Etudes in vitro de la fertilisation azotée de deux humus bruts du Québec.

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Claude Benoit M.Sc. MicrobiolOgie

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Etudes sur la fertilisation azot'e de deux hu.ua brut.

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Etudes ln vitro de·la fertilisatlQu azot'e de

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cieux

hu1llU~

bruts

du Quêbec

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Th~se~r'8ent'e A la racult' de. Etude. ~vaoc'e. et de Recherche coma.

exig"ce partielle pour l'obttmtion dl trade de Mattre 1. Science.

l

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D'partement de microbiolPlle Collige Mac~ODald • .;1') \ Univerlltf:~lll ~!ontr'al . ura 1974

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Cc) ~lludé Benoi t 1974

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!ficrobiologie S(MfAIRE

Etudes in

~itrQ

de la fertilisation azotée de

d~"h~

~

bruts.du Québec

par

Claude Benoit

'\

Deux hUMUS bruts provena~t de peuplements d'épinette noire (Picea mari.ua

~11ll.) et de pin gris (Pinus banksiana

Lamb.)

sont incubés in vitto af~ de

,COll-parer Il effet de deux concentrations d'urée et de nitrate de calci .... .-rqui au

 . t . ,

15 ~~ . . -,

Y, 'sur les fractions organiques azotées, (soluble et 1naoluble) et les fractiODa

...

minérales(NH4, NOl) de l'humus. Des informations supplémentaires ~onceraant i'ef- , fet des fet'tilisants sur ces deux humus sont foumie. pa'r des in~ubations

aaa6xo-t •

bies in vitro et l»ar là nutHration des n6aatodes.

.

.

Aucune différehce fondamentale n'est observée dan. le ·comport . . . . t 8fDi~

des deux'hulDUs brpts. En prE.ence de 71.0

pëq

urée-l~B

.,ar

~.O·I

,d'h .... (poie!. 15

sec) (20q ppm N), l'immobilisation du N dana l'azote orgMllque iIutolubl.e ~t de

.. " 4 . ,

' ' ' , < J o , . . .

69% pour l'Epinette noire et de

_.

·61% pour le pin 1%'18. Pour ae additiOll de USO

~ ~ ;

-1 5 ' 1 . 5 '

peq ur6e- N par 5.0 g d'hU8U4 (3500 pp. N)~ l't..obil1aation du • daaa cette

) . ~ ...

fraction est de 25.1 et 21.6% pour 1 -'pinette 'DOire et le pin

aria.

rupectlye-.

.

.

t ) IS '

ment. L immobilisation "du Ca(N0₁ 2- N dans la fraçtion H-o~pDique ~luble . . t

,~

inf érieure l IX et cela pour chacune des conCentrations. La) rEcupfratiOD p~ .

.

totale des nitratu ajoutés délDOntre que la ré,Juctlon _.1a1.latlve

ou.

dü.1a1lati-'" \ Cl •

ve est peu importante dans ces ailieux. t,'j.pcubation des 'bW1!1'8 en préNDCe du nitrate de. calcium provoque des acc:ulmlations d _ azote .-m1acal (effet d'

ac~l-•

vat ion) • ComparE 1 t'ude, le nitrate de 'calciua u t peu fawrabl. i la

.al.tipll-15

catiOn des nématod... Lea résultata obtenu avec le If aoat d1acuti . . . rapport avec le nombre de n'-atode ••

, \.

.

,

.

... " ... ~, .'

J

\..

_.

_,

>

;

( ,

~ Laab.) raw huaus vere 11lcubated in vitro vith two cODc:eIltrat1cms of

15B_labe1~ed

urea and calcina nitrate. The evolutioo of soluble orpDiC-H. insoluble ors8lÛ.c-N (residue) • ...:miua 1~ and dtraua vere foll.oved. Suppleaentary Ja;0nât1OD on both ~

vu

~bta1ned by us1Dg anaerob1c incubation and by the extraetiotl of n_toclea.

Bath rav hu.us showecl s1.Uar bebaviour in each expert.D.t.

15 ; 1

Incubation of 71.0 peq urea- If vith 5.0 1 of hwms (200 Ppil D) shovad a

15 '

H-immo&Uizatioa. iD the r . . idua. of -69 % aDd 61 % for the black ap.ruce

/

'and the jack. piDe rav huaaa reapec:tively. Vith.m appUcation- of

mo ...

t

15 1 5 ' )

urea- ~ (3500 PPJIl N). H-i.-ob:Uizatiotl for the black spruc:e and the jaek.

pine hu.'a wu 25.1 aocl 21.6 % reapect1vely. ,AD ."aluat101l of the u t ~

\

bl1izatioa. of mineral Ilitroaem ia disc:uasecl.

Ca(K03)2-lSH w-bU1u.tion 1sl the rea1.4ue vaa ).us ihD 1 % for every app1icatiOil. TM hf.ah perctllltaae" of. rec:oftry Qf the

acId~ 1I03-~

indic:Àtes a veak . . atan.toty and cltU~toEy dtnte .reduc:tioIl. Dur1Ds

incubation vith calciua Ilitrate. a

pr1a1aa

effect " . . ob . . J:ftCl. 1Io...ta '. volatUizatiOll or dnitrificatioD vere recoJ:ded. Calc1 . . nitrate hM

_,da-pressive- effect on the aultiplication of ne.atodu but

ur_ ...

d tG

att.u-.

late their lroweh. The n . . . tode populat101l. vith respect

?-

tlw in v1t~

15 _{~-incubatiOD,}

ls diacusaed.

,

.

1

.

.

/

..

' . 1 t , REMERCIEMENTS -,

- Je veux adresser les plus sincarea remerciements au Dr. Roger

)

.

,Know1el, directeur de .th~se. pour sa patience et pour les judicie~

-

..

.,.

..

conseils apportls au cours de la priparation de ce trava~l. Des

re-• f

merciements sont aussi adressis aux Dr. C.,Cendron, S. Hill, R.H. Estey

- ,

-) ~ ,

et A.F. }~kenzie. Le~ timoignages de bienveillance et de sympathie démontrés par ~~urice La10nde et Jean Brasseur ont été constamment dei sources d'encour.~ement. J'aimerais re98rcier le Centre de Recherches .D

Forestl~res des ~renti~es pour l'aide flnanciare apportée. Je vou-

_.

drais aussi mentionner l'intérêt particulier montré par le Dr. M.

1 •

RObërge.au sujet de ce travail. Je veux aussi remercier Patricia

~rray pour son assistance techniqu~ et Nicole ârault pour l~ dactylo-graphie de ce texte •

.

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e

TABLE DES l-fATIERES

\.

PAGE

RE.'!ERCIEMENTS r IV

~

LISTE DES FIGURES l) VII

1. INTRODUCTION 1

2.

REvuE

DES TRAVAUX 3

2.1 Immobilisation-minéralisa~ion 3

2.2 Incubati~n in yitro et fertilisants 4

2.2.1 Activité biologique 4 2.2.2 IlIlIIIObilisation des engrais azot~s j 6

2.2.3 Minéralisation de l'azote originel 8

2.2.4 Nitrification 9

2.2.5 Fixation des ions auaoniuma 10

/

2.3 Expériences en'condition naturelle et sea1- 10

1

naturelle

2.3.1 IrnDObilisation des engrais azotés Il

2.3.2 Minéralisation de l'azote organique ori8in~1 Il

2.4 • Pertes gazeuses azotées 12

2.4.1 Dénitrification 12 2.4.2 Volatilisation ammoniacale 15 , 2.5 Nématodes 1ibrès du 801 17

,'~

_{3. MATERltL ET METHODES 20} .J , ) 1 " 3.1 Préparation de l'hu~s 20

3.2 Incubation ~~obie in vitro 20

3.2.1 Extraction de. fractiona azotées 22

3.2.2 Analyse chimique 22,. - )':1.2.1 Azote ammoniacal. nitrates et nitrites:~ 23

3.2.2.2 Digestion 23

3.2.2.2.1 Résidu 23

3.2.2.2.2 Azote organique soluble 24

3.2.2.3 Titration 24

3.2.2.4 Analyse isotopique 25

3:3

,

Nématodes 25

3.3 • .1 Inéubation des humus 25 3.3.2 Extraction de. né . . todea 25

e

3.3.3 NUmfration et identification 26

3.4 Incubation anaérobie in vitro 26

0\

-V-~

,

J' ,

e

(> ) ' 4. 4.1 4.1.1 4.1.1.1 4.1.1.2 4.1.2 -4.1.2.1 4.1.2.2 4.2 t. 4.3

s.

6 ... \

RESUL":'ATS El' DISœsSIONS lDcubatloa a'robi. ln yltro Apport cl'ude

Azote .tnlral total

15. -c

J

Ap~t de DUrate de calciwa -'

Azote . - - i c & 1

15S " t

Incubation "'-roble ln vitro: dfnitriflcatiQft

~faatod.. libres du sol

DISCUSSION ~E CONCWSIOli BIBLIOGRAPHIE APPD.-olCE 1 • APPE:mICE I l

....

\...

-Vl-PAGE

"-

28 ₂₈ 28 28 32 37 37 4~ 44 48

'i

50

_.

53 54 57 64 65 ;.

JIj

""

, , . -,-_.

Figure 1.

(

Figure 3. Figure 4. Figure 5. Figure 6. 11'igure 7.

~ISTE DES FIGURES

PAGE Evolution de l'azote a..oni.cal (exprim6 en peq) , '29 de l'humus d'fpinette noire et de pin gris pour les

tli;iD.8 et pour les h\llllUl incub6. ell pr6sence de

l~:O peq ur6e-H et de 1250 peq ur6e-N par 5.0 g

èl 'hu1llUs • '

Pourcentage de r'cupfration de l'engrais oot'. 33 marqu6 au,15N, retrouv' dans le. difffrentes

fractions azot'es de l'humus, apr~s addition'de 71.0 peq urfe-15N ~ar 5.0 S'd'humus (poids sec

i 105 OC).

Pou~cent.g. de rfcup6fation de l'engrais AZOt', 34 marqu, au l5N, retrouv' dan. les différente.

fractions azotfes de VhWlU8; apr~s addition de -1250 peq urfe-15N par 5.0 g d'humu. (poids sec

à 105 OC).

Evolution de l'azote ...aniacal (expriDf en peq) 38 de l'hw.ul d '6p1r1ette noire et de pin' gris pour

les t6aotna et pour le. hu.ua in~b'. en pr6sence de 71.0 peq , Ca(NO

l )2-N et de l25~ peq c&(rl03}2-N, par 5.0 1 d, hu.us.

l '

Azote a..oni.eal libfrf au cour. des incubation. 39 en prfsence de. 71.0 et de 1250 ~.q ca(NOi~

par 5.0 S d

'm.-a.

(poids sec). L'azote ia-cal présent au début des incubations est 'sale i

ziro. 1 )

Pourcentase de r'cup'ration de l'engrais Azotf, 41 marquf au 15N, retrouvf dans les difflrentes

fractions dot' •• de l 'huaua, apras addition de 71.0 peq Ca(~l)2..l5N par 5.0 g d'hu.ua (poid. sec -1 105 OC).

...

.

'

Pourcentage de r'cupEration de l'engrais azot', 42 JiI,.

marqué au 15N, retrouv6 dans les diff'rentes ' fractions &zot'.s de l 'h ... , apra.' addition d.

1~50 peq Ca(NO

l)2-15N par 5.0 g d'humus (poid~ sec 1 105 OC).

-v

...

\\

\

)

Figure 8. Figure 9~ "

.'

\ 1/ " ~', ~. -'

Pourcentase de rfcupfratioa du ~BO] daDa 1 . . gaz N

20 et .2 au coura de l ' iuc:ubat1OD

--'ro-bi. ift vitro en prfsenee de 3500 ppa .~

Pourcentap de l'icupfratioa du

CaC30.J!2-1f ....

le. lU 520 . t _H2 au cour. d. l '1ac ti,cm

au'hb~. in ntro en .,praMGCe de 3500 ppa R.

Donna •• pour 1. pin Iri. aeul...ut.·~

"

.

... 1 " '-\ . -Vlll~

-..

'

..

. 45 46

•

•

.' •

-1-1. INTRODUCTION

Le besoin de pourvoir 1 la demande toujours croissante pour la mati~re ligneuse a ouvert la porte à des recherches dont le but vis' est une 'expioitation plus rationnelle et aussi plus efficace des

~euple-ments forestiers. Les forêts êonif'riennes des r'gions borEales sont,' parmi les t'e~Bout'ces naturelles, celles dont la' d~de est la plus sou-tenue. Cependan~. ces peuplements font faces l des probl~s de faible régénération. de croissan~e lente et de dégradatiOD de leur habitat. Dans ces régions, plusieurs facteurs, dont les plus t.portants son~ le climat froid et la, nature des débris v~g'taux déposés l chaq~ année, concourent l l' acculllUlation de mati~re organlque sur le sol

forestier'-.

~ "

et à la formation d'un humus brut ou mor qui n'ut pas propice 1 l'ac-tivitE biologique.

~~lgré de fortes accuaulations d'azote organique dans

l'humus brut, accumulation qui peuvent atteindre pou~ certains sites 2000 kg N/ha (Gesse~ et al., 1973), beaucoup de peupl..ents des forlts

---- '

bor~ale. souffrent d'une carence de cet Il'-en~ ~éra1. wee~ (1962)

a rbuM le8 travaux portant sur les condi_tlO1l8 c_éralement reac~tr'ea

dans ces humus de type mor telles la pds~c:e d'un rapport

cts,

' l m .. d'un pH acide (3.5-'.5), d'une piltre aération, etc.; ces conditloaa De

favorisent pas la minéralisation des cOllpOsés azotés de aorte que s,ule-ment de faibles quantit~8 so~t di8poni~le. 1 l'abaorptlO1l par les .rbr ...

La fertilisation azotée •• •• t avErie.jusqu·A .a1ntenant un . des moyens les plus efficaces et les 1$Jins eoGteux pour pa1l1er cette

'c:a-,

renee. Les rAc.nts dêveloppèlJlenu .ur la ache 1Dternatloamale (crise du p6trole) peuvent remettre en que.tion la rentab1l1tl de cette tecbDiqae.

,

)

-2-.

Au Québec, il n'y a

pas

de fertili.ation 1 grande.'chelle,

..t.,

par cODtre,

--,

beaucoup d'êtudea se font dans ce' domaine. L'url., le nitrate de c.tclua et le nitrate d'ammonium sont les fertili • .nta a.otf. sur l.aquela porteat les recherche.. I:.a f~rtili.atiOD 1 l'urie! sur des peupleMDte d ',Ip!Dett. noire (Pice.'~ricna, ~H1ll.)BSP) du parc MOnt-tTeablant7 per.et une plue

gra~de assimilation ~ azote que la fertili.ation au nltr ... te de calet.... ou ,

/ .J

au nitrate d' allllllOnium (Yeetun t lCnowles et H111, 1912). On a tentl la

J

m~me expérience aur de. peuplements de pin sri. (Pihue bankai&Da ta.b.) et le8 rêsultanta monçrent que la croie.ance de cette •••• nc. ..t pl~ accI-lér@e par le nitrate dtammonium et le nitrate d. calciua que par l'urie (Weetman et Algar, 1974).

L'Etude dee rfactions de l'hu.u. brut face aux f.rtili ... te " azot:Es reste encore un sujet 1 explor.r. Le propos de ce travaU ut

d~Etudier en parailile ces deux humus bruts en ~rf.eDc. de fertilia . . ta. bas incubation. _'robie. in vitro sont faite. en prleenc. du nitrate de. calcium' et de l'url. sou. deux taux d'application, lquivaleDte 1 200 et '3500 ppa N. ' L'azote-15 eet uti,lial afin d • .:1eus .uiYr. 1_ proc _ _

" '

de minErali.ation-inaobili.atlon. De. incubatioae aaalrobl.. iD yitro

~ont effectu'e. dan. le but de tournlr de. donnf .. auppl'-entair . . . ur

ces deux humus, en particulier .ur les capacitf. diDitrif~tee. Au

\ '

coure'de la _{., , .}

_.

d~r'e de. incubation. aErobie., aont faite. une . . _{. . .} tt.at1aa ainai que l'identification d U r e ••

, ~ ,

,l

\

! l 't _, , ~ ''ï

1

..

"4 \~ f. ",' "

',1

(.

l '

...

)

-2» UVUE DES TRAVAUX •

2.1 ~bili •• tion~n'r.1ia.tion.

,

Dana le cycle interne de l·' •• ote, 1.

~'ralia.tloD

brute ausai bien

~'am.odific.tion

aont

d~finies

co.me la tranafor.atiou d'une fonae orsanlque de l 'a.ote ~eft une forme inorganique. c'e.t-l-1iire l ' •• ote aDOniac.l ... par 1. mlcrofloré hEdrotrophe qui y trouve .a .ource d 'lneraie. L'a •• lallation de l~.zote ainiral (ammonIacal, nitrate et nitrite) par le.

11\

orgàlliamea 'tell,:,}'lque. pour le un b •• oina prCflique. eat d'aignle aoua, le tout .yat_ impliquant una actlvlt'

.urv~nnent continuelle.nt et

abul-tanf.-nt . . . 1. tuv.ill.nt dana de. directions

&PPo.,...

L' .ccUllUl.Uon d'.zote ado'raL dana un 801 peut r'sulter d'une b.l.ae de l'i..obilis.tion brute ou d'une ,acttv.tlon de 1. ain'r.ltaatlon brute; il y • • 10r. ain'rali-.ation netçe. lnver.elant, une diminution d. l' .zote alnlr.l peut ra.u1ter

,

.

,

d'un r.lentt ... nt d. 1. a1n'r.~i •• tion brute ou d'un. activ.tion de

1'18-,

.~ilt.ation brute; il y • alora immobiliaation nette (JanslOn, 1958, 1971;

• J

Bar tholomev • 1965; DcnImer~.. et Kan~aROt. 19f>.

Cfnfr.lalMDt. un ao1 dont 1. rapport C/N e.t inflrleu'l: 1 20 ou 25 engendre une adn'r.li.ation nette, rfaultant d'une productlon d'.aote _lnortranique auplrieure aux besoins de la IIlicroflore hlt,rôtrophe. Un rapport

CIN flevi. au-dessus de 20 ou 25, provoque au contraire une i..obilis.tlon

nette. due 1 l'excf. de . . tEriel 6nerg6tique (Harmaen et Schreven. 1955). Cette •• sertion eat valab1 • • i la nature de. composa. a.ot'_, .u •• l bien qua

c.~on' •• a. pr.te f.~11emen't 1 l'.tt.que de •• icro-orlenls,,~~~=

rfsIëfus rig'taux 1

c,.~

fi •• ' . . is riches en lipiDe. la fraction

c.r~

•• -'afraliae difficilement alora que la fraction •• ot" 1. fait plo.

. .

r.pid~t.

'\

·

-4-.J

Il n'y aura pas inhibition de la minEra1i.ation nette comme le rapport CtH

~levé le iaisserait prEvoir (Rubins et Bear, 1942; Peevy et Norman, 1948;

Berniér et Roberge, 1962). D'a~tres facteurs affectent les processus de.

minéralisatio~immobi1isation.

Chez les humus bruts, le pH

(Z~tt1,

1960b; Weetman. ~962: Viro. 1963; N~k, 1968) et la tempErature ~aK.man et Gerretsen, 1931; Overrein, 1967b: Bhure, 1970) ont EtE identifiEs

positive-... ,

ment mais l'humidit~, la ~~huœidification (Birch, 1958; Jager, 1967) et les

t conditions d'aEration pourraient aussi avoir une influence non nEgligeable.

'~

2.2 Incubation in vitro et ferti1i.anta 2.2.1 Activitê biologique _..

"L'incubation de l'humUs brut en 'prEsence de fertilisants

four--

-nit de bons renaeigne.ent. sur le m'tabo1i.-e azotE dea.hu.u.; des recher-ches plus Elaborfes'ont recours aux cases-1'8imEtriqu.s et 1 1&

ferti1isa-\

tian en for€t naturelle. La mêthode d'incubation in vitro se fait ain.i;

prêl~vement de l'horizon organique suivi 'ventuelleœent de la .Eparation des couches L, F et H. Aprls avoir EtE's~ch', brayE et tamia', l'humus est

incub~ in vitro sous tempErat~re et humiditê contr61'... Bien que trI.

~loi8n~e des:,conditions naturelle. cette mithode per.et de d'couvrir le

co.-portement potentiel de la matilre organique face aux diff'rants traitement~

(I~ssaint et Roubert, 1965). L'ur'e a .urtout retenu l'attention de.

re-cherches en fertilisation forestilre . . i. de nombreux travaux out ' t ' fait.

"

avec l'ammonium et les nitra~es.

Le comportement de l'ur' • • st bien connu. Aprl • • on addition i

un sol. l'urh est hydrolyde en AIIIODiac et en saz e:arbonique. L 'hydrol,. . . se fait par l'ur'a •• (Uoyd et Sheaft., 1973). Cette et\zYIN exiat • • ~

J

5r ....

-deux fomes dans le sol. Sous la for.e intrace1lulaiJ'e. elle fait partie

.,.;/)

intégrante 4es aicro-orgaotaell urEolytiqu.es; sous la fOrlle extraceUulaire. elle est libê'rée par les cellu1es rivantes ou .rtes et s'absorbe sur les colloidea organiques et sur lell particules arg1l.euses (Pinclt et AlUson, 1969 ; .. Paulson et -Kurtz, 1969). MalgrE les conditions acid~s du II1lieu, l

'hy-drolyse se fait rapidement et engeadre un degri d'alcal1nitf proportionnel i

la vitesse de Jd.néra1isation. Aprù une fertilisation azotE (dans le cas de l'urée après son hydrolyse). les ailléraux azotés YOIlt rejoindre la fraction inorganique totale et peuvent alors .e retroUYer dms la fraction ors.uque soit par des processus childques ca..e la r~rsiOll (BroadbeDt et. Rakaahilla, 1967) et la fixation (nlbmilt. 1965) 80it par le processus d' . . s1ad.l.atiOll.

On sait que ~la aicroflore d'un ... brut 1 l'Etat naturel est composée _joritairetlellt de challpipons acidophiles (Chase et Baker. 1954; Weetman, 1962). En pdMDCe d 'ura, l ' . . . iII1latiOil a EtE . . ~oeiée avec UIle

activité ,ccne de la llicroflore. Aprh 42 jours d'iDcubàtioa d'un .or

d'6-Q

l'inette noire en prEMIlce de 3500 ppa ude-N (448

q

II/ha).' le no.bre tetal de bactéries a aus-nté de 112 % et de 9.5 % pour 1 . . cbapipou (Roberp et Knavles, 1967). La population baetérieDJM . . tre ua. aecroia . . . t trI.

8up~rieur i celle des c~i8Q0D8. Une quaatltE aussi ~evle d'urEe

eatrat-nc.fÛne élévation de pH de 1.5 unité, crbnt aiDai un llilieu fa1rOrable 1 l'ac-tivlté bloloRlque. Une autre étude sur la respiration d'UIl . .ar en prlaeace

It d'urée a corroboré cette observatlOD (Saloniua, 1972).

,

L'élévation .1", pD et' la pd.euee dea tOIla ~aux 80Ilt 1 1 'oriRlne d'une solub1.U . . tion de la . . tUre oraaa1que (Ope~. 1972a. 19721»; Overrein. 1971a, 1972b) qui fawrl . . ralt le d~t . . la a1c:l'Oflora bactErienne. Oper (1972a) d~rlt &lui l'upec:t ph,.iqaa d'Ull ... 1arut

---

---~

---

---

... -....

--.

.

-6-apri!s fertilisation au.ive i l'urEe ••• "a partial collap •• of the phy-sical structure of the rav hWIWI". Pand. le . . tiriel aolubiliHE, i l a

.

identifiE des composEs azotEs provenmt de l'hwaaa. des hydrates de carbone et des substances lipophiles. En cotlparmt les c:ouc~e8 organiques L. FI . t F 2. Roberge' et Inowlea (1967) ~hontrE que les plus hauts taux d'

i..-o-, ~'~ ~. 1 1(

,

-

---billsation de l'urEe-N~aient . . soc;iEs avec la couche L. Dans cette couche,

..

on trouve une prEsence llIportante d. _tiare organique peu altide et faci-lement assiaUable. La couche '2 1IIOIltre le plus 'faible ta~ d'activation biologique. Cette constatation est eq accord ~ la rEduction accentuEe du dynamisme biologique observf daa. les couches organiques plus âgEs

CF

et H) et dans les horizons .tniraux. sous-jacents i l'humus brut. l l'Etat naturel

(Burges, 1963; Parkinson et Coups. 1963).

Peu de travaux ont ftE poursuMs en relation avec la microflore et les fertilisants UIIOIliu.s et nlt:rates. Une li~re baiss. de pH et une

faible augmentation d. la m.croflore, plua sp&:ia1.meot des c:haIIpipona, fu-rent observfe. par Viro (1963). apras fertilisation au sulfate d'...oniua.

Avec le .&me f.rtLIisant. salOftlu. (1912) eoresistra une baiase du taux de respiration d'un huDus de type .or. USttl (1960.) et Weet1laD (1962) ont

cona-, cona-, cona-, " cona-, '

r

tatE un abaissemant du ~ de respiration dea huaus aprls fertiliaation au nitrate d' .-miua et au nitrate de potassiua. . Carrier et Bernier (1971)

-

.

ont constatE une baisse du pH auivant les prea1ers jours de l'application de

224 kR NH₄N0₃-N/ha et une reJlODtEe apr~s 10 jours, en forit naturelle d. pin gris.

2.2.2 I11D9blli •• tion des engrais .;motE.

L'azote-15 e.t un

outil~.

prEcieux lorsqu'il .'asit d'aDa-lyser l'illpact que peU"ft!llt " i r d •• eap'ais &ZOta sur ua ayatIMJatable .

( ,

\

1

.

, F ,

-7-comme l'humus brut. Le l5N est aussi tris rEvflateur quand il faut suivre l'incorporation de ces composés dans les fractions azotEs, organiques et

lS

minérales. Des expériences avec l'humus brut et le N ont EtE faites in vitro dans le but de comparer l'urEe, le Bulfate d'amDOniua et le. nitrates •

.

_o

Parmi ces fertilisants, l'urée était la forme qui était le plue rapidement immobilisée dans la matiare organique, suivie de l ' ...,niua et du nitrates (Overrein. 1967b, 1910b, 1972a; Lefebvre, 1912). tette immobilisation

rE-f~re e~ grande ~artie au processus d'a •• 1milation biologique.

Cette faible incorporatldR du No~ana la fraction organique --'\!ejoint fort bien une hypothase proposEe par Jan.son et al. (1955) et Jan .. ~

1

(1958), touchant le cycle de l'azote en gEnirai. Ces auteuis conaidarent

.

'~

que les nitrates ne participeraient p.. au cycle de .tDEral1sation-t.Dobili-. ,"

aAtion au mime titre que l'aaote .-macal. La 1I1croflore iIaobiliaerait plus avantageuaement les ioua a1DOui .... que lu 1l1tTatee _i. adveunt l' ab-sence de l' UIIIIODiulll. les nitrates peuvent 6vid ... t itre . . sill1l6s. Cette hypothlse eat appuyEe par Van hug et BriROde (1973). Cette théorie .'ap-pliquerait au milieu particulier qu'est l~huau. brut.

Overrein (1967b, 1972a) a ~ en doute cet Enoocl en .outeGaDt 1

que les nitrates pouvaient être a •• t-il' . . . en prfaence dtiona ~ ...

, 1

15

Il nota cependant une ~articularit' 1 .a.air que le N De se retrOUYe que parmi deux fractions seulement, l'azote inorlanique (N0

3) et l'azote o~a­

nique soluble (2 N K.Cl). mais De se ·retrouve p" dana la fraction .aot. organique insoluble, qui est iapliquE plus particulilrelDRt dans

l'~bl-•

1la.tion biologique. Lefebvre (1972), a utili.' le . . . techDiqu •• aYeC

, olS

un hums brut mais fertll1s' avec 200 Ppil NO_{j -} N et • obttrDU .,1Da de 10 % 15 .

d'lnc~rpor.tlon du N dana'la fraction ora.a1que tDaoluble et ea.trom 15 %

...

Qj'{~

,

;

/

'-/

-8-dans la fraction azote organique soluble apris 84 jour.. zaetl (196Oa) à

mesuré aucune incorporation de NO) chez un huaus brut après ferti1isatlOD par 200, 500, 1000 et 4000 ppm H03-N.

2.2.3 Minéralisation de l'azote o~aaique originel

Dans le cycle interne de l'azote. il Y a khao8e de' 1 • azote minêral et de l'azote organi,e par l'iDtenlEdiaire ~e la aicroflore. Le.

vitesses d'échanges sont diterm1nées par la t~rature et le sub.trat (type d 'humus). Le taux de renouvelleMUt ou "intercbange ,. pour un lIOr u t

beau

-.

.

coup plus lent que celui d'un .oder et d'un .u1l (Van praag et Brisode.1973). Dans ~n 801 équilibrf. l'immobilisation de l'azote iDorganlque .'ac~oapasne

d'une minéralisation de l'azote organique de aorte que l'azote iDor&8Œique demeure relativement constant.·

"-L'incubation en présence de fertil1aaat. azotis a per.1a de

61-montrer une activation ~e la .tnéralis.tiOft nette de l'azote ~

ori-~~

.

.

ginel (Chu et Knowles. 1966; ~k. 1968; OnrreiD. 1967a. 1961b. 1912&). Les auteurs AnglO-jon. se servellt clu t~ "pdaJ.D1 e~~ect" pour dûlper ce proceuua. Le~ exp'riaces d'Ovenein (19678, 197Ob>\OIlt d'--td qae~ la

température, le taux d'application et le geure de fertll1aaata auraieDt uae

influence'sur le taux de minirallsatioa de l'azote or,anique oristael.

co.-parés à l'urée, l'ammonlua et le. nitrates .eraleut

plue

efftcaeea co..e

agents minéralisant.

Prisente_nt, l'explication de ce p~ fait le 8&ljet

.1'_

certaine controverse chez 1 •• chercheurs. Jaaason (1971) croit qu'il a'est qu'apparent et conclut: '7be difference ia a feature of the

-'aeraliaatioa-)i "

Zelttl (l96Qa) alUpe la poaibUttf /

\ ) (

-9-d'une stErili.ation partielle d~ ~ieu par le nitrate de ca1ciua,af~

d'ex-..

pliquer UD~ baisse au niveau de la . .fo~lon d~ C0₂• Broadbellt et Haltuhilla (1971) priposent c~ explication pàrtielle que lea ·c ... ratent de

DÀ-ture phJsico-ch1ll:l.que engenddea par un clual ... t ÙIUI la pr-.1oo

O8Otl-que apr~s l'addition du ElflMmts 1liD6raux.. Par ail.l.aura. 'Veatel'llall et

Kurtz (1973) .tntaisent l'effet oa.otique et retleDDeDt aeute.eDt la att.u-latiPn de l'activitf~.tcrobiolo8ique'bieo qu'aucune expêrlence ne pui . . . appuyer ce. 'dires.

2.2.4 N1.trif1c:aUon

,

7

La nitrification, g~iral~t, dEfillia c~ l'OItYdatioa

biG-, '

1

liglque de. sela ...,.,bcaux en nitJ:at_. n'a pa8 lti ob~ lon

d'1ac:u-batiOlUl in vitro. Cette,r~tlon.e fait en d~UX it..,..; l'~ti'T de 1 '.-xli.:: en nitrite par 1 . . bact'rtu du ~ .U:~a. pu1a

l'oxycIa-~lon du nitrite en nitrat. 'par le .-are UitrOhacter. Le8 bactlrl . . nitri-fiante. aoat neutrophile.. Leur pB .faf . . 1 o.c:11le eatre 7.0 et-5.0,

aul-l.

vant le. cooditioa. expin-atalu. Corke (1958) • utf.115 la popalat1oa nitrifiante entre 200 et 500 llielOOrpal • • • pu 11:' . . . . d· ... pr09.,at

'rles BUs&lre une bportance nl.ti . . . t faible de la DitrificatlOll dau

• 0

ces sJ.t~. ..' activit' de cu o r _ l . . . . est d. plua lillith par 1ea

coa-J •

, \

dition. acidu d •• hwaa. forutier. exc:ept' peut-être _.

.

U oil .... addit1oa considErable d'urfe produit une forte fl6w.tioG du pB (~ . . et IDovlea.

1~66).

..

'

.

~ -, ~

J

,-_,

/

,

.

"

,

\

.'

'.

-10-2.2.5 Fix~tion des iOllS ammoniums ./

•

.

~,~~

Dans les conditions naturelles, les ions ammoniums

peu-"

vent se retrouver en solution ou adsorbfis SOUII une forme fichangeabl~_:

ils sont alors impliquis dans plusieurs processul dont l'immobilisa-tion par les populal'immobilisa-tions microbiennes, la nitrifical'immobilisa-tion, l'absorpl'immobilisa-tion

./

par les plantes et la volatilisation. De plus, lea ions ammoniuma

~uvent itre fixAs par les miniraux ou incorporis dans les complexes

d

Ils sont alors dans une forme non ficban-geable et n'entre pas dans les processus

libre dynamique semble exister entre ces

'nuairE. ci-dessus. Un

Equi-troi~actions

,~ de sorte que

'-,

'--la dEliudtation n'est pas aussi catEgorique. On a aVàQc' que lea sols forestiers, richea en matiare orgao1que et plus .pEcia1ement en lignine,

1

pouvaient fixer les iona ammoniums et contribuer significativemant 1

l'incorporation de l'azote dans les fractions bumiquea. A l'aide du l5N,

N&md\t

(1970) mesura la capacit' d'un hUllU8 brut 1 fixer l'

aDIIIO-nium,et la glycine sous une form. riaiatante 1 un traite . . nt acide (1 N HC~). Il trouva une tris faible fixation d'azote et de glycine dans l 'humus satur' en ions bycl.roslnes (pH 3.3-3.4), uis un. 'l'vatian de pH entratna~t une fixation plus importante. En condition stiri1e, Knovlel et Chu (1969) ont au •• i constat' une tris faible fixation dans J'humul brut provenant'd'un peuplement d'ipinette.

2.3 Expfriences en condition naturelle et semi-naturelle

• • Ces expfrience. eurent li~

.

en forit naturelle (~adt 1971)

-en ca.es lysimitriqu.s (OVerrein, 1972b), -en pots (Hüser, 1971) et l'

l'aide d'un systl_ difini co ... "parcell •• iao1' •• 1atiral • • nt"

•

.: 1

-11-(Nonnik et Popovic, 1971; Popovic et NO..1It, 1972). !-falsr6 des

coodi-"

tions expArilllentalea diffArente. et des facteurs locaux variables tels

J ,

la tempfrature, les prlcipitationa et le type de 1101, on peut retrouyer une certaine uniforadtl dans le ca.portement de chacun des fertilia.nt ••

2.3.1 Immobilisation de. engrais azot's

NOaa:1It et Popovic (1971) ont lsol1 IstéraleMDt des

parcel-2

les de 801 foreetier de 0.255. 1 l'alde de cyliDdre de ~tal enfoael

jusqu'à 40 CIIl. Un an après l' addition de 100 kg 15 N/ha, on retro .... au

niveau de l'horizàft ors.niqua 8.4, 28.8 et 55.2 % du l5a reapectlv...at ajoud sous forme de nitrate de calc:l.wa, de sulfate d'.--1ua et d'urie. Overrein (1972b) a obtenu des rf.ultate aia1la1rea avec d . . casea

l,.~-mêtriques. Apras avoir fertilisa un peupl...at de pin avec ,du aulfate

1

d '8JIIIIIOniwa et du superphophate, Head (1971) r'cupira 25 % du lSa au niveau de l '.horizon' organique.

Hii ..

r (1971). avec: 1& _tbode da cultu-re en pats, a obtenu seulble.nt 1 . . . r'aulUta.

2.3.1 _, Mln'rali.ation de l'azote organique oriSiDel

No..tlt et Popovic (1971) ont d6aoDtr' une ~r.al1aatiOD de l'azote orsanique 1 la auite de 1& fertlliaatl00 au nitrate d. caleiua.

~

--...

..

Ils ont appuyA l'hypoth~se de Zottl (1960a) l .avoir que ce fertil1aaat pourrait .user une st'rllisation partielle du 801. Popovic et xa.tk

(1972) ont repris ces travaux pour l'urie. le aulfate d'...oalua et Le

nitrate de calcium. Pour l'urie et le sulfate d ' - - n u a , lea ~teura

expliquent les riaultants obtenus c~ un 'ph~ d' fclYqe taoto--pique. Cependant. cette expl1catiOll ne a' appliqueralt p_ au tra~t

\<'

-12-"

-1

IJ

par le nitrate de calciua. Ils concluent qu'une stérilisation _Ille par-tielle de l'~ n'expliquerait pas tout le phénomène.,

2.4 - Pertes gazeuses azot~ea

2.4.1 ~itr1ficatiOil

il"

La dénitrific&Cion désigne un véritable processus

respiratoi-t

re qui coof~ri l certaines bactéries la faculté d'utiliser le nitrate et , d'autres composE;a oxygénés de l'azote, (N0₂' N₂0) co_ accepteurs finals'

d'électrODs l la p1ac:e de l·oxygatle. Ce processus s'oppose à l ' . . a1m11atiOll

r

réductive des nitrate. qui. se rencontrent ausai ehez le r~gDe végétal, par exetIple, et dODt le but est d~ pourvoir 1 la deunde uotu des. organismes.

~

u.-Les bactéries sont dites dénitrifiantes vraies lorsque les produits de 1&

réduction SODt les gaz 120 et N₂• La dénitrification vraie est actuel1eMnt llmftée à des bactéries chtalo-organotrophe. et à certaine.

chta1o-1ithotro-phe.; ~!!1~c.;;,r~oc;....;;..;oc:~c;.;;;us~d.;;.ea~l~t;..;r_i;.;;;f...;1c~aa ... ,. ThiobacUlus denitrificana. etc. (Payne, , 1973) • Deux .oo~les (D.uyver. 1953; Callpbell et

Lee..

1961) ont ét~

propo-sés af d'expliquer La slqueace dea différente. rEaction. chtaiquea

coadui-l1tr&UOD

d~ proclulta réduite. Il est g&éraleMllt accepté que

falC: clans l'ordre

:àO

_J + N0₂ + N

20 + N2•

Depuis longC . . . . , on a 'eat aperçu de l'action iuh1bitrice de

1 '02 sur la dénitrification. On sait maintenant que 1'°₂, lIême à une ten-sion trî. basee, répr1Jle la formation des enz,.6 iapliqules dans la rEdue-tion et inhibe leur foncrEdue-tion. La dénitrification est donc eontr6lée en srande partie par .1 'absence d ·oxyg~e. Dans un ao1 hullide, la diffusion de 1'°₂ ae fait l"ute.el1t et provoque la foraatlon cle Il1crobabitata . . . 'roble.. MI.

or-

-13-,

ganiQue facilement assimilable ~ui. en plus dei favoriser la prolif~ration

des bactéries dfnitrifiantes, peut provoquer un Epuisement de 1'02.' Ces conditiofts se rencontrent au niveau de la rhizo.phare en particulier. La

dénltri~icatlon est aussi influenc~e par la tempErature et l'acidit6 du

sol. La dênitrifl~ation est essentiellement un processus neutrophile. Ouand le pH est plus 5as oue 5.5, le nombre de bactEr!es d6nitrifiantes

et, par consEquent, la dfnitrification di.inue significativesent. Le

pro-o 0'

cessus est très ltmitf à 2 C et l'opttmu. se situe 1 2S C et au-d~ssus.

:l~cm1k (1956) a nontrE que le rapport N

20:NO se modifie brusquement en fonc-tion de la vaieur du DH. Au-dessus de pH 1.0, l'oxyde nitreux (N₂Q) eat peu abondant car il e3C facilement réduit en N

2, 88ia au-dessous ~ pH 6.0, ~

1

cette r~duction est, fortement inhibée.

D'autres mEcaniames, purement ch1a1ques. ont EtE proposés afin d'expliquer la volatilisation des camposfa azotéa en préaence de nitrit . .

(AIlison, 1963). La dEcomposition est contrôlée en grande partie par le pH du sol et la nature de la Datière organique. SOus le pH 5.0,

!*

rêaction sulv,nte se produirait: r

J HX0

2 ..

L'oxyde nitrique (~O) est atable en condition anaérobie . . ia au contact de l'oxygène i l peut être transformé en ~2. A l 'Itat naturel, il y a peu de pertes azotées aous cette forme. L'azote moléculaiTe peut se former dana _II>

le so~ par la réaction de Van Slyke et par l'interaction des nitritea et des' cooposés de l'a:monium:,

R-~1l2 T P_':02 .. R-oH + N

2

."2°

'(Van Slyke)

~m4 + tr.l0

2 .. N2 + 21 lf

'.

1

i~

•

..

,

J>

-14-'0

Des Itudes ont cl~trl gue les c:oa.tita.-ta o~AARique. clu sol semt l l 'o~iline "'e la f.1xat:ion 'de l'·azote nitreux (10-28 1) et de la

vo1at~li8ation ~ N₂0 et 52. ~. _tlrt..uX r'actUa SODt des 8Gb.tanc . . phénoliques qui, sous certaiDes coaditioaa. rlasiraient facite.eDt avec le

nitrite pour former des nitroaoph6aol. qui seront iweDtuelle.eot cllco.poa6. par l'acide nitreux avec la formation cie -2 et 1120 (Bre..e~ et llelaon. 1968; Bremner et Fuhr. 1966).

Il fut iapo •• ib1e de clkele~ _, des pertes par cl&1trification

'.

après des additions d'ammoniums et: de nitrates au cours d'expfr1eDces en cases lysimétriques (OVerrein, 1968, 19lb. 19l2b). Sous un traltellellt 1 l'urée enrichie en l5N, de liglre. pertes ont été décell_ b1ea qu'il fut impqssible de Jéterminer la quantité exacte (OVerreiD, 19l2b). L'accu.ula-tian de nitrates dans les horizons 1I1néraux auite i d . . fertil1aat1on8 . . . . i-ves d'urée lai8.eraient .uppo.e~ la préaeace de aicrOhabltats .aa6~Obtea

favorables 1 la dénitrification, r~aultallt de la ... e clu pB et .. tUIle plua

grande activité 1II1crobietme. La prlseace de nitrite. D'a pu I t n prOUY&. Dans la aime expérience, OVer~e1n (1972b) détecta cie l'a.aote .,l6culalre marqué. 24 beures .pr~s la fert1ll..atloa 1 l'urEe CI'ua . . . brut 1acuW en vase clos et pourvu en héliun et en 0XJI1ne. Il EMt 1'bypoth.atM que cie.

réactions chimiques encore iOCODDUe. pourraient sur.en1r .poot.a'-eDt entre l'urée et le. acides huaique. de l·~.

Un hUllUS brut provenant d'un peup1e.ent d '"ine~te cie

IIor-v~ge. incubE en prEsence de Ditrate. (400 et 1200 ppa). ne pr090qua qu ' ....

tds légêre formation (6 X) de pz lIO. M

20 et 112 au pB ooraal de 4.3. Aprla avoir ajusté 1~ pH i 6.0 et 7.3. plua de 80 % de l'azote d1trlque fut re-t rouvl 80US fonae d'azote 1IDléculalre. 10 jour. plus tard.

:;;;'".' ,

,e

- "

ft, ..

-15-fut reliée au pH (Na-i1t et Thorln, 1972). OYerreiD (1970a), util1.aant le' 15

même type de mor mais satur' en eaa et a.ec: 100 ppa H0

3 - H, attribua le

15 ' c

faible pourcentage de r~cupEration du N l des pertes par d~trif1catiOD

_,

sans avoir fait aucun test pour confirmer son bJPOt~se.

2.4.2 Volatilisation auaoniacale

Le. perte. par volati11aa~ion ___ ucale (~) sont:· UDiqu...at

"-d'origine physico-chimique et 8"~liquerq.ent par les cODditiOll8 rencoatrha dans un sol, l savoir un ililieu alcal~, une faible capac:it6 d "c:kalge ca-tionique -et des' facteurs variables COllDe la t~rature~ l'buaidit6, le taux

d'appltcation et' l'activit' de la 1I1croflore. La volatilisation •

apras une fertilisation au sulfate d' ~ua et au' nitr~te d' DII!DIliua s' _ t , r'vfilée de peu d'importance (carrier et Bernier, 1971). Les 1Ibultats de cet Ce étude dEmoutrent clairement que l.s pert . . SODt né8lis.able. . . . . i longtemps que le pH du .01 demeure en-deçl de la neutralité, Du Pl.easi • • t Kroontje (1964) ont aontr' que l~...onlac: peut-ltre volat11is6 l partir de

(NH4) 2S04 même en sol acid., dG l l"quUibrè: ,

, ,1

NH4

+

OB-? ;,::,

::;:====~'

~+

~O-(~:

1.80 x 10-5)

Dans un milieu acide èOllllDe l 'hulDU8 brut. la cODcentration de. hydroxyl . . (OH-) est tr~s faible et les pertes ne son~ d'caU . . que sous de fortu concentrations de sulfate dl~ •• ,Par contre. l'hydrolyse de l'urh

hydroxylea, fao- ,

antratne une él'vation du pH et: COll8iq~t, d . . ~

ri.ant la partie droite de' l'équation. \ \ . .

o

L'applic:aUcm d'uri. se fait en aolution ou soua for..

.1

_on

$21

'.

( \ \

,

\ _r

'.

-16-\

solide.

. / 7

Appl~u'e en solution. l'urie p'n~tr. plu. profond'--nt 1 trawera "

l'humus et la distribution se fait d'une manilre plus ~gIae. Lee for.ea granulaires engendrent au contraire la formation c(e .... llicrohabitat. forteMDt'

alcal~n8 autour des p~rticu1es et se conc~trent .urtout 1 la surface ~u ao1.

Les pertes les moins élevEe. ont êt' constatE.s lorsque lrappl~catioD . . faisait par solution. Utilisant les c.ses ly.1_triques, Overrein (1968)

fertilisa une parcelle de sol forestier avec une solution de _, SOO kg ur6e-N~

'

.

et enregistra une perte maxiJIIWD de 3.5, % pour 48 jours. Quau 1 Bhure (1970) il obtint moins de l % de volatilisation dans un hUE. brut inc:ub6 iD ntro. pour 1:!4 jour~. en pr'8~nce de 660 k~ ur'e-N. La seul. esceptton e.t une

iD-15

cubation faite par Overrein (1970b) en prasence de 400 ppa u~- H. Il

attribua 48 1. de la fraction non récupér'e 1 la volatill.atiOD

_.

~

bien que le pH soit deaeur6 tris bas (pH 4.5).

L'ip.isseur' de l'horizon organique peut Influeacer la

.ola-f

tilisation. Be~ier, Carrier et $a1rnoff (1969) OIlt "'urE ,d . . pert_ ~ niaca1es d'une valeur totale de 20 1 pour 7 jours et pour _, une appl1catioa. cie

.

224 kg urie-H/ha, en forlt naturelle de pin gr1.. Bernier et ~. (1971) Olle

dpété l'expérience pour une sap101ire et ont obtema 10 % da perte pour UD ,

même taux d'appliution. Il. expliquent la diff'rence par le fait que

l'ba-I

.

mus brut du pin est beaucoup plu. miace et que '.a capacitl d'abaorptJ.oD Mt':

,.. diminuée paralUllement. ,:Ces auteurs ont aus.i dEmontr'

.

que l'iIIport..ce cie .

...

la volat11isation.italt proportionnelle aux taux d'application pour atteiadre

, ,

,

-un maximum de 45 % apr~. 7 jour. pour 900 kg tl/ha (Bernier et al.1969). Il

o

-est à noter que le8 pert •• sont tri. 'lev'e. dana le. pr..tere jour. d. 1'~ -"

drolYJ e • Baker (1970)'a IIOntrE que pour 10 % 4 'bwliclitl. la. partu SODt

nul~e. mais qu'eil •• au~tent conaidlrabl ... nt pour-ISO % ~e ~t . . . ~

le n:1veau de saturation (300 ,X) • La volatili.atioa . . t retudAe et _ _

• a

,

.

1

(

-17-importante à 5

Oc

qu'à 13 oC.

~.r.

L'hydrolyse de l'urée est rel1~e à ce. deux facteurs. la température et l 'hlllllidité. Les basses teapératures et de fai-bles taux d'humidité inhibent en fait l'activit~ enzyaatique de l'~réase.

N~k (1973), Watltina et al. (1972), carrier et Bernier;' (19071). Hahendrappa et Ogden (1973) ont .esuré une diminution Ulportmate 4e

\

la volatilisation lorsque l'on ajoutait des éngrais l solubilitE lente ou enrobés de soufre ou que l'application êtait accompagnEe de phosphate et

d ~engrais potassiques. Des pr~cipitations suivant la fertilisation

dimi-nuent la volatilisation mais entratnent l'urée dans les horizons sous-jacents.

2.5 Nématodes libres du sol

Les travaux

4

'Overgaard (1949) ont apportE une mei.lleure con-naissance, du r61e des néNatodes libres du sol.

tJ"

~

Sa contribution . . jeure \

'7

est d'avoir pu préciser çhez ces organis . . s la diversité des group ••

nutrl-\

tlonnels encore là peu difféteDciEa. Actuellement, on rec~it chez 1 . .

\

;

nét1&todes libres du sol des l~ nutritionnels c~ à . lIJ'Cophagea, phy-copha88s. bactériopha . . s et prédateur.. Lu né_tode. sana styl.ts, t.la que les genres Rhabditis. Eucephalob'ba. Cepbalobua, Plect~.. Teratocephalus, etc., se llQurri,raient possiblement de bact~ries; d' autres né . . todes avec .tylets,

~

, 1

-

1

tels ~ue Eudorylaimus. Aporcelat.uJ, Tylenchua, Aphelenchoides, etc., •• nourriraient de champiRlloua, d'algue. et de mouss,.. bien que certaine. de ce.

espàc~ s'attaqueraient aussi à de. plantes (Wood, 1973).

o ,

Dans les hUlmS forestiera de type .or. la population to~e peut 2

se

chiffrer entre 1 et 3 ailliooa/. (Overgaard, 1949; Bubta . t al. 1967).

"

En fait, la population. peut varier conaldérabl . . . t d'un lie1l d ·'chaDtilloaa . .

" ~

.,

"

'.

-18-')

a

~ autre 1 cause des facteurs variables c~ la matiare taux d'humiditE, le microclimat, le pB, la

porosit~

et les

organique, le '!Ements

nutri-;

tifs. Ainsi, la population de nEmatodes d'un mor est tras lRf~rieure l ce

- - . " ~ 2

que l'on peut trouver au niveau d'un plturage (20 aillions/m, selon Over-gaard ...

i9~

Il semble y avoir une relation entre la densid des nlmatode. et 1. densitE de la microflore. D'un point de vue plus g'-Eral, toute

io-tervention chimique ou mEcanique provocant lUl changement au niveau de la'

microflore peut provoquer une ~volution para1l~le de la faune bien que ce

phénom~ne ne se vErifie pas toujours (~~ldague et Hflger~ 1963).

De& traitements chimiques 1 partir de Ca, N, P et K ont Itl

Cl

appliquEs sur des humus de conifères. Les rEsultats reprlsentent plusieurs années d'observations apr~s le traitement initial. L'addition de Cao et de caCo

3 a accru quantitativement le nombre total de nlmatode. libres mai. cette

au~ntation était par foi. plus prononcE. lorsque l'application était

accoa-pagnEe d'une fertilisation minérale complate NPK (Bas8us, 1960; Traitteur-Ronde, 1961; Ronde et al., 1958; Mayer-Krapoll, 1963). Franz et Loub (1959', Hubta et al., (1961) et Bassus (1967) ont'aussi constatl des changement. dan. la population mais l'accroissement semblait peu significatif. Des variaticma qualitatives ont pu aussi Itre dfcelée. (Franz et 1oub, 1959; 8 . . . u., 1967). Sous des variantes NPKCa, NKCa, NPK, NPCa, et PK~, les esplce. se nourri.sant· de bactéries Etaient plus favorisées que les espaces se nourri •• ant de plantes et de champignons. On sait 0 que le chaulage d'uo 801 acide favor1.s. le.

popu-l.tion~ bactériennes mais non le. populations fonslques (Franz, 1959). Peu

de travaux ont Eté poursuivis en rapport avec l.s n'-atodes libres .t la ~r­

tilisation

a

l'urée de peuplement, foreatiera. Ronde (1960) a d'tectl UD.~ lE~are aup,aentation du nombre de nématodes. Marshall" (rlsultate

DOn

pub11 •• )

, 1

,

J

-19-'~-.\

a mesurf un accroiase.eDt de la popu1ation de 41 % et de 251 % pour destt-rat- •

, ~

teaenta de 224 et 443 kg urée-N/ba un an apr~ l'application. Aucun re1evi

,.- ëlé' 'population ~ aeable a1POir été fdt au cours d'incubation in rltro d

'bu-DlUa forestier.

Une grande question est de pouvoir Evaluer le rôle écologique

/

que les nélUtoclea libres du sol peuvent jOuer dans un biotope. Sur ce point.

o

1.>

lea recherches sont peu 1lOIab~ et lea avi.s sont partagfs. Après avoir étudié la CODSOl:llll&tion d'oxygmae, les habitudes alûIèntaires et eat~ leur

~ populàtion, o"erRaard (1949) conclut que l ' apport de cea orsani . . . s au . t a

-'.

boUsme du 801 ne doit pas Itre n~gli.8é. Il fait particuli~rnent réfErence

au 'rBle jouer par les ~tode4 lil>res du sol au ~veau du cycle de l'azote. De par leura habitudes alb.eutai.rea

(~

partir du protopl.aaae de ceU-_'1d

ri-' " ) ri-'

.

,

~

vantes) ,ila activer,a1ent plus s~cia1e1181lt 1& ~ra1i~ation de l 'azote

~-bilid dana les tia.us de 1& ai,)'roflore. Banqe (1963) esU." la ~pir.tion

\ ,

dea n~mat04e. en terr~

..ncazeux

~ 0.1 % 'de la respiration t~tale du sol et mainti.ent que, de ce point de vue. leur rôle est de peu d'illportance et que dans ~'ensemble i l aur.i.t été aur . .

t1_

~r le

pas.'.

I l . 'arire tr~.

&

diffictle d'éva1u~r quantitati~t

taboUsme global du sol. Il De fait

la cOlltrlbutioo de c.. orlalli.. au _

-p' /

aucun doute qutl ,de par leur biololie. le.

nématodes libres partici~t 1 l'''ui.l1bre du 801. ~ raIe .Ec.nf.que de cee organisme. est nul coap"arer 1 celui qu' _,

u.

jouen~ s~

DDUrria.:"t d.

Bero-organis . . s. en éliainant les colORie. vieillisa_tes et en enrichie.mt le .01 de leurs déjeètion.. Il. contribuent ... 1 l la di •• h1Datioa de • • pores et Evitent 1 t action de. lIYCostues et bactErio.t_. (Maefadyu. 1963).

1 .

-20-,

3. I-lATERIEL ET METHODES of

3.1 Pr~paration de l'hwals

Les EchantUlons, rEcoltés _, en août _, 1972. provleonent de

peu-p le::-ents vierges de pin gris (Pious bank.siana 1.aÏIb.) et d' épinet te noire (Picea aariana Hill.). L'et!!pl.aCe.eDt et les caractéristiquea propres 1" chacun des peuplements sont décrits c!ans le tableau 1 (a>. La couche L

est r:dse à l ' écart. J.a couche

a

est très peu développEe chez ces deux

hu-DUS bruts. La couche F est prélevée directement, transportée dans des sacs

1 • 0

de polyéthylène et entreposée dans une chambre froide (5 C). Une semaine aDrès le prélèvement, le. khantillOll8' sont nettoyés de toute. racines, feuilles, aigu1.lles, IaOUSsea, larves d'insectes. branches et écorces. Les échantillons sont ramenfs

a

une humidité de SS %, en étant séchis

partiel-\ ,

leI:lent à la tempfrature c!e la pièce pendant une période de 24 1 36 heures et avant de 1 . . passer dans un hachoir à viande. Les humus. a1~i obtenus. sont ta!ldsé. (_~lles de 4 . . ) et hOllOgénéisés. Ils sont entreposé. l nou-veau 15°C dans des sacs po1yfthy1ine jusqu'au moIIIeIlt des

i~batiQD

•• huit cois plus tard. Les caractéristiques propres à chaque hw.. (couche F) sont c!écrites dans le tableau 1 0;). Ces bwaas serviront pour les incubation. aérobies et anaérobies in vitro et pour celles de nématodes.

3.2 Incubation aérobie in vitro

On p~se 5 g. d'hullUs (poids sec: à lOS oC) dana les Erleameyer

~

de 125 nI. Tous les flacona sont incubés dans un réfrig6rateur vantUi.

i i 20 Oc ± 1°C.

aa nte~ Chaque traitement est répété trois foia, excepté pour les téoolns (2 fois). Le. traiteaeots consistent dan. l'applicat1on

r

-21-TABLEAU 1 • • ) Caractiristiques des peuplements d'fpinette noire et de pin gris. b) Caract~ristiques de la couche

F,

avant~e d6but d ••

in-cubations. / ,

a) Caract6r18tiques des peuplements

Emplacement ARe (ans)

Type gênE tique du sol Rnrizon organique (cm) VEgEtation b) Caract6riatiquea de la couche ., pH N \ Epinette noire 79

.

.... Podzol' 8 Dicranum undulatum Hylocoaium splenden. Ple~rozium schreberi Hnnum cd:sta-ca.trensis • < 4.0 1.25 ,r

---...,

"lati~re organique '85.2+ C/N 36.8

.

t Info~tlon plus prfclle, non disponible •

• Lunt(l931).

,

Pin gri8 42 Pod.ol huao-ferrique orthlque 6.2 Plêuroaiua'.chreberi CladOllia ranlifel'!n& X&lata &DSU.tifolta Vacclnlua !D8ustlfolla 3.8 1.16 82.5 38.4

-22-de solutions -22-de 71.0 et -22-de 1250 JÙcro-fquiva1,en~~(lIeq) de Ca(1I0₃)2-l1 eC

~'ur~e-N.

enrichies par 5%

d'azo~e-15

(15N). L'hwa1diti des

~

est

\ .

ajusde à 40 1. de la capacit~ aax:l.aal de r'~entiOll en eau (_~ de Keen-Raczt.mski) et maintenue grâce aux tedmiquea dful~ea par ' r _

I

et Pet;ters8on (1969). Des analyses portant surl l'at_sphère iIlterue _des

flacons et faites par un cbr0m8tographe,en phase

sazeuse

(ca. partioaer. ,~

11

hsher-Handlton) démontrent aucune acc~tion de saz earbon1q~e au cours '1

de l'incubation.

..

3.2.1 Extraction des fractions &zoties

o

L'incubation se poursuit sur UI1e période de 42 joun. Dea

1ec-tures sont pr1ses à O. 3, 14 et 42 jours. Chaque flaooD contenant d'~

à analyser reçoit 40 ml d ' . . 'u di.s~ill'e. La 8USpel:aaion est asJ.tfe par iDter-valles • Apr~1 30 minutes, on fait la .sure du pB au _yen d'ua pH-1Iitre

(Beckman, modale 72) lIIUIli d'une Electrode. CC~"d.llE. de yerre. Qua~te alll1-litres d'une solution de 4 N KCl sont addltiOllDh 1 1& auapen8~OIl. Apra.

1

avoir bouché les flacOns, on le. _Site _caJl1.que.mt pendant .30 1ÜJlUtu. La

filtration de la suspension se fait à l'aide d'un papier filtre Vbat.all Mo 3 (9 cm) monté lur un entonnoir à succion Buchner. Le rEsidu est 1aft aYeC 20

, /

ml d'une solution de 2 ~ KCl. Le filtrat est tr

..

... " d .... ua flacon

18118'

,', et ajusté à 100 ml. avant d'être analysE pour l'uote orsan1que soluble et

l'azote minéral (Nl1

4 t N03, N02). Le dsldu est reai. dana son .f1ac:on d'ori-gine ainsi que le papier filtre pour y être .IchE pendant 24 heures 1 lOS

°C_

' /

Apr~8 la pesée, le résidu est tiroy~ ao.aair~t avec une ~pa~ et

ho.oal-nEisé avant d 'être a~l!~J pour SOO contenu en azote_

.... Jt""

3 .2.2 Analyse chim1qu~

\

.'

, \ "

!

-23-,

3.2.2.1 Azote ...oniacal, nitrates et nitrites

L'analyse de l ' note . . . . iac:at est faite i partir d'aliquote. de 20.1 provenant du filtrat, qu~lque. heures eeule.ant aprù d'extractiOD.

Toutes les dEteraillationa sont nprodu:lt . . deux foia. L' aaote ~

est obtenu par distillation alcaline ( 2S% RaOU) de l'aliquote. Toutes les d:lstl1lation. sont faites par un appareil ae-blable l celui dEcrit par

Ir..-~

ner et Edward. (l96S). Le distillat est recueilli daDa un Erlea.eyer conte-nant d~jl 10 1Ill d'une solution cl 'acide borique. d'Ethanol et l'indicateur

\

N-l'oint (Canlab Che1dc:als). La titration suit ~i.tnent. Pour '''liter les contaminations par le lSN, on diatille 10 al d'Ethanol (95 X) entre cha-que distillation. Pour toute. le. iDc:ubaticnu en prbenee de Ca(H0

3)2' 1'.1-liage de Devarda' est ajoutE i cette . . . . aliquote qui vient de sub:lr la dia-tillation aUn d'y rEduire le8 nitrate. et le. nitrites. Le. nitri':" ne sont pas dos's iQdApeod~t car leur' teneur -n'est.,.. sipûficatift dana les huaus bruts acides (ltoberge et Inowlea, 1966) ~ Pour l 'tm.as trait' par

~ '1 ) •

l'urEe et pour les t'_i118, le dos . . . d_ uitratea ut_ effectul par la _tbo-de colorlûtrique dEvelopph par lCaJIpbake et al. (1967).

3.2.2.2 Digestion 3 . 2 .2 .2.1 Résidu

..

On prElave 0.3 g d 'huaua proveunt du rl.:ldu que l'on fait

di-" 1

gérer dans des fl~cons Kjeldahl aprù l'addition de 3 Il de catalyaeur

(~S04: CpS04: Se: 100: 10: 1), 6 ml d'acide sulfurique cOllCentri (96 Z) et 10 ml d'eau distillEe. Les flacons aont placl. sur un .ppareil 1 diautioo

(~bconco). On lI\&intient la templrature jusqu'i ce que la .ouaH d1aparaia-se. On augmente alors la tetap'rature et Olt aa1ntieat l'Abullltion juaqu'l,

"

'

-24-1

l'obtention de la teinte vert pile. La tempErature est 1 nouveau 'lev'.

~

et maintenue pendant une heure. Aprls_la digestion, ~es flacon. Kjelâahl sont laiss'. 1 refroidir avant d'y ajouter 20 ml d'eau distillEe. La

80-lution acide est neutralisE. par l'hydroxide de sodium. Par la auite, on effectue une simple distillation.

3.2.2.2.2 Azote organique soluble

.,

Pour d6terminer l'azote organique du filtrat, l'azote ammo-niacal est refirE au

prEalable'd'une~.liquote

de 20 ml par

un~

distilla-tion alcaline, puis laissE 1 refroidir. Aprla addidistilla-tion de 2 g de

~ataly-sêur et de 10 ml _{de H2S04 concentrE. les flacons Kjeldahl sont} pOI~a sur

1~apparel1 l digestion et la solution portEe 1 Ebullition pour p~rmettre

l"vaporat~on de l'eau. Il est 1 noter que les nitrates ~e sont pas

in-•

clUB au cours de la digestion. La procEdure qui suit est la ₁ même que celle suivie pour la digestion du rE.idu.

3.2.2.3 Titration

Chaque distillat eat titr' avec une solution atandard de

. \

0.05 N H

2504• La solution eat normalia'e 1 l'aide du rbctif THAK(tria-hydroxymethyl-aminomethane, Fiaher Sei. Co.). La quantit' d' aaote minimUlll requise pour la d'términation iso~opique eat de 1.0 mg ~~4-N~ Pour le. distillats prEsentant moins de 1.0 mR. on ajoute 1.0 ml d'une solution de 1.0 mg (lm4)2S04-N., Apda acidification du distillat, les Erlenmeyer 80nt

o '

posEs lur une plaque'chauff'e 1 68 C. L'Evàporation est accEI'rEe par un

flot continu d'air dirigE aur le. flacona. ju.qu'. ce que quelque.'aillili-· tre§ s.uleaent du distillat de . . urent dana'l'Erlaa.eyer. Lea flacona aont ()

'3

-25-,

bouchés jusqu'au.moment de l'analype isotopique.

\

J

3.2.2.4 Analyse isotopique

15

L'analyse isotopique du N est effectuée sur un

spectro-m~tre de masse, 1DOdèle 21-201 (Consolidated-Nier). La techni9ue qui. servi à l'analyse ~e chacun des échantillons est la même que celle décrite

par Bre~r (1965).

~~

3.3 Nématodes

3.3.1 Incubation~des humus

Pour l'incubation, on utilise la aéthocle décrite.dans la aec:tioD. 3.2 • Le taux d'application des fertilisants urée" nitrate d'a.aontua et

Ili-trate de calciua est de 1250 peq N/S.O g d 'hW1ll1S (poids sec). Chaque trai-tement est fait en duplicata et des lectures sont faites 1 20 et 45 jours. Les deux humus,provenant des peuplements d'épinette noire et de pin gris sont utilisés.

3./3.2

Là méthode de Baenun est utilisée pour extraire le. né8atocl . . mobiles de l'humus. Des entonnoirs de 13 C1Il de diaJàtre supportent un tissu

de papier Kleenex. L'humus est retiré des flacona l l'aide d'une .patule et déposé sur le tissu. De l'eau distillée est ajoutée en quantité auffi-sante pour c:ou-.rir l 'huaus. Un tube de caoutchouc eç une pince terainent

1

le tube de l'entonnoir. L'évaporation se prolonge sur une période de 12

•

"\

heures et eat accélérée par des ampoulea électriques placées au-d.asus d . . entonnoirs. (L'eau résiduelle contènant le. néastocles eat transv . .

a.

et le

)

•

-26-flacon ajustf à l~ ftl. Les fchantilioDa sont cooserv's au rffrig6rateur

(JoC) avant l'identification.

3.3.3 ~ratlon et identification

La n~rat1on est'faite 1 l'aide d'une loupe stfrfoscopique

()

et l'identification par aicroscopie _ contraste de pha\e. Apras a8ita-tion manuelle de la solua8ita-tion,le. n&aatodea vivants ou morts sont compt'.

à part ir d'aliquotes de 0.5 al. Les dsultats repr&entent la .oyenne de

3 aliquotes, rapportEes 1 10 Id. L'identification des espices fut rendue possible par la participation du Dr. R.H. Eatey (Department of Plant ratho-logy, ~cdonald Colle~e).

3.4 Incubation anaErobie in vitro

o

!)eux g d 'hunus (poids sec l 105 C) .ont plac'. dans des

Erlenmeyer de 50 al. Cne sErie de flacons contient l'huaus 1 son pU inl-tial (tableau 2) et une a~tre s'rie, l'hu.us dont le pH est ajust' 1 7.0 par additioo à Ch4lcUD des flacons de 65 ~

cao.

Chacun de. hUtIIUS reçoit une solution de nitrate de calei .... ou de nitrate. d' .-mima .(3500 ppa H). Chaque traiteaent est fait en duplicata. Le _lange de CaO et de l 'hulms

"

s'est ,efféctué dans le flacon au lDOJen d'une spatule. L'humiditE est

ajua-"

tée à 40 % de la capacltf NXt . , . de r'tention en eau. L'incubation a lieu

sous une température de 20 Oc i 1°C et débute auasltSt après la prépara-tion de l 'hwaas.

'Des bouchons de . . rque Suba-Seal ferlleDt her_tiquement le • flacons. A l'aide d'une potIpe à vide, l'air interue des flacons est ~acu'

et r..,lacE .,ar de l 'hiliua à une pre.atoa de 1'ac.o.phire. Pour l

... er_ '''~'JO'~~

"'1n.~

-27-:

, tion avec le nitrate _, d·...ao1ua. les lectures soat fait.s 1 0, 2.

S.

7, 8,

J

. 9, 10, 11, 12 et 17 jours apr~s le d'but d . . htcubatioDa. Pour

_.

la nitrate

, i '

de calcium, les lectures ont lieu 1 O~' S, 7~ li, 17, 20, 24 et 29 jours.

L'échantillonnsge cODsiste i retirer o~ al des flacoaa l l'aide d'une

serin-gue

hypod~rmique

(1 al) et 1

1njecte~

l;;tr dans ua ebroaoto,graphe 1 phaao

,

ga~euse de type Pet1tln-Et..er (154). auni d'une colonne ''Porapa1t Q" de 224 '

.

'

cm x 4.8 •• ( . . illes 80-100) maintenue i 35 oC. L'h'lium sert de 8az

por-teur et SOR dEbit est de 36 al/1Iinute. Le_ gaz d'tact'_ sont le H

2, B20, XO et CO 2• ) •

,

-,

'.

•

. ,

••

....

-28-4. RESULTATS ET DISCUSSIONS

4.1 Incubation aérobie in vitro

Cette ~périence a pour but d'ivaluer le co.porteaemt des deux humus de type mor lors d'incubation in vitro. sous te.pErature et

humldit~ contr81Ees. Les "eux 1!IOra proviennent de peuplelDellta

d'épinet-te noire et de pin griS et chaque humus a été prépar~ de façon identique.

,~

Les cara~téristiques des deux huau. (couche F) sont décrites, dans le

ta-bleau l (b). Pour cette exp~rience. on a uti1i.é deux fertilisant. qui ,

sont d~jà l'objet d'études sur ces më.e. peupleaents.en ~lieu naturel. Il s'agit de l'urée et du nitrate de calcium. Les application. ca.portent des concentrations de 200 et 3500 ppa H ou 71.0 e~ 1250 peq N par 5.0 g d'humus (pold. sec 1 105 oC) et représentent de. fertilisations au cba.p de 26 et 448 kg N/ha. Dana le but de aieux suivre les proces .... ,de trana-, formation de 'l'azote. on a uti1"isE le lSH.

4.1.1. 4.1.1.1

Apport d'urée

Azote ninéral total

~

,

Les résultats de la figure 1 .ont exp(iMs en "eq', RB4 -If et re-présentent l'évolution de l'azote inorganique échaaseable extrait par une - J

o

solution de 2 ~l KCl 1 partir de 5.0 8 cd 'buaas (poids .ec 1 lOS C) et

prove-.

nant des deux variété. de 18Or. L. période d'incubation a duré 42 jour. et les échantillonnages ont eu lieu l O. 3. 14 et 42 jours. Des analyse. pirlo-diques ont d~montré que les quantités d'azote nitrique (N0

3) et Les,nitrit . . OI0₂) étaient né(lUgeables au cour. 'de l'expérieoçe. L'azot

échangeable représente unique.ent les ions ~aux. Le. ~

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_~ 11-.;' ~

FIGURE 1. Evolution '·cle l' a.ote a.IOuiacal (expr:1m6 en loIeq)

'de, 1

'bIIau.

d' Ip1Dette noire et' de pl.u gri. pour le. t'-oiDI' (~) et pour le. ~umu. incuba.·en pr'.ence d~ 71.0 loIeq urle-N

<e e)

et de 1250

loI_q ur'~N par

5.Q

8 d'humus (~) •

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