Analyses du sol en fin d’expérience

La méthode de profil instantané ou méthode de drainage libre interne est utilisée pour caractériser les propriétés physiques d’un sol. C’est une méthode bien connue qui a été suggérée pour la première fois en 1953 par Richards et Weeks. Cette méthode permet de déterminer la conductivité hydraulique non saturée d’un profil de sol de façon in situ. La méthode de drainage libre interne est non destructrice. Elle permet d’éliminer des biais induits par d’autres méthodes de calcul nécessitant la prise d’échantillon. Les prises d’échantillon altèrent la structure de sol et peuvent ainsi biaiser les résultats (Hillel 1980). Cette méthode nécessite de mesurer en continu la teneur en eau et la tension hydrique du sol à l'étude. Les valeurs des tensions hydriques proviennent de tensiomètres automatisés et la teneur en eau est évaluée de façon continue à l’aide de sondes TDR. Ces deux paramètres permettent de calculer la conductivité hydraulique non saturée. Les étapes de calculs associées à cette méthode sont clairement expliquées dans le manuel Fundamentals of Soil Physics (Hillel 2013).

À la fin des trois cycles de culture, des profils instantanés ont été faits sur chacun des traitements afin de déterminer la conductivité hydraulique non saturée de chacun des profils de sol. Le profil a d’abord été saturé sur toute sa hauteur. Une pluie de 50 mm de hauteur d’eau a été simulée sur chacun des traitements à raison de 5 mm par heure pendant 10 heures. Les colonnes ont ensuite été recouvertes d’une pellicule de plastique afin de limiter les pertes

en eau à la surface du sol par évaporation. Une couche de sol était ensuite remise sur la pellicule de plastique pour s’assurer du contact de celle-ci avec le sol et réduire les fuites qui permettraient des échanges entre la surface et l’atmosphère (figure 9).

Figure 9: Recouvrement des colonnes pour réduire les pertes d'eau

2.4.2 Conductivité hydraulique saturée

Pour donner suite à la prise de données par la méthode des profils instantanés, la conductivité hydraulique saturée de chaque traitement a été mesurée sur la hauteur totale du profil de façon in situ. Les profils ont été re-saturés sur la totalité de leur hauteur. Ils ont été placés dans un grand bassin. Le niveau d’eau contenu dans celui-ci augmentait de 2cm/h jusqu’à ce que le cylindre soit totalement submergé. Ensuite, ils ont été maintenus submergés pendant 12 heures. Par la suite, la conductivité saturée du profil entier a été déterminée selon la méthode à charge hydraulique constante (Hillel, 1980). La technique consiste à évaluer le volume d’eau pouvant s’écouler de la colonne de sol complètement saturée. La prise de mesure s’effectue lorsque le régime permanent est atteint. Le montage utilisé est représenté à la figure 10. La différence d’hauteur d’eau entre la surface de la colonne et le niveau d’eau ceinturant la colonne (eau contenue dans la poubelle) représente le gradient hydraulique (pression constante). Le volume d’eau passant au travers du profile était évaluée par la bouteille de Mariotte graduée.

Figure 10: Montage utilisé pour l'estimation de la conductivité saturée des profils

2.4.3 Destruction des colonnes et analyses du sol

À la fin des prises des données hydrauliques, les colonnes de sols ont été séparées en deux, avec chaque demi-lune ayant une surface de 207.73 cm2 _{(figure 11). Chaque demi-lune a} ensuite été coupée en tranches de 5 cm sur l’entièreté de leur hauteur afin de mesurer la masse volumique apparente selon la méthode décrite par Caron et al. (2008). Cette méthode avait pour but d’identifier la présence d’un ou de plusieurs horizons ayant une masse volumique apparente plus élevée.

Figure 11: Prélèvement des MVA

Des sous-échantillons de sol provenant des différents horizons ont été prélevés, broyés, passés au tamis (2 mm) pour être ensuite séchés à l’air (60 oC) pendant plus de dix jours. Les contenus en matière organique et en cendres des échantillons ont été déterminés par perte de masse par combustion à 550 oC pendant 23 heures (MDDELCC, 2017).

2.4.4 Analyses chimiques

À la suite des prises de données des rendements du dernier cycle de culture, et avant la destruction des colonnes, des échantillons des de sol ont été prélevés pour évaluer le contenu de différents éléments dans le sol. Cet échantillonnage a été fait après 5150 degrés-jours cumulés. Les échantillons de sol ont été prélevés à l’aide d’une tarière de 5 cm de diamètre sur l’ensemble de la hauteur de la colonne. Le contenu de la carotte échantillonnée a été mélangé pour en faire un seul échantillon. À partir de ces échantillons de sol, les éléments Mehlich-3 ont été extraits et analysés selon la méthode du CEAEQ (2014b). L’extraction a été faite en utilisant 1g de sol pour 30 ml de solution extractive Mehlich-3 et une agitation à 200 rpm pendant une période de 5 minutes. Les éléments présents dans l’extrait ont été analysés au plasma au laboratoire de l’IRDA (Institut de recherche et de développement en agroenvironnement).

L’analyse du nitrate, de l’ammonium, de l’azote organique soluble et du phosphore ont aussi été évalués. Des échantillons de 1g ont été mis en contact avec 10 ml de solution de KCl 1M pour être ensuite être agités pendant 60 minutes, puis filtrés avec un papier filtre Watman #4.

Les solutions obtenues ont été congelées jusqu’à leur analyse par le département de foresterie de l’Université Laval. Les analyses du nitrate, de l’ammonium, et de l’azote organique soluble présents dans l’extrait ont été faites à l’aide des méthodes Quikchem 10-107-06-2-B et 12-107-04-1-F. Le phosphore a été dosé à l’aide d’un ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission spectrometry).

2.4.5 Stabilité des amendements

Le carbone et l’azote total ont été eux aussi mesurés par la méthode de combustion sèche (LECO CN-2000). Cette méthode d’analyse est décrite par Rutherford et al., (2008) et

Skjemstad et al., (2008). La composition en cellulose, hémicellulose et lignine a été déterminée par la procédure décrite par Robin (1997) et la méthode standardisée XPU 44- 162 qui est décrite dans AFNOR (2005). L’ISB a été déterminée par la méthode décrite par Dessureault-Rompré et al. (2020).

Tableau 2: Résultats des analyses de stabilité des amendements

Biomasse C/N Lignine/ N ISB

Salix myabeana 46 9 34

Miscanthus giganteus 98 60 24