c. Agencement des particules solides entre elles

Nos mélanges initiaux sont constitués de matériaux très peu structurés, compte tenu des manipulations antérieures. Des mesures de stabilité structurale et de porosité nous ont permis d'évaluer l'évolution de la structure des mélanges.

Pour les mélanges à base de tourbe, il n'y a globalement pas d'amélioration de la stabilité structurale.

Pour les mélanges à base de compost, le MWD augmente au cours du temps. Au bout d'un an, cette augmentation concerne le test d'humectation lente par capillarité et, dans une moindre mesure, le test de désagrégation mécanique après humectation dans l'éthanol. Au bout de deux ans, on mesure en plus une augmentation du MWD pour le test d'humectation

Chapitre 9. Synthèse des résultats et discussion générale

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Les tests utilisés permettent de mettre en évidence des mécanismes qui demandent de plus en plus d'énergie : test d'humectation lente < test de désagrégation mécanique < test d'humectation rapide.

Nos résultats montrent donc qu'un premier niveau de résistance est atteint un an après la mise en place des mélanges. Ce niveau semble correspondre à un maximum pour les mélanges à 20%. En revanche, pour les mélanges contenant 40% de compost, des degrés de cohésion supérieurs sont mesurés au bout de deux ans (amélioration de la résistance vis-à-vis du test d'humectation rapide).

Les corrélations entre MWD et teneur en carbone sont de plus en plus significatives au cours du temps pour les trois tests. Les teneurs en carbone des agrégats augmentent au cours du temps, surtout la première année, et plus faiblement la deuxième année. À T5 les corrélations ne sont pas significatives, et les MWD globalement faibles, mais il y a plus de carbone dans les agrégats des mélanges que dans les agrégats du témoin. Ce carbone n'est que peu "efficace" en terme d'amélioration de la stabilité structurale (Le Bissonnais & Arrouays, 1997). Au bout de deux ans les teneurs en carbone sont identiques à la teneur moyenne en carbone, voire légèrement supérieures. On peut parler de séquestration du carbone dans les agrégats, au sens où la matière organique se retrouve piégée à l'intérieur des agrégats et ainsi protégée de la dégradation (Chenu, 1995 ; Chenu et al., 2000 ; Baldock, 2002 ; Le Bissonnais & Arrouays, 1997).

Le brassage initial des constituants a augmenté les points de contacts entre matière organique et matière minérale : l'enrobage de la matière organique apportée a pu faciliter dans un premier temps la création de macroagrégats peu stables. L'activité microbienne est stimulée, et les microorganismes sécrètent des substances (exopolysaccharides par exemple - Chenu, 1995) lors de la dégradation de matière organique. Ces substances entourant la MOP favorisent l'adsorption de particules d'argiles ou la cohésion avec des microagrégats résiduels existant auparavant. Ces mécanismes ont été étudiés par de nombreux auteurs (Cambardella & Elliott, 1993b ; Golchin et al., 1994 ; Chenu, 1995 ; Balesdent et al., 2000 ; Grandy et al., 2002 ; Six et al., 2000).

Nous pouvons supposer qu'il existe deux mécanismes dans la stabilisation de la structure.

Résultats & Discussion

Hypothèse 1 - Les macroagrégats sont créés autour de la matière organique apportée.

Hypothèse 2 - La matière organique entoure les agrégats présents dans le matériau terreux.

Hypothèse 1 - Les macroagrégats sont créés autour de la matière organique apportée

(Figure 9.8) :

Le fractionnement granulométrique (cf. §7.2.1) montre que les MOP grossières se fragmentent au cours du temps. Il est important de souligner que quelle que soit la date de mesure, cette analyse a permis de récupérer la totalité du carbone en utilisant des procédés d'extraction simples. L'essentiel du carbone reste sous forme particulaire, et il semble difficile de "faire rentrer" une particule à l'intérieur d'un agrégat. Il serait donc logique d'imaginer la création d'un agrégat autour d'une particule de matière organique.

Chapitre 9. Synthèse des résultats et discussion générale

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Dans ce type de modèle, Six et al. (2000) supposent que les macroagrégats sont créés autour de MOP grossières, sources d'activité pour les microorganismes. Ceux-ci produisent des agents liants qui augmentent la cohésion avec les particules minérales. Dans leur modèle, ils supposent que la MOP grossière se fragmente en "MOP fine" à l'intérieur des macroagrégats, et est alors intégrée à des microagrégats stables. Cependant ce modèle supposerait les agrégats formés pour "un cycle", avec une teneur en carbone ne pouvant que diminuer. Or sur la première année de notre étude, la teneur en carbone des agrégats augmente considérablement. Ce mécanisme semble donc insuffisant pour traduire les résultats observés.

Hypothèse 2 - La matière organique entoure les agrégats présents dans la terre.

Résultats & Discussion

Dans ce cas sont impliquées :

Les propriétés d'hydrophobicité de la matière organique (Chenu et al., 2000 ; Goebel et al., 2005)

Le nombre de points de contact entre le produit organique et les agrégats de terre.

Cette hypothèse n'est pas négligeable dans la mesure où la quantité de matière organique initialement introduite est beaucoup plus importante que dans des systèmes agricoles.

Plusieurs éléments vont dans ce sens :

L'augmentation de teneur en carbone dans les agrégats durant la première année,

L'analyse de la localisation de la matière organique par analyse d'image donne des arguments allant dans ce sens, au moins pour les mélanges à base de compost (Figure 9.9).

Les composts sont riches en particules grossières, ayant la même taille que les agrégats présents dans la terre.

Dans ce cas, la surface des agrégats serait protégée par la réduction de sa surface libre, ce qui devrait aussi limiter le nombre de "points d'entrée" de l'eau dans l'agrégat, donc limiter la vitesse de pénétration de l'eau et augmenter la résistance à l'éclatement (Le Bissonnais, 1996). Les résultats des tests d'humectation rapide montrent une légère amélioration pour cette propriété pour les mélanges contenant 40% de compost, au bout de deux ans.