidence, à l’échelle de la décennie, des transferts entre les différentes associations organo-minérales. Tous deux entrent dans le sol sous forme de fragments végétaux, puis migrent progressivement vers les agrégats végétaux et microbiens. Les agrégats apparaissent pertinents pour la stabilisation du carbone et de l’azote à l’échelle décennale. Une petite fraction du carbone et de l’azote apparaît rapidement stabilisée dans les grains minéraux denses. Nos observations du devenir du 15N indiquent que l’activité des microorganismes du sol est responsable de ces transferts. Les fragments de feuilles colonisés par les microorganismes sont progressivement incorporés dans les agrégats végétaux. A mesure que la décomposition se poursuit, les agrégats végétaux se disloquent pour former des agrégats plus stables, plus pauvres en matières organiques, plus enrichis en produits microbiens et plus compacts : les agrégats microbiens. La stabilisation microbienne a été étudiée aux échelles macroscopique, submicrométrique et moléculaire, principalement par NanoSIMS et LC-IRMS. Elle opère (i) directement par immobilisation dans les cellules microbiennes et (ii) indirectement via une abondante production de métabolites extracellulaires. La calibration des C/N obtenus par NanoSIMS a permis de déterminer qu’ils sont stabilisés dans les associations organo-minérales sans contrôle apparent de la chimie des matières organiques. L’incorporation du 13C dans les sucres aminés, biomarqueurs des biomasses bactériennes et fongiques, indique que les microorganismes vivants croissent où la ressource se trouve. Ils s’accumulent dans les agrégats microbiens via les processus de transfert précédemment évoqués. Ce travail souligne l’importance des agrégats pour la séquestration du carbone et de l’azote dérivés des litières à l’échelle de la décennie. Il met également en évidence le rôle des microorganismes dans les transferts et la stabilisation du carbone et de l’azote dérivés des feuilles au sein d’associations organo-minéralesOrgano-mineral associations play a key role in the long-term sequestration of organic matter in forest soils. However, knowledge about the contribution of the different types of organo-mineral associations and the microbial processes involved in soil organic matter stabilisation is scant. To solve it, stable isotope techniques have been combined with the sequential density fractionation of organo-mineral associations. Isolated fractions were investigated in field and in lab, at different temporal (from 8 hours to 12 years) and spatial scales (macro-, submicron- and molecular scales).Four types of organo-mineral associations were distinguished: plant debris with little mineral attached, plant aggregates, microbial aggregates and mineral grains. Isotopically labeled beech leaf litters were tracked at a decadal time-scale to reveal transfers in between organo-mineral associations. Both litter-derived carbon and nitrogen entered the soil as plant fragments to progressively pass through plant and microbial aggregates. Aggregates appeared particularly meaningful for the stabilisation of litter-derived carbon and nitrogen at a decadal time-scale. Little of the litter-derived carbon and nitrogen was found quickly stabilized to mineral grains. Microbial activities appeared as a major controlling factor for the evolvement of organo-mineral associations, responsive for the transfers of litter-derived carbon and nitrogen. Indeed, plant debris colonized by microorganisms are progressively trapped into plant aggregates. As decomposition proceeds, plant aggregates disrupt into denser microbial aggregates. These aggregates are loaded with lesser organic matter, but enriched in stable microbial materials.Stabilisation by soil microorganisms has been studied at the macro-, submicronand molecular- scales, using mostly NanoSIMS and LC-IRMS. Microbial stabilization operated (i) directly through immobilization in microbial cells and, (ii) indirectly through large production of extracellular microbial products. By calibrating the NanoSIMS for accurate C/N ratios, extracellular microbial products have been shown to be stabilized onto organo-mineral associations without apparent control of the mineral-attached organic matter chemistry. The incorporation of 13C tracers into amino sugars, biomarkers of bacterial and fungal biomasses, revealed that living microorganisms grow where the resource is, but accumulate in microbial aggregates. Microbial biomasses moved from plant debris to microbial aggregates, likely along with the transfers of decaying litter residues as described above.This work points aggregates as meaningful organo-mineral associations for the sequestration of litter-derived carbon and nitrogen at the decadal time-scale. It also revealed the role of microorganisms in the transfers and stabilization of litterderived carbon and nitrogen within organo-mineral associations
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Sublet, Marcq Julie. "Membranes et procédés pour l’abattement de la teneur en dioxyde de carbone dans les fumées." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES052.
Анотація:
Ces travaux apportent une contribution supplémentaire sur l’étude de la capture postcombustion du CO2 par les techniques membranaires. L’étude du comportement perméamétrique de copolymères commerciaux Pebax® ainsi que l’analyse de membranes composites par modélisation des procédés de séparation gazeuse y sont présentées. L’objectif du travail était de modifier de façon simple le meilleur Pebax® en vue de la séparation CO2/N2. Il était ensuite envisagé de réaliser une membrane composite constituée d’une couche fine de Pebax® reposant sur un support poreux et d’analyser les performances de cette membrane dans le cas d’une capture du CO2 d’un point de vue plus industriel. Le mélange du Pebax® 1657 avec du polyéthylène glycol donne PCO2=127,9 Barrers et alphaCO2/N2=79,9. Les simulations numériques basées sur un séparateur crossflow montrent que les procédés membranaires pourraient être utilisés dans la capture du CO2 sous certaines conditions de concentration en CO2, de température et de pressionThe present work brings an other point of view concerning the CO2 separation from flue gases by using membrane technology. The study of the permeation properties of the commercial copolymers Pebax® as well as the analysis of the gas separation performances of composite membranes by means of mathematical modelling are presented. The aim was to modified the best Pebax® grade with a simple technique to improve the material properties for CO2/N2 separation. Composite membranes made of a thin layer of Pebax® supported by a porous substrate were next designed and analysed. Potential performances concerning CO2 postcombustion capture were calculated. The blend of Pebax® 1657 with polyethylene glycol gives PCO2 = 127. 9 Barrers and alphaCO2/N2 = 79. 9. Modellings based on a crossflow permeator showed that the membrane process could be competitive for CO2 postcombustion capture under certain operating conditions (CO2 concentration, pressure and temperature)
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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/.
Анотація:
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.
Анотація:
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.
Анотація:
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.
Анотація:
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 exogèneCarbon 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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Laika, Hussam Eddin. "Variations spatio-temporelles du flux de dioxyde de carbone à l’interface air-mer dans l’océan Antarctique." Perpignan, 2008. http://www.theses.fr/2008PERP0857.
Анотація:
Cette étude a été réalisée dans le cadre du programme MINERVE pour observer et mieux comprendre les variabilités spatio-temporelles des flux de CO2 dans les eaux de surface de l’océan Indien au sud de l’Australie. Les mesures en continu à bord du bateau des différents paramètres du système CO2 (alcalinité totale, carbone inorganique total, température et salinité) ont été effectuées pendant deux ans (2005/2006 et 2006/2007). Des échantillons discrets ont également été prélevés le long du trajet pour analyser l’alcalinité et le carbone inorganique au laboratoire LOCEAN, afin de confirmer la bonne qualité des mesures à bord. La zone saisonnièrement couverte de glace présente un puits intense en été 2006 et 2007 (-14,9 et-23,5 mmol. M-2. D-1) contrôlé par le développement de la biomasse phytoplanctonique. La zone continentale antarctique présente une forte variation saisonnière des flux de CO2. Au printemps 2005 et 2006, l’océan était une source de CO2 vers l’atmosphère (+14,9 et +4,4 mmol. M-2. D-1). Par contre en été 2006 et 2007, les flux de CO2 diminuaient. Cette région était devenue un puits de CO2 (-12,3 et -10,1 mmol. M-2. D-1). Les variations saisonnières printemps-été des flux de CO2 sont influencées par les processus thermodynamiques et dynamiques ainsi que par l’augmentation estivale de la biomasse phytoplanctonique. L’ensemble des différents paramètres associés au système du CO2 a permis d’établir de nouveaux modèles simples de calculs de l’alcalinité, du carbone inorganique et de la pression partielle de CO2. Cette étude met en évidence le rôle essentiel de l’océan Indien au sud de l’Australie dans l’absorption du CO2 atmosphérique, principalement en étéThis study was carried out as part of the program MINERVE in order to observe and to improve our understanding of the spatial and temporal variabilities of CO2 fluxes across the air-sea interface in the Indian Ocean South of Australia. Measurements on board of the various parameters of the CO2 system (total alkalinity, total inorganic carbon, temperature and salinity) were carried out during six cruises over two years (2005/2006 and 2006/2007). In order to confirm the good quality of measurements on board, discrete samples were also collected along the way to make measurements of total alkalinity and total inorganic carbon on shore (LOCEAN, PARIS). The seasonally covered sea-ice zone presents an intense CO2 sink in summer 2006 and 2007 (-14. 9 and -23. 5 mmol. M-2. D-1, respectively) controlled by the development of the phytoplankton biomass. The continental Antarctic zone presents a strong seasonal variation of CO2 fluxes. In spring 2005 and 2006, the ocean was a source of CO2 towards the atmosphere (+14. 9 and +4. 4 mmol. M-2. D-1). On the other hand in summer 2006 and 2007, CO2 flux decreased. This ocean area became a CO2 sink (-12. 3 and -10. 1 mmol. M-2. D-1). Indeed, the seasonal variations spring-summer of CO2 flux are influenced by the thermodynamic, dynamic biologic processes. The various parameters associated with the CO2 system allowed us to parameterizes of total alkalinity, total inorganic carbon and partial pressure of CO2 as a function of temperature, salinity and chlorophyll-a concentrations. This study shows a very significant role of the Indian Ocean south of Australia in the absorption of atmospheric CO2, mainly during summer
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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.
Анотація:
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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Chelly, Ben Younes Amina. "Sur la conception des chaînes logistiques à faible teneur en carbone." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI074.
Анотація:
Sous la pression externe des gouvernements et des clients conscients des enjeux environnementaux, les entreprises sont plus que jamais obligées de réduire leurs émissions de carbone. Par conséquent, elles sont poussées à trouver les moyens pour optimiser la gestion de leurs chaînes logistiques afin d’améliorer leurs performances environnementale et économique. Dans ce cadre s’intègre la problématique de gestion de chaîne logistique à faible teneur en carbone qui consiste à repenser les décisions de la gestion de la CL en vue de réduire les émissions de carbone. Dans la présente thèse, nous abordons cette problématique. Nous cherchons d’abord à comprendre les différentes caractéristiques de ce problème et à identifier ses facteurs clés. Une telle étude demeure essentielle pour faciliter l’analyse de la littérature existante en termes de modélisation et d’incorporation de paramètres liés aux émissions de carbone dans les modèles mathématiques d’aide à la décision. Nous proposons ensuite de contribuer à la littérature en développant de nouveaux modèles de conception de chaîne logistique sous la législation de la taxe carbone, en proposant une meilleure intégration de cette réglementation. Nous considérons alors dans nos modèles, d’une part, la non homogénéité des taxes carbone entre les pays, puis d’autre part, la progressivité de ce système législatif. A travers la résolution analytique et numérique de nos modèles, nous étudions l’impact de la taxe carbone sur les décisions stratégiques des entreprises et leurs performances. Nous mettons ainsi l’accent sur l’efficacité de cet outil législatif, ainsi que sur les nouvelles directives à mettre en place par les gouvernements pour mieux inciter les entreprises à minimiser leurs impacts indésirables sur l’environnement. Finalement, nous initions la modélisation sous incertitude du problème d’investissement stratégique dans le cadre de la législation de taxe carbone, en considérant d’abord une demande client aléatoire, puis des taxes carbone évolutives et incertaines. Nous proposons une évaluation de nos modèles stochastiques développés en les exploitant sur des exemples numériques et en les comparant aux modèles déterministes largement étudiés dans la littératureGovernment regulations and responsible customers’ behavior are key drivers for businesses to adopt respectful management strategies towards the environment and reduce the overall carbon emissions of their supply chains.Under a strict carbon emissions legislation and the increased awareness of customers about carbon emissions issues, companies are now pushed to improve their environmental performance to achieve better profits. Thus, they need to make optimal decisions within their Supply Chain Management to reduce the carbon emissions that are generated from their various activities.In this context, we identify the issue of the low carbon supply chain management. In this thesis, our objective is first to study this problem and to identify its key drivers. We then aim to review the literature and to study how quantitative models have addressed this problem and its related constraints. We therefore develop new models of low carbon supply design problems under the carbon tax legislation, which is recognized to be one of the relevant applied carbon legislations. In our proposed models, we particularly emphasize on the features of this carbon regulation that have been ignored within the literature. We first study strategic decisions of the company taking into consideration the non-homogeneous carbon tax scheme between countries. We then, study the investment decision of the company under a progressive carbon tax strategy. Through analytical and numerical analyses, we study the impact of such carbon legislations schemes on strategic decisions of the company and its performances. We aim to provide companies with a decision support tool to help them make optimal strategic decisions under this carbon legislation. We also provide recommendations to governments, as to which carbon tax legislations are the most efficient. Finally, we initiate the development of stochastic models to study the strategic investment problem in such an environmental context. We first consider a random customer demand, and then a dynamic and uncertain carbon tax regulation. We proceed to the evaluation of our developed stochastic models through numerical examples and comparisons of their results to those of deterministic models that are widely studied within the literature
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Clavelin, Pierre. "Contribution à l’étude de la pollution des sols par des composés organochlorés : : préparation de mélanges témoins - : Etude comparative de techniques d'extraction." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0088.
Анотація:
Dans un premier temps, nous avons cherché à mettre au point un protocole de préparation de mélanges secs ou humides, composés d'une matrice de type-sol (argile pure, sols réels) contaminée de façon homogène par un polluant organochloré (pyralène Tl, chlorophénols). En plus de l'aspect homogénéité, nous avons cherché à savoir si ce protocole permettait d'obtenir une adsorption du polluant sur l'adsorbant. A l'issue de cette étude, nous proposons une méthodologie (utilisant un évaporateur rotatif) satisfaisant au critère d'homogénéité. Cependant, nous montrons que des pertes en polluant surviennent et que, pour les mélanges secs ainsi préparés, le polluant n'est pas adsorbé, mais simplement déposé. Nous mettons également en évidence le rôle de l'eau, favorisant l'adsorption. Dans un second temps, à partir de ces mélanges synthétiques, nous comparons les performances de quatre types de techniques d'extraction : par voie thermique (microsublimation, désorption thermique, pyro-injection), par solvants organiques liquides (Soxhlet, Soxtec), par dioxyde de carbone (liquide, gaz et supercritique) et par percolation à l'eau (pour différentes conditions de température et de pression). De bons rendements d'extraction sont obtenus avec les techniques combinant température et/ou pression (micro sublimation) et un solvant (eau, dioxyde de carbone ou solvant organique). Comme pour l'adsorption, la présence d'eau influe sur la qualité de la désorptionIn a first step, we have tried to prepare dry or humidified mixtures composed with clays or real soils homogeneously spiked by organochlorine pollutants (Pyralène Tl, chlorophenols). Beyond the homogeneity aspect, we wanted to know if the preparation procedure allow to obtain pollutant adsorption on the absorbent. Finally we propose a protocol (with a rotary evaporator) satisfying the homogeneity critter. However, we observe some pollutant losses and we show that, for dry mixtures, the pollutant is not adsorbed but only coats soil particles. We demonstrate the water effect on adsorption. In a second step, with these synthetic mixtures, we compared the efficiency of four types of extraction techniques: thermal way (micro sublimation, thermal desorption, pyro-injection), by liquid organic solvents (Soxhlet, Soxtec), by carbon dioxide (liquid, gas or supercritical) and by water leaching (at various temperature and pression conditions). Good recoveries are found with techniques using temperature and/or pressure (micro-sublimation) an and an solvent (water, carbon dioxide or organic solvent). As well as adsorption, water influences desorption quality
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Ricardo, Rhenals Garrido David. "Impact de l'interaction CO2 supercritique/H2O sur la structure poreuse et les propriétés de transport d'un analogue de roche de couverture des sites de stockage géologique du CO2." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2014. http://www.theses.fr/2014ENISE027.
Анотація:
Le stockage géologique du CO₂est une technique qui a pour vocation de réduire les grandes quantités de CO₂rejetées dans l'atmosphère par les activités humaines. L'efficacité de cette technique est principalement liée à la capacité de stockage ainsi qu'à sa sûreté. En ce qui concerne la sûreté de cette opération, celle-ci repose sur le maintien des propiétés intrinsèques de la roche de couverture qui évitent la migration de CO₂vers des formations sus-jacentes. Néanmoins, lorsque le CO₂supercritique atteint l'interface réservoir / couverture en raison des effets gravitationnels, l'interaction chimique entre le fluide interstitiel de la roche de couverture et le CO₂supercritique engendre une série de réactions géochimiques, qui peuvent altérer les propriétés de confinement de celle-ci caractérisée par ses faibles propriétés de transport. Ce travail de thèse est destiné à évaluer l'impact géochimique de l'interaction CO₂/H₂O sur la structure poreuse et les propriétés de transport d'un analogue de roche ce couverture à partir d'une approche intégrée expérimentation-modélisation. Des expérimentations en enceintes autoclaves en conditions thermodynamiques représentatives du stockage géologique (88 bar, 55°C), ont été menées à bien pour une durée maximale de 6. 87 mois. L'évaluation des changements de la structure poreuse et les propriétés de transport des échantillons avant et après interaction, a été suivie au moyen de techniques d'adsorption de gaz. L'analyse de la structure poreuse et les propriétés de transport ont été déterminées en utilisant des approches thermodynamiques classiques, ainsi que des approches probabilistes. Les résultats obtenus suggèrent une augmentation globale du volume poreux des échantillons tout au long des expériences de dégradation. Par ailleurs, l'approche probabiliste utilisée suggère que l'augmentation du volume poreux n'est pas directement corrélée à l'augmentation de la perméabilité. L'interprétation des résultats obtenus par modélisation géochimique des expériences de dégradation, suggère que l'effet combiné des réactions de dissolution et de précipitation serait à l'origine de ce phénomène. Enfin, l'évolution du volume poreux de nos échantillons a correctement été prédite par le modèle géochimique, qui suggère que l'augmentation du volume poreux est principalement due à la dissolution de calciteCO₂geological storage is considered as a technique which reduces large quantities of CO₂rejeted in the atmosphere because of many human activities. The effectiveness of this technique is mainly related to the storage capacity as well as its safety. The safety of this operation is primarily based on the conservation of petro-physical properties of the caprock, which prevents CO₂migration towards the surface. However, when CO₂reaches the reservoir / caprock interface due to buoyancy effects, the interaction between interstitial fluid and injected fluid creates a serie of geochemical reactions affecting the properties of containment of the caprock, which is generally characterized by low transport properties. This work aims to evaluate the geochemical impact of supercritical CO₂/H₂O interaction on the porous structure and transport properties by using a combined experimental and modeling approach. Batch experiments at representatives storage geological conditions have conducted for 6. 87 months. The assessment changes of the porous structure and the transport properties of the samples before and after degradation have been conducted by gas adsorption techniques. Porous structure and transport properties analysis have been conducted by using classical thermodynamics models and probabilistic approaches. The results suggest an overall increase of the porous volume of the samples during all degradation experiment. Otherwise, the serults obtained by the probabilistic approach suggest that the increase of the samples porous volume was not correlated with a permeability increase. The geochemical modeling interpretation of the degradation experiments suggests that a combination of dissolution and precipitation reactions was the primarily cause of this phenomenon. Finally, the evolution of the porous volume of our samples has been correctly predicted by geochemical modeling suggesting that the increase of the porous volume was mainly consequence of calcite dissolution
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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.
Анотація:
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 solGlobal 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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Tiruta-Barna, Ligia. "Thermodynamique des mélanges compose organique - solvant supercritique : application a la décontamination des sols pollués." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0109.
Анотація:
L'extraction par dioxyde de carbone supercritique est appliquée à la décontamination des sols pollués par des composés organiques. Nous avons abordé trois aspects du processus d'extraction: 1) Le calcul des solubilités des composés organiques dans les fluides supercritiques : nous proposons un modèle thermodynamique qui est basé sur la relation existant entre l'énergie libre de· Helmholtz des composés purs et l'énergie libre d'excès du mélange, à compacité constante. Les composés interviennent dans l'équation d'état du mélange avec des différentes équations d'état. Ce modèle a été appliqué dans le cas des équilibres solide-fluide et liquide-fluide. Une méthode de contribution de groupes a été développée afin de prédire les équilibres dans les mélanges hydrocarbure-dioxyde de carbone. 2) L'équilibre d'adsorption du biphényle dans le sol, en présence de C02 supercritique, a été étudié expérimentalement et représenté par le modèle réticulaire de Bragg Williams. Le modèle adopté permet le calcul de l'adsorption pour un ensemble de données température-pression-composition. 3) Pour l'étude de la cinétique d'extraction nous avons utilisé un sol contaminé artificiellement avec du biphényle. Dans le sol, le polluant est distribué entre une phase condensée et une phase adsorbée. Par conséquent, le modèle de l'extraction contient,un terme pour la cinétique de dissolution et un terme pour la cinétique de désorption. Les paramètres du modèle (constante cinétique de dissolution, coefficient global de transfert de masse sol - fluide, fraction du biphényle précipité présente dans le sol) ont été estimés par ajustement sur les données expérimentales d'extractionCarbon dioxide super critical extraction is applied to the remediation of soils contaminated by organic compounds. We have studied three aspects of the extraction process: 1) The calculation of solubility of organic compounds in super critical fluids. W e proposed a thermodynamic model which is based on the relations existing between the Helmholtz energy of pure components and the excess Helmholtz energy in a mixing process at constant packing fraction. The components may intervene in the equation of state of the mixture with varied equations of state. This model was applied to solid-fluid and liquid-fluid equilibria. A group contribution method was developed for hydrocarbon-carbon dioxide mixtures. 2) The adsorption equilibrium of biphenyl in soil in the presence of super critical carbon dioxide was studied experimentally and represented with the Bragg Williams lattice model. The adapted model allows adsorption calculation for a given set of temperature-pressure-fluid composition 3) For the kinetic study of the extraction, we used a soil artificially contaminated with biphenyl. In the soil, the pollutant is distributed between a precipitated phase and an adsorbed phase. Thus, the extraction model contains a dissolution kinetic term and a desorption kinetic term. The model parameters (the dissolution rate coefficient, the overall mass transfer coefficient between soil particles and the fluid and the fraction of precipitated biphenyl from the total quantity in soil) was estimated by fitting with experimental extraction data
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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.
Анотація:
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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De, Stefani Vania. "Etude de la solubilité de solides à pression modérée, liée au domaine de la cryogénie : mesures et modélisation." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1125.
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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.
Анотація:
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.
Анотація:
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-planteBiochars 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.
Анотація:
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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Aresheva, Olga. "Regulation of CO2 acquisition and role of beta-carbonic anhydrases in A. thaliana and related C3-C4 species." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0538.
Анотація:
Dans la première partie de ce travail, nous examinons comment les changements de la concentration de CO2 au cours de l'histoire géologique ont contribué à déterminer la réponse stomatique et l'apparition des mécanismes de concentration du carbone. La deuxième partie de la thèse se concentre sur le rôle des anhydrases carboniques dans le transport et l'assimilation du CO2 dans les feuilles. Nous caractérisons la croissance, l'assimilation et le transport du CO2 dans des lignées d'insertion d'ADN-T simples, doubles et triples d'Arabidopsis thaliana dépourvues des principales β-anhydrases carboniques de la feuille (β-CA1, β-CA2, β-CA4). Nous présentons une comparaison quantitative de la conductance mésophyllienne aux sites de l'anhydrase carbonique chez Arabidopsis thaliana et des espèces proches de type C3 (Tareneya hassleriana) et C4 (Gynandropsis gynandra) de la famille des Cleomaceae. La troisième partie de la thèse étudie la réponse stomatique chez les espèces C3 et C4 de la famille des Cleomaceae. En utilisant la microdissection par capture laser, nous comparons les transcriptomes des cellules de garde et des cellules mésophylliennes dans les deux espèces. Nous présentons les caractéristiques des transcriptomes des cellules de garde communes à T. hassleriana, G. gynandra ainsi qu'à A. thaliana, et mettons en evidence en quoi le transcriptome des GCs des feuilles C4 diffère du C3 GC ancestral. Enfin, nous intégrons ces données dans le contexte de la voie métabolique C4 par analyse comparative de l'expression génique des cellules de garde, des cellules mésophylliennes et des cellules des gaines perivasculaires foliairesIn the first part of this work, we review how the changes in CO2 concentration across geological history contributed to shape current plant life, changes in stomatal function and the apparition of carbon-concentrating mechanisms. The second part of the thesis concentrates on the role of carbonic anhydrases for CO2 transport and assimilation in leaves. We characterize growth, assimilation rates and CO2 transport in single, double and triple T-DNA insertion lines of Arabidopsis thaliana that lack the main β-carbonic anhydrases of the leaf (β-CA1, β-CA2, β-CA4). We provide a quantitative comparison of the mesophyll conductance to the sites of carbonic anhydrase in Arabidopsis thaliana and we have related this to C3 type (Tareneya hassleriana) and C4 type (Gynandropsis gynandra) species from Cleomaceae family.The third part of the thesis describes stomatal behavior and its potential differences in C3 and C4 species from Cleomaceae family. Using laser capture microdissection, we compare transcriptomes of the guard cells and the mesophyll cells in both species. We report characteristics of the guard cell transcriptomes common to C3 T. hassleriana, C4 G. gynandra as well as A. thaliana, but also the extent to which the transcriptome of GCs from C4 leaves differs from the ancestral C3 GC. Finally, we integrate these data into the context of the C4 metabolic pathway of the whole C4 type leaf by comparative analysis of gene expression between guard cells, mesophyll cells and bundle-sheath cells. We also discuss whether variations in transcript profiles could underlie changes in stomatal behavior
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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.
Анотація:
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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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.
Анотація:
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.
Анотація:
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 solGlobal 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.
Анотація:
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.
Анотація:
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 issuesRadiocarbon (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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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.
Анотація:
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 terpénoïdesThe 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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Allory, Victor. "Contribution des Technosols au stockage de carbone et rôle des artéfacts." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0119.
Анотація:
Les Technosols sont des sols fortement impactés par les activités humaines et dont la couverture n'a de cesse d'augmenter depuis le début de l'Anthropocène. Ils sont caractérisés par leurs concentrations notables en artéfacts (i.e. matériaux parents d'origine anthropique) dont l'origine, la nature et la réactivité sont extrêmement variables. Les artéfacts influencent largement les propriétés et la pédogenèse des Technosols, et donc aussi la dynamique du carbone dans ces sols. Néanmoins, le caractère récent de l'étude des Technosols et leur forte hétérogénéité impliquent que le niveau actuel de connaissances sur le stockage de carbone est très limitée. Les recherches conduites ont tout d'abord permis de constituer la première base de données sur les stocks de carbone dans les Technosols. Il en ressort que les Technosols figurent parmi les sols du Monde avec les stocks de carbone les plus élevés, même si ceux-ci se caractérisent par une très forte variabilité, sans équivalent pour les autres sols. La base de données permet également de mettre en évidence l'influence de facteurs tels que le climat et le mode d'occupation des sols. Dans un second volet, une expérimentation en conditions contrôlées a permis d'évaluer le potentiel de minéralisation d'une gamme d'artéfacts organiques seuls ou en présence de matière organique naturelle. Les résultats soulignent la récalcitrance de certains artéfacts fréquemment rencontrés dans les Technosols (coke, charbon, biochar). Ces artéfacts interagissent également avec la matière organique naturelle et peuvent limiter sa minéralisation. Enfin, le suivi et la caractérisation des stocks de carbone de Technosols en conditions réelles ont été effectués. Alors que certains stocks restent pseudo-stables au cours du temps, d'autres diminuent de manière continue et l'un des Technosols présente une cinétique en deux phases : une courte décroissance, suivie d'une augmentation continue du stock. En lien avec les résultats précédents, la nature des artéfacts et les processus associés apparaissent essentiels dans cette dynamique. Il en ressort aussi que le mode de gestion de la biomasse est un facteur contrôlant l'évolution du stockTechnosols are soils strongly impacted by human activities and whose surface is continuously increasing since the beginning of the Anthropocene. They are characterized by their significant concentrations of artefacts (i.e. parent materials of anthropogenic origin) whose origin, nature and reactivity are extremely variable. Artefacts influence largely the properties and pedogenesis of Technosols, and thus also the carbon dynamics in these soils. Nevertheless, the recent character of the study of Technosols and their strong heterogeneity imply that the current level of knowledge on carbon storage is very limited. The first part of this work aims at creating the first database on carbon stocks in Technosols. It shows that Technosols are among the soils in the world with the highest carbon stocks, even if they are characterized by a very high variability, without equivalent for other soils. The database also highlights the influence of factors such as climate and land use. In a second part, an experiment under controlled conditions allowed to evaluate the mineralization potential of a range of organic artefacts alone or with natural organic matter. The results underline the recalcitrance of certain artefacts frequently encountered in Technosols (coke, coal, biochar). These artefacts also interact with the natural organic matter and can limit its mineralization. Finally, the monitoring and characterization of carbon stocks in Technosols have been carried out. While some stocks remain stable over time, others decrease continuously and one of the Technosols shows a two-phase kinetic: a short decrease, followed by a continuous increase of the stock. In connection with the previous results, the nature of the artefacts and the associated processes appear essential in these dynamics. It also shows that the soil biomass management is a factor controlling the evolution of the stock
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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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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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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.
Анотація:
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 toposéquenceMicrobial 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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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.
Анотація:
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.
Анотація:
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.
Анотація:
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 mâchefersLn 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.
Анотація:
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 intégréesIn 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.
Анотація:
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.
Анотація:
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-planteBiochars 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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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.
Анотація:
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 14CTo 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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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.
Анотація:
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’avenirAgroforestry 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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Cadel, Maëlys. "Relations entre production agricole, services écosystémiques et impacts liés au fonctionnement du sol : Quels effets de systèmes de culture plus autonomes en azote en contexte de changement climatique ?" Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2023. http://www.theses.fr/2023ORLE1076.
Анотація:
Les sols agricoles contribuent à fournir de nombreux services écosystémiques (SE) aux agriculteurs et à la société. Stockage et restitution d'eau verte et bleue, fourniture de nutriments, régulation de la qualité de l'eau, séquestration du carbone, etc. Or, la majeure partie des écosystèmes agricoles est encore cultivée de manière intensive via l'utilisation d'intrants de synthèse, sans réelle considération des effets négatifs de ces pratiques sur l'environnement et sur la capacité des sols à fournir ces SE. Un des enjeux de la transition agroécologique est de parvenir à concevoir des systèmes de production plus durables, qui limitent l'utilisation des intrants de synthèse, en favorisant notamment une agriculture basée sur la biodiversité et les SE supports de la production. Cela nécessite d'approfondir nos connaissances sur les interactions spatio-temporelles qui existent entre pratiques agricoles, production agricole, SE et impacts environnementaux. Ce manuscrit présente une synthèse des travaux de recherche réalisés dans le cadre d'un partenariat INRAE - ANDRA et qui avait pour but de répondre, du moins en partie, à cet enjeu. Ils furent structurés en deux grandes phases. La première consistait en une revue systématique de la littérature sur les relations qui existent entre la production agricole, les SE et les impacts liés au fonctionnement du sol, dans les systèmes de grandes cultures en climat tempéré. Afin de pouvoir comparer et synthétiser les résultats des 40 études sélectionnées, nous avons développé une nouvelle ontologie des SE et des impacts liés au fonctionnement du sol. Cette revue a permis de mettre en évidence que les relations entre la production de biomasse et les autres SE et impacts étaient majoritairement non significatives, confirmant qu'il n'y a pas d'antagonisme systématique entre production agricole et SE de régulation. Elle a également permis d'identifier des relations qui n'ont pas été étudiées dans les études synthétisées, comme celles entre la séquestration du C et la régulation de la qualité physique du sol ou le maintien de sa biodiversité. En outre, une analyse des effets des déterminants de ces services a révélé que les trois piliers de l'agriculture de conservation et la fertilisation organique semblent être des pratiques prometteuses pour promouvoir l'expression de bouquets équilibrés de SE. La seconde phase a été basée sur la modélisation et simulation de systèmes de culture actuels et agro-écologiques au sein du territoire de l'Observatoire Pérenne de l'Environnement de l'ANDRA. Elle avait comme objectifs d'évaluer les effets de systèmes visant une plus grande autonomie en azote et une atténuation du changement climatique sur les relations temporelles qui existent entre la production agricole, 5 SE et 3 impacts environnementaux liés au fonctionnement du sol. Ces systèmes de culture ont été conçus en mobilisant trois leviers agronomiques : a) les couverts intermédiaires avec légumineuse (trèfle incarnat), b) les légumineuses à grain (pois) et c) les légumineuses fourragères (luzerne). Pour évaluer les performances de ces systèmes, nous avons mobilisé le modèle de culture STICS, qui simule le fonctionnement du système sol-plante au pas de temps journalier. Cette analyse a été réalisée sur deux périodes de 20 ans : une première simulation en climat passé récent (2000-2021), et une seconde simulation, sous projection climatique RCP 8.5 (2036-2057). Si la plupart des relations temporelles analysées ressortent non significatives, il apparait que la mise en place de couverts intermédiaires longs dans la rotation permet de fournir les plus hauts niveaux de séquestration de carbone et de fourniture en azote minéral et parmi les plus bas niveaux de lixiviation d'azoteAgricultural soils provide many ecosystem services (ES) to farmers and Society such as green and blue water provision, nutrient provision to crops, water quality regulation, carbon sequestration etc. However, most cropping systems are still intensively managed, based on chemical inputs, with little to no consideration of the possible effects of such practices on the environment and the ability of soils to provide these ES. One issue of agroecological transition is to design more sustainable production systems, with limited use of chemical inputs, that provide and benefit from biodiversity and the ES support of agricultural production. We thus need to improve our knowledge on the spatio-temporal relationships that may exist between management practices, agricultural production, ES and environmental impacts. This manuscript synthesizes the results of a three years INRAE-ANDRA collaboration that aimed at providing key information on soil-crop functioning while facing this challenge. This work was structured into two parts. We first conducted a systematic literature review of the relationships between agricultural production, the ES and the impacts linked to soil functioning, within temperate annual production systems. In order to be able to compare the results of the 40 studies selected, we developed a new ontology of soil-based ES and impacts. This review evidenced mainly non-significant relationships between Biomass production and the ES and impacts investigated suggesting that there is no systematic trade-off between agricultural production and regulating ES. We also identified key relationships that have never been investigated in the studies selected as those between C sequestration and Physical soil quality regulation or Soil biodiversity. Also, an analysis of the effects of drivers of these ES revealed that the three pillars of conservation agriculture, as well as organic fertilization, seem promising practices to provide balanced bundles of ES. We then performed simulation analyses of actual and agroecological cropping systems of the French long-term Environmental Observatory of ANDRA. The objectives were to assess the effects of more N self-sufficient cropping systems, with a climate change mitigation purpose, on the temporal relationships between agricultural production, 5 ES and 3 impacts linked to soil functioning. These cropping systems were designed by implementing three agroecological management practices: a) long cover crops with legume (crimson clover), b) grain legumes (pea) and c) fodder legumes (alfalfa). To assess the performances of these systems, we used the STICS model, that simulates the functioning of the soil-crop system at a daily time-step. Simulations were run over two 20-years time periods: a first one for recent past climate (2000-2021) and a second one for future climate projection using RCP 8.5 (2036-2057). If most of the temporal relationships analysed were non-significant, results highlighted that the use of long cover crops in the rotation provided the highest values of N provision to crops and C sequestration and the lowest values of NO3 lixiviation
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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.
Анотація:
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'atmosphèreThe 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.
Анотація:
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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Lutfalla, Suzanne. "Persistance à long terme des matières organiques dans les sols : caractérisation chimique et contrôle minéralogique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLA008/document.
Анотація:
Les sols stockent trois fois plus de carbone que l'atmosphère sous la forme d'un mélange de molécules, la matière organique des sols (MOS). Certaines de ces molécules sont présentes dans le sol depuis des centaines voire des milliers d'années. Trois mécanismes de protection sont utilisés pour expliquer cette persistance à long terme des matières organiques dans les sols : (i) la récalcitrance chimique, (ii) la protection physique dans les agrégats et (iii) la protection physicochimique par adsorption sur les surfaces minérales. Le but de ce projet de thèse est d’améliorer la compréhension de ces processus de protection et de leur importance relative. Mon projet de thèse utilise des échantillons permettant l'accès au carbone persistant : les jachères nues de longue durée (5 sites en Europe). Il s'agit de parcelles maintenues vierges de toute végétation dans lesquelles, au fur et à mesure de la biodégradation, la quantité totale de carbone diminue, entraînant un enrichissement relatif en carbone persistant. La première étude expérimentale de ce travail de thèse vise à tester l'efficacité des méthodes d'oxydation chimique. Les deux réactifs les plus couramment utilisés -l'hypochlorite de sodium NaOCl et le peroxyde d'hydrogène H2O2- ont été testés sur des échantillons de la plus longue jachère nue (Versailles). Il est conclu que les méthodes d'oxydation chimique n'arrivent pas à isoler efficacement un réservoir de carbone persistant à l'échelle du siècle.En termes de mécanismes de persistance, les résultats obtenus montrent que la récalcitrance chimique n'est pas le principal mécanisme de protection. En effet, sur la durée de la jachère nue, la composition chimique de la MOS, caractérisée par spectroscopie NEXAFS, ne présente que peu de changements. Un enrichissement en composés présentant des groupements acides carboxyliques est détecté pour tous les sites testés. Une étude poussée de la persistance spécifique du carbone pyrogénique des sols a aussi été réalisée, ces composés sont actuellement considérés cinq fois plus persistants que le carbone total. Les résultats montrent que le carbone pyrogénique est moins persistant que prévu. En effet, le temps de résidence moyen du carbone pyrogénique obtenu par la méthode BPCA (116 ans) est seulement 1,6 fois supérieur à celui de la MOS (73 ans). L'étude du contrôle minéralogique de la persistance des MOS montre que les argiles contenant du potassium (illite) protègent moins de carbone que les argiles smectitiques. Le rapport C/N décroit avec le temps dans toutes les fractions argiles, ce qui prouve que les composés riches en azote sont préférentiellement préservés. Enfin, la présence de microagrégats dans la fraction grossière des argiles implique la coexistence de deux mécanismes de protection : la protection physique et la protection par adsorption sur les minérauxSoils store three times more carbon than the atmosphere, under the form of a complex mixture of molecules called soil organic matter (SOM). Some of these molecules have been standing in the soil for hundreds to thousands of years. Three main mechanisms are invoked to explain this long term carbon persistence in soils, (i) chemical recalcitrance, (ii) physical protection in aggregates and (iii) protection by adsorption on mineral surfaces. One of the major challenges in SOM science is to better understand the relative importance of each mechanism, that is the aim of this PhD project. Here, we use samples from by long term bare fallows (5 sites across Europe). These experimental plots have been kept free of vegetation by manual or chemical weeding for several decades and have been regularly sampled and stored. As the duration of the bare fallow increases, biodegradation occurs and samples get enriched in persistent carbon.First experiments consisted in testing the efficiency of chemical oxidations (two reagent were tested, sodium hypochlorite –NaOCl- and hydrogen peroxide –H2O2) on the longest bare fallow. We concluded that oxidation methods were not able to efficiently isolate a pool of persistent carbon at the centennial timescale. In terms of mechanisms of persistence, the obtained results show that chemical recalcitrance does not seem to be the major mechanism. Indeed, over the duration of the bare fallow, the chemical composition of SOM, as seen by synchrotron based NEXAFS spectroscopy, shows little changes. There is a consistent increase in carboxylics for all sites (12% increase on average) though it is significant for 2 out of the 4 selected sites. We also studied the particular persistence of soil pyrogenic carbon, which is thought to be at least five times more persistent than bulk SOM. Results show that pyrogenic carbon lacks long term persistence. Indeed the BPCA-estimated mean residence time of pyrogenic carbon (116 years) is on average 1.6 times longer than MRT for bulk SOM (73 years). Finally, the study of mineralogical control of the persistence of SOC showed that clay minerals containing potassium (illite) seemed to protect less carbon. As seen by NEXAFS-STXM, more mineral surfaces with very little SOM appear with the duration of bare fallow. C:N ratio decreased in all clay fractions, suggesting a preferential persistence of N-rich compounds. Presence of microaggregates in the coarser clay fraction led to the coexistence of two protection mechanisms: adsorption and physical protection
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Hedde, Mickaël. "Etude de la relation entre la diversité des macro-invertébrés et la dynamique de la matière organique des sols limoneux de Haute-Normandie." Rouen, 2006. http://www.theses.fr/2006ROUES043.
Анотація:
Dans le cadre des sols limoneux des plateaux de Haute-Normandie, ce travail vise à répondre à deux hypothèses : (H1) la biodiversité et les MO du sol sont influencées par les modifications environnementales induites par les gestions agricole et forestière et (H2) les assemblages de macro-détritivores influencent la dynamique de la MO du sol. La relation a été étudiée à l’échelle de la parcelle ainsi que dans des microcosmes réalisés au laboratoire. Dans les sols forestiers, les résultats empiriques ne permettent pas d’établir un lien entre diversité des macro-détritivores et stocks de C, une relation apparaît toutefois avec certaines fractions des horizons holorganiques. Les résultats expérimentaux permettent de classer les macro-détritivores en groupes distincts à partir de leur effets spécifiques sur la biodégradation des feuilles. De plus, la biodégradation est davantage liée à la diversité fonctionnelle qu’à la diversité spécifique. Dans les sols agricoles, les études au champ ne permettent pas de mettre en évidence un lien net entre la diversité spécifique des lombriciens et les stocks de C ou la stabilité structurale. En conditions contrôlées, les effets des vers de terre sur le dégagement de C-CO2, la teneur en MO et la stabilité structurale des macro-agrégats dépendent de l’espèce impliquée et du taux de MO du sol. De plus, dans un sol pauvre en MO, l’augmentation du nombre d’espèces lombriciennes stabilise la minéralisation du C et augmente la stabilité structurale et la teneur en MO des agrégats. D’une façon générale, les résultats empiriques montrent que la richesse spécifique des macro-détritivores est plus influencée par le type d’occupation du sol que par la dynamique des systèmes, réfutant ainsi en partie l’hypothèse H1. D’autre part, les stocks de C dans les sols ne varient pas avec l’âge du peuplement de l’hêtre alors qu’ils augmentent avec l’âge des prairies, réfutant ainsi en partie l’hypothèse H1. De plus, les résultats des expérimentations en microcosmes permettent de classer les espèces en fonction de leurs effets sur la dynamique de la MO. En outre, la dynamique de la MO est modifiée lorsque la diversité des macro-détritivores change, confirmant donc l’hypothèse H2Two hypothesis were tested in loamy soils located in Haute-Normandie (France) : firstly (H1) macro-detritivore diversity and soil OM are influenced by agricultural and silvicultural managements and secondly (H2) macro-detritivore assemblages influence soil OM dynamics. Relationships were investigated at stand scale and in laboratory microcosms. In forest soils, no relationship between macro-detritivore diversity and C stocks appeared from these empirical results, it arose that macro-detritivore diversity and some holorganic fractions are linked. Results from experimental manipulations show that macro-detritivore effects on beech leaf biodegradation can be split into distinct effects groups. Furthermore, functional diversity, assessed through morphological dissimilarity, rather than species diversity better explains assemblage performances. In agricultural soils, no link clearly appears between these parameters. Regarding laboratory experiments results, eathworm effects on C-CO2 release and soil aggregate OM content and stability depend on species identity and initial soil OM. Furthermore, in low OM soil, increasing species diversity stabilizes C mineralisation and but led to an increase of both aggregate OM content and stability. In conclusion, field results show that macro-detritivore species diversity is driven by soil occupancy rather by system dynamics, thus refuting (H1) hypothesis. Furthermore, soil C stock do not vary during forest rotation while it increase with pasture age, refuting and validating the (H1) hypothesis, respectively. On the other hand, microcosm experiments show that macro-detritivores diversity influences soil OM dynamics, validating (H2) hypothesis
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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.
Анотація:
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 impactGuyanese 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