Les méthodes de prélèvement existantes

Plusieurs méthodes ont été utilisées pour acquérir des échantillons de la solution de sol de la rhizosphère : déplacement par l’eau, extraction à l’eau, centrifugation, micro-tube à succion (Hinsinger et Courchesne, 2008). Ces méthodes sont dites ex situ puisqu’elles prélèvent une solution provenant d’un échantillon de sol perturbé soit quand la structure naturelle du sol est détruite. Elles sont dites in situ lorsque la solution de sol est prélevée au site et que l’environnement du sol reste intact. Les méthodes in situ peuvent être utilisées en laboratoire, par

exemple, lors d’expériences de croissance végétale sous conditions contrôlées (Lorenz et al., 1994). Voici un bref aperçu des méthodes les plus courantes dans la littérature.

1.3.2.1. Méthodes ex situ

Les méthodes de prélèvement de la solution de sol ex situ se pratiquent en laboratoire. Ceci signifie que la récolte de l’échantillon de sol a nécessité la destruction du système sol- racine. Ces méthodes sont également dites destructrices car l’échantillon n’existe plus après l’extraction. Une première catégorie comprend les méthodes par déplacements. Ces méthodes consistent à déplacer la solution de sol par un autre liquide, soit un solvant organique ou de l’eau, par une force de pression exercée dans un tube dans lequel est l’échantillon de sol. Ces méthodes ne peuvent s’appliquer à l’étude des métaux traces dans la rhizosphère car elles requièrent beaucoup de volume de sol et parce que le déplacement par un solvant organique altère la composition chimique de la solution de sol (Tiensing et al., 2001; DiBonito, 2005).

La méthode de prélèvement ex situ la plus largement répandue est la centrifugation (Adams et al., 1980; DiBonito, 2005). Cette méthode est basée sur le drainage libre, par la force centrifuge, de l’eau des pores du sol à travers un disque poreux qui supporte l’échantillon. C’est une méthode bien établie qui est rapide, simple, qui minimise les risques de contamination et engendre de faibles coûts puisque le matériel requis est présent dans tous les laboratoires (Tyler, 2000; Tiensing et al., 2001; Di Bonito, 2005). Toutefois, il a été montré que la vitesse de centrifugation influence significativement la composition de la solution prélevée, notamment par l’augmentation de la concentration en métaux (Pérez et al., 2002). De plus, Lorenz et al. (1994), après avoir comparé les compositions chimiques des solutions de sol prélevées par centrifugation et par déplacement par l’eau, mentionnaient que la centrifugation récoltait la solution provenant de toutes les grandeurs de pores alors que le déplacement prélevait, en raison de la faible tension exercée, surtout la solution des plus gros pores, ce qui est possiblement la solution la plus accessible pour les plantes. Également, il semblerait que les réactions tampons entre les composantes de la solution de sol et les colloïdes du sol durant le processus de centrifugation causeraient des distorsions au niveau des propriétés de la solution. (Lorenz et al., 1994).

En dernier lieu, l’extraction à l’eau est une méthode récente utilisée pour représenter la solution de sol. L’extrait à l’eau n’est pas une méthode de prélèvement en soi, mais correspond plutôt à une extraction douce des composantes chimiques les plus solubles du sol. En agitant de l’eau avec le sol, les ions liés moins solidement aux particules passent en solution. Ils sont

opérationnellement définis comme soluble à l’eau. Cette méthode simule en quelque sorte une solution de sol. Ces éléments solubles à l’eau sont perçus comme facilement disponibles pour les plantes. (Linehan et al., 1985; Seguin et al., 2004). L’extraction à l’eau est un substitut aux solutions de terrain, elle est facile à réaliser, peu coûteuse, demande peu de matériel et montre des résultats comparables à ceux des autres méthodes utilisées. Donc, lorsque la phase liquide ne peut être échantillonnée directement, ce qui est bien souvent le cas dans la rhizosphère, cette méthode offre une alternative qui permet d’approximer la composition chimique de la solution de sol.

1.3.2.2. Méthodes in situ

Les méthodes in situ consistent généralement à échantillonner la solution de sol sur le terrain en évitant la perturbation du sol. Cependant, lors d’expériences de croissance, certaines méthodes in situ peuvent s’appliquer en laboratoire. C’est le cas notamment du déplacement par l’eau. La solution de sol est obtenue par lessivage soit en ajoutant une petite quantité d’eau déionisée à la surface du sol de façon répétitive (par exemple 5 ml d’eau ajoutés à tous les 5 minutes jusqu’à l’obtention de 60 ml de solution) (Lorenz et al., 1994). Toutefois, un traceur doit alors être utilisé pour s’assurer que la dilution due à l’écoulement de l’eau non équilibrée est négligeable. Selon Lorenz et al., 1994 la solution obtenue par déplacement reflète mieux les changements qui ont lieu dans la rhizosphère comparativement à la solution obtenue par centrifugation, car cette dernière récolte une solution issue des pores de toutes les grandeurs alors que le déplacement prélève surtout la solution des macro-pores ayant une faible tension. Par conséquent, ces auteurs suggèrent que les futures expériences sur la biodisponibilité devraient échantillonner la solution du sol de la rhizosphère en utilisant une méthode non destructive, et de basse tension, comme le déplacement de l'eau, afin d’obtenir une véritable indication des conditions auxquelles les racines des plantes sont exposées. Néanmoins, le développement de nouveaux outils plus efficaces pour prélever la solution de sol, comme les microlysimètres ou les tubes poreux à tension, font du déplacement par l’eau une méthode contraignante et dépassée.

Les méthodes de terrain pour échantillonner la solution de sol sont groupées sous le terme général de lysimétrie (Di Bonito, 2005). Weihermüller, et al., (2007) distinguent plusieurs types de dispositifs de prélèvement in situ: les plaques et les tubes poreux à tension, les lysimètres à gravité (ou zéro-tension), les lysimètres à mèche, les boîtes de résine et les lysimètres à tension. Ces échantillonneurs in situ recueillent la solution de sol, soit par gravité et

capillarité ou en appliquant une force de tension à l’aide d’une seringue, d’une pompe ou d’un tube à vide. Ces méthodes ont plusieurs avantages, notamment leur résolution temporelle et spatiale élevée qui permet le suivi du mouvement des solutés, leur facilité d’installation, leur faible coût et le fait que les sources possibles d’erreur soient largement documentées (Weihermüller, et al., 2007). Ces méthodes ont également l’avantage d’être non-destructives, ce qui signifie que le même lieu peut être ré-échantillonné à répétition. Bien que ces systèmes d’échantillonnage soient tous fréquemment utilisés dans le suivi in situ de la solution de sol, les tubes poreux à tension sont de loin les instruments les plus populaires pour prélever la solution de sol (Di Bonito, 2005; Weihermüller, et al., 2007). Une des raisons de leur popularité est que ces tubes poreux sont conçus pour imiter les fonctions des racines des plantes en appliquant une tension sur le sol (Di Bonito, 2005). Durant les deux dernières décennies, une large gamme de nouveaux matériaux a été développée et beaucoup de ces dispositifs d’échantillonnage in situ ont été modifiés pour satisfaire aux nouvelles approches scientifiques (Weihermüller, L. et al., 2007). À titre d’exemple, des microlysimètres de 1 à 2.5 mm de diamètre ont été créés pour étudier des microenvironnements non accessibles aux lysimètres standards (2 à 4 cm de diamètres). Également, ces dispositifs existent dans une grande variété de matériaux: céramique, oxyde d’aluminium, verre fritté (borosilicate), polyamide ou nylon, acier inoxydable, polytétrafluoréthylène (PTFE ou téflon), polychlorure de vinyle (PVC), polyéthersulphone (PES), polyéthylène (PE) (Weihermüller, L. et al., 2007; Rais et al., 2006; Di Bonito, 2005; Wenzel et Wieshammer, 1995). En somme, parce que beaucoup d’innovations récentes sont disponibles pour l’échantillonnage in situ et parce que ces dispositifs offrent un moyen pratique de recueillir la solution du sol en permanence à un endroit donné avec un minimum de perturbation, ces méthodes in situ semblent toutes indiquées pour échantillonner la solution de sol de la rhizosphère.