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Caractérisation des matières organiques dissoutes dans
des lixiviats de sols agricoles amendés par différents
produits résiduaires organiques
Lucie Tallement Hill
To cite this version:
Lucie Tallement Hill. Caractérisation des matières organiques dissoutes dans des lixiviats de sols agricoles amendés par différents produits résiduaires organiques. Sciences du Vivant [q-bio]. 2017. �hal-02789276�
CARACTERISATION DES MATIERES ORGANIQUES DISSOUTES DANS DES LIXIVIATS
DE SOL AGRICOLES AMENDES PAR DIFFERENTS PRODUITS RESIDUAIRES
ORGANIQUES
Rapport de stage de 2
èmeannée
Du 4 avril au 16 juin
TALLEMENT HILL Lucie
IUT Louis Pasteur
DUT Génie Biologique 2
èmeannée
Option : Génie de l’Environnement
Maître de stage
PATUREAU Dominique
BENOIT Pierre
IUT Louis Pasteur
1 Allée d’Athènes
67300, Schiltigheim
Source : Qualiagro ; photographie
spectrofuorimètre source personnelle et suez-environnement
Avenue des Etangs 11100, Narbonne
REMERCIEMENTS
Dans un premier temps, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance envers Dominique PATUREAU et Pierre BENOIT pour m’avoir encadrée durant ce stage de fin de DUT. Je les remercie pour l’attention qu’ils m’ont portée, leur disponibilité à répondre à l’ensemble de mes questions, ainsi que pour la passion et la détermination qui les animent et qu’ils ont su me faire partager.
Je remercie également Vincent MERCIER assistant ingénieur à l’INRA de Grignon pour m’avoir accompagné durant ma première semaine de stage, ce qui m’a permis d’y voir les différents dispositifs installés sur le site expérimental et de mieux comprendre le programme de recherche QualiAgro.
Mes remerciements vont vers Quentin AEMIG pour m’avoir formé à l’utilisation du spectrofluorimètre et de m’avoir aidé et conseillé pour l’analyse de quelques spectres.
Enfin je tiens à remercier également l’ensemble du laboratoire, mes collègues et amis que j’ai pu me faire pour leur accueil chaleureux et leur bonne humeur ! Et avec qui j’ai pu passer du temps au laboratoire mais également en dehors.
Contenu
INTRODUCTION ... 4
I PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ... 5
I.1 L’institut ... 5 I.1.1Histoire ... 5 I.1.2 Objectifs actuels ... 5 I.2 le laboratoire du LBE ... 6 I.3 UMR ECOSYS ... 6II LE PROJET QUALIAGRO ... 7
II.1.1 Présentation du dispositif expérimental ... 7 II.1.2Contexte de l’essai QualiAgro ... 7 II.1.3 Les différents traitements (sous essai PRO) ... 8 II.1.4. Contexte pédoclimatique ... 8 II.1.5 Prélèvement de la solution du sol ... 9 II.1.6 Choix des échantillons ... 9III MATERIEL ET METHODE ... 13
III.2 Fluorescence 3D ... 13 III.2.1 Principe ... 13 III.2.2 L’instrumentation au LBE : ... 14 III.2.3 Analyse des données ... 14IV. RESULTAT ET DISCUTIONS ... 16
IV.1.Evolution des quantités de matières organiques dissoutes ... 16 IV.1.1 Quantité des matières organiques dissoutes transportées à 50 et 100cm ... 16 IV.1.2 Comparaison des effets des amendements organique sur la quantité des MOD ... 17 IV.2 Evolution de la qualité des matières organiques dissoutes ... 19 IV.2.1Qualité des matières organiques dissoutes transportées à 50 et 100cm de profondeur ... 19 IV.1.Comparaison des effets des amendements organiques sur la nature des MOD ... 21CONCLUSION ET PERSPECTIVE ... 23
Effets des amendements organiques sur la qualité et la quantité de MOD : Lysimètre gauche ... 22 Effets des amendements organiques sur la qualité et la quantité de MOD : Lysimètre droit ... 291
GLOSSAIRE
Amendements organiques : Matière fertilisantes principalement composées de
combinaison carbonées d’origine végétale, animale, ou un mélange d’eux deux dans l’intérêt d’améliorer les propriétés des sols.
Biodéchets : Tout déchet non dangereux biodégradable venant des ménages, des
industries agro-alimentaires etc. Comportant déchets verts, déchets alimentaires papier cartons.
Bloc : Ensemble de parcelles voisines sur un plan d’expérimentation agronomique et très
semblable les unes des autres d’un point de vue conditions de croissance et de développement de la végétation.
Boue de STEP : Résidus produits par les stations d’épurations, constitués de
microorganismes, de résidus de matières organiques et de minéraux.
Compost : Produit de dégradation des matières organiques fermentescibles (ordures
ménagères, déchets verts, boues de STEP) servant d’amendements organiques pour les cultures. Processus de transformation microbien aérobie de la matière organique dont une partie est minéralisée et le reste humifié.
Déchets verts : Déchets issus de résidus ligneux des jardins et des espaces verts publics
ou privés ainsi que les activités horticoles à l’exception des supports de culture ; leur compostage dure six mois environ.
Déchets Vert plus Boues : Compost de boue d’épuration, correspondant à un
co-compostage de déchets vert et/ou de broyats de palettes ou de rafles de maïs et de boues d’épuration urbaines.
Fluorophores : Molécules ayant la capacité d'émettre de la lumière après excitation par
l’absorption d'un photon.
Fumier : Mélange de pailles et de déjections animales composé de déchets
ligno-cellulosiques dont le compostage présente une phase de maturation très courte ou quasi inexistante.
Lixiviat : Liquide résiduel provenant de la percolation de l’eau à travers le sol ou un massif
de déchet.
Matières organiques Composés carbonés d’origine animale ou végétale qui se décompose
plus ou moins rapidement selon les écosystèmes.
Ordures ménagères résiduelles : Fraction restante des déchets de mélanges collectés
sans emballage ni verres, après un tri sélectif supplémentaire
Produits résiduaires Organiques : Ils regroupent les boues de stations d’épuration
urbaines et industrielles, les effluents agro-industriels, les effluents d’élevage et les différents types de compost ou digestat de déchets verts, de boues de STEP, d’ordures ménagères résiduelles etc.
2
Quenching : Diminution de fluorescence du à deux types de phénomènes qui peuvent être :
- Quenching par collision: transfère de l’énergie d’excitation du fluorophore au quencher suite à une collision.
- Quenching statique : formation d’un complexe non fluorescent entre le fluorophore et le quencher.
3
LISTE DES ABREVIATION
ADEME : Agence de l’Environnement et de la Maitrise d’Energie BIO : Biodéchets
C : Carbonne
CTO : Composés Traces Organiques COD : Carbone organique dissous DCO : Demande Chimique en Oxygène DVB : Déchet verts plus boues
ECH : Echantillon
EPST : Établissement public à caractère scientifique et technologique ETM : Eléments traces métalliques
FUM : Fumier de bovins
INRA : Institut National de la Recherche Agronomique LYS : Lysimètre
MEEF : Matrice d’excitation et d’émission de fluorescence 3D
MIATE : Matières d’Intérêts Agronomique issues du traitement des Eaux. MO : Matière organique
MOD : Matières organiques dissoutes OMR : Ordures Ménagères Résiduelles PRO : Produits résiduaires organiques STEP : Station d’épuration des eaux usées SUVA : Specific ultra-violet absorbance
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Introduction
En France, les déchets générés ne cessent d’augmenter, et cela malgré les efforts fournis pour diminuer leur production à la source. Des quantités représentant 22 millions de tonnes d’ordures ménagère résiduelles (OMR), 6,5 millions de tonnes de déchets vert et 900 000 tonnes de boues de STEP, exprimées en matière sèche y sont produites par an. (ADEME 2007). Plutôt que l’incinération ou la mise en décharge, la valorisation agricole est une filière privilégiée pour ces déchets organiques d’origine urbaine.
Les activités agricoles ayant une tendance à appauvrir les sols en matière organique, les rendant alors moins fertiles, cela a pour conséquence la dégradation des fonctions nutritionnelles des sols (diminution du potentiel de minéralisation, fourniture en azote). Pour faire face à ces diminutions une incorporation de matière organique exogène en tant qu’amendement organique est une solution possible (pratiqué depuis longtemps dans les systèmes de polyculture-élevage).
Non seulement les effluents d’élevages (fumiers et lisiers) mais aussi les boues de STEP et les déchets des industries agroalimentaires peuvent potentiellement être recyclés en agriculture comme amendement pour les sols après avoir suivi un traitement biologique au préalable ou non. Il passe alors de l’appellation « déchet » à celle de produits résiduaires organiques PRO, ou matières fertilisantes d’origine résiduaire (MAFOR). En effet, dans un contexte d’agriculture moderne et durable, le recyclage de la matière organique des déchets est une voie peu couteuse qui permet de limiter la fertilisation par des engrais de synthèse et de maintenir l’activité biologique des sols. L’épandage est la solution la plus économique mais également la plus écologique pour valoriser ces matières organiques.
Dans ce travail, nous cherchons à connaitre si les apports de produits résiduaires organiques (PRO) influencent la composition des matières organiques dissoutes qui migrent dans le sol. Concrètement, on vise à déterminer dans cette étude si les différents composts épandus (OMR, FUM, BIO, DVB) sur un site expérimental suivi depuis 1998 vont entrainer une qualité différente des matières organique dissoutes dans l’eau du sol (MOD)
Ma contribution durant ce stage servira à l’acquisition et à l’utilisation de donnée par fluorescence 3D pour les échantillons en provenance du projet Qualiagro. Ce travail permettra de lieux caractériser les MOD et pourra servir à interpréter d’autre observation notamment sur la dynamique et le transport de polluants. Si les apports de PRO influencent la composition des matières organiques dissoutes qui migrent dans le sol, cela peut modifier la mobilité des micropolluants organiques et inorganiques.
Durant ce stage j’ai eu l’opportunité de travailler pour l’INRA, au LBE de Narbonne afin de contribuer au programme de recherche QualiAgro, mené par l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) de Grignon en collaboration avec Veolia Environnement Recherche et Innovation depuis 1997.
Dans un premier temps, je présenterai l’institut de recherche dans lequel j’ai été accueillie ainsi que l’essai QualiAgro. Ensuite, je détaillerai le matériel et les méthodes utilisés, puis je présenterai et discuterai les résultats obtenus.
Dans ce mémoire nous tenterons de répondre à la question suivante : L’apport répété au sol de différents PRO se traduit-il par des signatures de fluorescence 3D distinctes de la matière organique dissoute ?
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I Présentation de la structure d’accueil
I.1 L’institut
I.1.1Histoire
L’institut National de la Recherche Agronomique (INRA) est un organisme français ayant le statut Établissement Public à caractère Scientifique et Technologique (EPST), et placé sous la double tutelle du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche et du ministère de l’Agriculture.
Comprenant plus de 11 300 salariés, dont 1828 chercheurs, 1784 doctorants et 2427 ingénieurs, l’INRA est considéré comme étant le plus grand institut de recherche agronomique en Europe, et le second dans le monde.
Fondé au lendemain de la seconde guerre mondiale dans un contexte de crise économique, l’INRA a pour mission de mettre la science et la technologie au service du développement de l’agriculture en améliorant les techniques de production (élevage et culture) et la sélection génétique végétale et animale. En effet, la France connaît une situation de pénurie alimentaire et son agriculture accuse un retard important par rapport à celle des pays développés, et ne permet donc pas de subvenir aux besoins alimentaires de la population. La création de cet organisme en 1946, permet la mise en route d’une « révolution agricole », avec une agriculture plus productive, spécialisée et régionalisée.
A la fin des années 1960, la production en France est suffisante pour subvenir aux besoins de la population, elle devient alors autosuffisante pour son alimentation. L’INRA est vivement encouragé à se développer localement, par la création de pôles régionaux.
A partir des années 1970, la France devient même exportatrice de denrées alimentaires. De nouveaux objectifs s’ouvrent pour L'INRA, en matière de qualité des aliments, ainsi que de la valeur ajoutée. De ce fait, les recherches de l'INRA se tourne sur la transformation de la matière première agricole, en y intégrant un point de vue qualité, centrée sur des recherches sur la microbiologie et les procédés, comprenant les sciences de l'ingénierie.
Alors que la France se classe premier dans l’exportation alimentaire, l’INRA se voit pousser par la crise énergétique à développer une agriculture autonome et économe, en réponse à des interrogations liées au développement local et à l’environnement.
I.1.2 Objectifs actuels
Le champ de compétence de l’INRA initialement centré sur la production agricole en France, s’est progressivement étendu vers la transformation de produits et l’organisation du secteur agroalimentaire. Pour ensuite se concentré sur les questions touchant à l’environnement, à la gestion des territoires et à l’alimentation. A l’heure d’aujourd'hui, les travaux de recherche de l'INRA se consacrent sur trois domaines, inter-dépendants : l'agriculture, l'alimentation et l'environnement.
Les travaux de l'INRA ont pour objectifs de développer une agriculture adaptée aux besoins nutritionnels de l'homme tout en étant compétitive et respectueuse de l'environnement.
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I.2 le laboratoire du LBE
Le LBE, Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement de Narbonne est une unité de recherche INRA, rattachée au centre INRA de Montpellier.
Le LBE est identifié depuis les années 80, pour ses recherches dans le domaine de la digestion anaérobie. Plus précisément, elle dédie une grande partie de ses activités à la recherche et du développement de bioprocédés pour le traitement d’effluents liquides et solides d’origine domestique, agricole et industriel.
Bénéficiant de compétences variées, s’étendant de la microbiologie aux mathématiques, le LBE fait reposer sa stratégie scientifique sur une approche dites, pluridisciplinaire des processus de transformation microbienne des déchets et des effluents en vue de la protection des milieux récepteurs.
Celui-ci se divise en quatre thèmes de recherches qui sont :
• Diversité et Ingénierie des Ecosystèmes microbiens (DIEM) • Matières compleXes et Ingénierie des bioProcédés (MaXIP) • Système, Analyse, Modélisation et Informatique (SAMI) • Développement Technologique et Innovation (DTI)
Le sujet de mon stage portant sur la caractérisation des matières organiques dissoutes de résidus de traitement.
I.3 UMR ECOSYS
L'UMR ECOSYS (Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosysthèmes) est une unité mixte de recherche rattachée à l’école d’ingénieurs AgroParisTech et à l’INRA
Les travaux menés visent à évaluer le fonctionnement des agroécosystèmes et leurs relations avec l'environnement afin de quantifier et prédire à la fois les performances environnementales, agronomique et sanitaire des agrosystèmes et à évaluer des stratégies d’adaptation aux changements globaux tels que le climat, l’usage des sols, la pollution.
Sous l’effet de contraintes ou de forçages externes et internes les agroécosystèmes évoluent et peuvent être impactés. Ces forçages sont engendrés pour une grande partie à par l’action agricole pour répondre à des fin de production ou de contournement des contraintes du milieu, par exemple l’apport d’intrant azotés et d’amendements organiques, l’utilisation de pesticides et le travail du sol
L'un des axes de recherche d'ECOSYS porte sur le recyclage des PRO en agriculture, et sur la gestion territoriale de cette pratique. Dans ce cadre, les activités portent particulièrement sur la prédiction des teneurs en carbone organique du sol sur des parcelles agricoles amendées en PRO ou non à l’échelle de petite région agricole mais aussi sur la caractérisation détaillée des impacts agro-environnementaux du retour au sol des PRO sur des parcelles instrumentées.
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II Le projet Qualiagro
II.1.1 Présentation du dispositif expérimental
Le projet QualiAgro est mené en collaboration entre l'UMR ECOSYS et le Centre de recherche sur la propreté et l’Energie (VERI, Véolia Environnement). Il a pour objectif d’évaluer la valeur agronomique et les impacts environnementaux de composts d'origine urbaine à partir d'essai au champ de longue durée, soit 19 ans d'expérimentation à ce jour et de travaux en laboratoire. Cet essai agronomique est situé dans la Plaine de Versailles, le Plateau des Alluets le Roi à Feucherolles(78).
Le projet comprend plusieurs objectifs, dont le premier consiste en une caractérisation des composts, l’accent étant mis sur la caractérisation de la matière organiques de ceux-ci, mais d’également sur la mesure de leurs teneurs en élément traces métaliques (ETM) et en polluants organiques (HAP, plastifiants, résidus pharmaceutiques)
Ce programme vise également en une estimation de la valeur agronomiques de c’est différents composts: elle comprend la valeur fertilisante azotée et phosphatée, leur efficacité à augmenter la MO dans les sols et leur effet sur la structure du sol en cas d’utilisation des composts en tant qu’amendement organique en grande culture.
La caractérisation des impacts environnementaux des composts est également étudiée, avec notamment un suivi de la dynamique de l’azote est suivi au champ.
Depuis la mise en place de cet essai au champ, les effets des apports de composts sur la qualité des sols et des récoltes sont suivis. Certaines de ces parcelles sont instrumentées de lysimètres, dispositifs permettant de quantifier le drainage hivernal et de prélever des eaux circulant dans les sols, ce qui permet également de mesurer la qualité des eaux.
II.1.2Contexte de l’essai QualiAgro
Ce dispositif d’essai au champ est situé sur la propriété d’un agriculteur et s’étend sur 6 ha. Il est découpé en 40 parcelles de 450 m² chacune. Les parcelles font 45m de long et 10m de large, et sont espacé d’une distance de 6m.
De 1998 à 2013 Le dispositif était formé de deux sous essais en blocs de quatre répétitions, chaque bloc incluait tous les amendements organiques. L’objectif était de croiser les amendements avec deux niveaux de fertilisation azoté (optimal ou faible/nulle). Le dispositif été cultivé selon une rotation blé/maïs.
A partir de 2014, l’agriculteur annonce sa volonté de passer en bio, et le dispositif évolue : un premier sous essai PRO additionné d’une fertilisation azoté organique à remplacer le sous essai avec fertilisation optimale et le sous essai légumineuse seul à succédé le sous essai avec fertilisation azotée minimale. La succession de culture est la suivante :
Essai PRO: 2014 : maïs / 2015: escourgeon-CIPAN / 2016 : seigle/
2017: orge de printemps
Essai LEG: 2014 : maïs / 2015: escourgeon-CIPAN / 2016 : luzerne/ 2017: luzerne
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L’idée est de comparé l’azote atmosphérique assuré par les légumineuses (luzerne) et l’azote apporté par les composts sachant qu’il y a un apport de fertilisant complémentaire via un engrais organique (fiente de volaille). Cela permet de voir s’il est plus bénéfique d’apporter de la luzerne, ou du compost. Sachant que le compost apporte à la fois de l’azote du phosphore et de la matière organique. L’idée initiale du projet était d’apporter une même quantité de matière organique à l’hectare et de faire varier la qualité des composts, afin d’étudier la valeur agronomique et les impacts environnementaux de composts d’origine urbaine. Cet objectif reste valable pour les sous essai PRO sur lequel j’ai travaillé.
II.1.3 Les différents traitements (sous essai PRO)
Le sous-essai PRO possède quatre blocs de répétitions de cinq traitements : soit quatre amendements organiques étudiés (BIO, FUM, OMR, DVB) en plus d’un témoin sans apport noté T.
Les composts et le fumier sont apportés tous les deux ans, en fin d’été (début d’automne en 1998 pour le premier apport) sur chaumes de blé. Les quantités de composts et de fumier apportées sont calculées de façon à apporter quatre tonnes de carbone organique par hectare et par épandage. Après épandage, la parcelle est déchaumée, ce qui permet d’incorporer les composts sur 10 cm un mois avant un labour d’automne qui permet un enfouissement des composts et des chaumes sur les 28 premiers cms. Onze épandages ont eu lieu en Octobre 1998 puis Septembre 2000, 2002, 2004, 2006, 2007, 2009, 2011, 2013 et 2015. Deux épandages successifs ont été réalisés en 2006 après blé et 2007 après orge, avant de reprendre la succession de culture habituelle avec un maïs en 2008 (Mercier et al., 2010).
II.1.4. Contexte pédoclimatique
Le profil du sol est constitué de sept horizons :l’Horizon labouré (LA) de 0 à 28 cm, une semelle de laboure de 28 à 35cm(LA), l’horizon d’éluviation de 35 à 50cm (E),,l’horizon
LEG
9
d’accumulation des argile de 50 à 90 cm (BT), l’horizon intermédiaire entre BT et celui sous-jacent (BT IC) ? L’horizon d’accumulation d’argile mélangé avec les limons décarbonatés de 90 à 140cm, l’horizon de limon décarbonaté de 140 à 160 cm (IC) et l’horizon de limon carbonatés de 160 à >200 cm. La présentation du profil pédologique est présent en annexe 1.
II.1.5 Prélèvement de la solution du sol
A la suite d’évènements pluvieux suffisants pour assurer la recharge en eau du sol, une procédure de récupération de l’eau collectée par des plaques lysimétriques est mise en place. Mon travail à consister en l’analyse des lixiviats récoltés par les lysimetres. Les cinq parcelles encerclées en rouge dans la figure n°2 sont équipées pour chacune d’elle de quatre lysimetres, deux pour une profondeur de 50cm et deux à 100cm.
La plaque de chaque lysimétre est un carré de 625 cm² en inox et qui permet de collecter les eaux gravitaires à l'aide d'une mèche en fibre de verre Ces eaux gravitaires sont par la suite recueillies dans des bidons téflonés où l’eau y est prélevée périodiquement par pompage depuis la surface du sol chaque hiver.
A chaque date, la collecte de terrain est suivie par un aliquotage ciblant différents types d’analyses (pH, COT, anions, ETM, contaminants organiques). Certaines mesures se font directement et d’autres après stockage des échantillons à -20°C. Mon travail a concerné la saison 2015-2016.
II.1.6 Choix des échantillons
Les échantillons collectés pour la période de l’année 2015 de l’essai
QualiAgro correspondent à un total de 206 échantillons. En vue du temps imparti et
de la disponibilité du spectrofluorimètre, le nombre d’échantillons a dû être diminué
de moitié. Pour ce faire, une analyse des différentes données a été réalisée afin
d’observer l’évolution des volumes drainée et de la teneur en COD dans les
différents lysimètres en fonction du temps et de la pluviométrie. Les données météo
concernant le cumul des pluies de l’année 2015-2016 est présenté en Annexe 2 et
les températures de l’aire de l’année 2016 en Annexe 3.
Figure 3 Lysimètre à mèche (source:www6.inra.fr/qualiagro)
10
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000V
ol
ume
ré
co
lté
(mL
)
50 cm
BIO DVB FUM OMR TEM
Chaque modalité est visualisée pour lysimètre gauche et droite pour les deux
profondeurs. Pour faciliter la lecture, seules les données des lysimètres gauche sont
reportées. Les données des volumes récoltés pour les lysimètres droit sont
rassemblées en Annexe 4 et l’évolution des concentrations en COD en Annexe 5.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
V
ol
ume
ré
co
lté
(mL
)
100cm
BIO DVB FUM OMR TEM
11
Dans Le tableau descriptif de l’année culturale 2015/2016 (annexe 6) sur le seigle de variété ELEGO, on observe qu’il y a eu un épandage de PRO en septembre 2015. Cela nous a permis de nous orienter sur le choix de la première date du 03 décembre 2015, correspondant à la reprise de drainage. Elle aura un rôle de référence pour suivre l’évolution saisonnière. A cette date, dix échantillons sont considérés correspondant aux cinq modalités étudiées et cela pour le lysimètre droite et gauche.
Ensuite, afin d’avoir un évènement qui correspond au premier évènement de drainage à un mètre de profondeur nous avons choisi le 11/01/2015. Nous avons considéré qu’il n’était pas nécessaire de prendre les volumes à 50cm puisque nous possédions déjà cette information sur la précédente.
A la fin du mois de janvier, après un premier lessivage du profil, la quantité de carbone soluble décroit légèrement et nous avons sélectionné dix échantillons à chaque profondeur (50cm et 100cm) pour le 28/01/2016 et pour le 10/02/2016.
Figure 5 Evolution de la concentration en COD dans les volumes récoltés respectivement à 50 et 100 cm du lysimètre gauche en fonction du temps pour chacune des modalités. Sont encadrés en rouge les dates des
lixiviats analysés. 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00
C
O
D
(mg
/L
)
100cm
BIO DVB FUM OMR TEM 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00C
O
D
(mg
/L
)
50cm
BIO DVB FUM OMR TEM12
En approche de la période printanière, malgré les précipitations relativement importantes, elles n’engendrent pas une diminution de la concentration de carbone dissout mais plutôt un accroissement pour des lixiviats récoltés à 50cm. En effet, les températures en hausse ont un impact sur l’activité des micro-organismes qui, décomposent la matière organique de manière plus importante et produisent donc des MOD. L’augmentation du C dans les eaux du sol dans la période comprise entre avril et mai juin peut alors s’expliquer par la biologie du sol (Annexe 4)
Cependant, en raison de la très forte pluviométrie du mois de mai 2016, les volumes collectés le 06/06/2016 des lysimètres situés à 100 cm de profondeur n’ont pas été pris en compte lors du prélèvement, les eaux de chaque lysimètre ont été prélevées en deux temps. Un premier volume a été prélevé le 6 juin et le reliquat le 7 juin. Après cumul, les volumes prélevés sont supérieurs au contenant des bonbonnes, soit 10L. Ce qui suggère la présence d’une nappe perchée qui a permis de réalimenter les bidons. Cette nappe perchée se forme habituellement en hiver très humide sur le toit du niveau d’argiles à meulière. De plus, lorsque que l’on regarde le cumul des précipitations sur chaque mois, le mois de juin montre des précipitations très faible, cela corrèle bien avec l’hypothèse avancée. (Annexe 3) ; De ce fait, seulement 10 échantillons à 50 cm de profondeur seront étudiés pour cette date.
Enfin, la date du 13/06/2016 correspondant à la fin des écoulements a été choisie afin de pouvoir comparer aux premières dates choisies.
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III Matériel et méthode
III.2 Fluorescence 3D
III.2.1 Principe
La luminescence peut se définir comme une émission de lumière (photons). La propriété de fluorescence de certaine molécule est liée à la présence de fluorochromes dans la structure chimique.
La spectroscopie de fluorescence est un type de spectroscopie électromagnétique qui permet de caractériser de façon assez globale, les matières organiques dissoutes. Elle permet d’accéder aux informations sur la structure moléculaire des composés organiques en fonction de leur caractère hydrophobe. Cette technique repose sur la capacité qu’ont certaines molécules à émettre un rayonnement lorsque celles-ci sont excitées. Le diagramme de Perrin-Jablonski (figure 6) est utile pour visualiser les divers phénomènes mis en jeux.
A l’obscurité et à température constante, une molécule organique est caractérisée par un état énergétique d’équilibre stable, autrement dit, état fondamental. Cet état électronique fondamental est noté S0.
La molécule initialement à cet état, absorbe de l'énergie lumineuse et se retrouve à l'état excité S2 . L’état d’excitation du fluorophore est toujours suivi par un retour vers l’état fondamental, plus stable. Ce processus est appelé la « désexcitation »,
La molécule commence par perdre de l’énergie en retournant à l'état vibrationnel le plus bas de l'état S1 par conversion interne (énergie non radiative, qui n'émet pas de lumière) après avoir été excité. Puis elle subit une transition électronique de l'état S1 à son état stable fondamental S0. Cette transition libère une énergie lumineuse.
A savoir que, les photons émis par un fluorophore au cours du phénomène de désexcitation ne possèdent pas tous la même énergie et n’ont de ce fait, pas la même longueur d’onde. En effet, l’énergie de c’est photons émis est fonction du niveau vibrationnel de l’Etat fondamental dans lequel se trouve après le processus de désexcitation, le fluorophore. La résultante de cela, est un spectre d’émission caractéristique de chaque fluorophore.
La fluorescence 3D consiste alors à accumuler ces différents spectres d’émission acquis pour plusieurs longueurs d’onde d’excitation. Le spectre ainsi obtenu sera interprété par la présence de pics, et du rapport d’intensité caractéristique qui renseigne sur la structure des molécules composant les matières organiques dissoutes.
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III.2.2 L’instrumentation au LBE :
Le spectrofluorimètre utilisé au LBE de Narbonne est un spectrofluorimètre Perkin Elmer LS55 équipé du logiciel d’acquisition Perkin Elmer FL Winlab 4.00.02 et munie d’une cuve en quartz
Une lampe au Xénon émet un rayonnement pulsé entre 200 et 600 nm avec un pas de 10nm. La lumière délivrée permet d’exciter les fluorophores Le signal, enregistré par un détecteur, sera corriger en cas de variation énergétique de la source par une récupération d’une partie du rayonnement d’excitations comme référence. Le protocole est renseigné en Annexe 8.
III.2.3 Analyse des données
Un premier spectre 2D permet de déterminer la dilution de l’échantillon à utiliser pour réaliser le spectre 3D. Le choix de la dilution est primordial, En effet, l’évolution de l’intensité d’émission en fonction de la concentration en carbone présente deux zones, une zone linéaire et une zone qui présente une diminution du signal de fluorescence par quenching, à partir d’une concentration trop élevé.
Figure 7 Spectrofluorimètre Perkin Elmer LS55
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Une fois la dilution de l’échantillon trouvée, le spectre 3D peut être réalisé. Le terme 3D est employé car pour chaque longueur d’onde d’excitation un spectre est obtenu. Le logiciel accumule l’ensemble des spectres et crée une carte topographique du signal L’interprétation des spectres peut alors être réalisée. Basée, sur les études de Chen et al 2003 ; He et al 2011 ; Jimenez et al 2014) le spectre est décomposé en 7 zones correspondant pour chacune à une famille de molécules.
A partir du traitement d’image, le pourcentage de fluorescence est obtenue et permettent de calculer l’indice de complexité Ph/Pp soit (zone complexes /zone simples) de l’échantillon étudié. Les zones I, II, III sont dites simples, tandis que les zones IV, V, VII, VII sont complexes.
!ℎ
!"=
∑!"!"" ∑!!!!
Outre l’identification de classes moléculaires, l’analyse par fluorescence permet de définir la complexité l’aromaticité, et la condensation des molécules. Cette information représentée par des indices tels que l’indice d’humification (HIX).
HIX =
!!!" !"#$% !"#$% !!!" !"#$% !""#$(
déterminé pour !em=254nm)
Avec I!em : Intensité de fluorescence émise à la longueur d’onde d’émission !em.
Le rapport d’intensité 450/500 informe sur l’origine microbienne ou non de la matière organique. Elle est notée FI :
.FI = !!!"!!"#$% !!!"!!""#$
Avec I!em : Intensité de fluorescence émise à 450 et 500 nm. Figure 9 : Zonage du spectre 3D
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IV. Résultat et discutions
IV.1.Evolution des quantités de matières organiques dissoutes
En présence d’eau, une partie des matières organiques des sols se retrouve à l’état dissous. Les matières organiques dissoutes correspondent à l’ensemble des composés organiques présents dans la solution du sol.
Dans cette partie, nous traiterons dans un premier temps l’effet de la profondeur sur la quantité de MOD et dans un deuxième temps l’effet des apports d’amendement organique sur cette même quantité au cours de la saison 2015-2016.
IV.1.1 Quantité des matières organiques dissoutes transportées à 50 et 100cm
La comparaison aux deux profondeurs a concerné les épisodes des 28/01/2016,10/02/16,04/04/2016 et 13/06/2016. A chaque date, la comparaison est possible pour chaque parcelle excepté la modalité FUM au 28/01/2015 (pas d’échantillons à 100cm de profondeur). A chaque épisode deux échantillons d’eau sont collectés (lysimètres gauche et droit) Nous ne présenterons que les résultats mesurés sur les lysimètres gauche, auquel les graphiques correspondant sont disposé en annexe 9. Les résultats des lysimètres droit sont donnés en annexe 10.Au regard des résultats obtenus, la dynamique du carbone organique dissout diffère entre les deux profondeurs de mesure. Cette variation est apparente pour les parcelles ayant reçu un apport de compost et de fumier mais également pour les parcelles sans amendement (témoin). En effet, les concentrations en COD pour l’ensemble des modalités à 100cm varie jusqu’à atteindre des valeurs comprises entre 4.45 (10TEMG) et 13.77 (10FUMG) mg l-1, tandis que la concentration des eaux des plaques situées à 50cm varie de 6.71 (13TEMG) à 21.18 (10DVBG) mg L1. Cela traduit qu’il y a un gradient de carbone organique dissous dans le profil.
Pour mieux illustrer cette différence une moyenne des concentrations en COD de toutes modalités confondues et cela pour les quatre dates a été calculée (Tableau 1).
Date COD moyen à 50cm
(mg.L-1) COD moyen à 100cm (mg.L-1) 28/01/2015 14.90±3.97 12.68±3.01 10/02/2016 17.13±4.46 8.04±3.49 04/04/2016 13.88±4.93 6.70±2.07 13/06/2016 10.16±3.01 7.51±2.44 Total date 14.02±4.09 8.73±2.75
Tableau 1 Concentration moyenne en COD des lixiviats aux deux profondeurs pour les quatre dates étudiées
Une différence bien nette entre les eaux du sol récoltées à 50 et 100 cm est donc observée. Deux hypothèses s’ouvre alors à nous, soit le carbone organique retrouvé dans l’eau du sol en profondeur est issu du produit de dégradation des matières complexes présentes dans le profil, soit ce carbone provient de la mobilité des composés moins aromatiques et plus simples du point de vue de leur structure chimique.
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La réflexion sur le choix des échantillons avait porté sur l’évolution de la concentration en COD en fonction du temps en considérant notamment la pluviométrie qui influence les volumes percolés et donc la lixiviation du COD. Une pluviométrie qui, bien marquée en mars, avait atteint jusqu’à 121.3 mm entre le 10 février et le 4 avril (20.2 mm du 10 février au 29 février et 3.3 mm du 1 au 4 avril, le mois de mars étant renseigné en annexe 3).Cette forte percolation a pour conséquence une diminution en C dissous pour toutes les modalités à 50 cm (tableau 2). En revanche, nous remarquons que malgré cette tendance, la concentration des lixiviats plus en profondeur ne tend pas à augmenter, malgré les modalités DVB et TEM. Il semblerait que l’horizon BT agit comme un puits pour retenir une partie des MOD provenant des horizons superficiels. Cela peut expliquer l’allure générale de cette évolution du COD à 100cm de profondeur qui fluctue beaucoup moins qu’à la profondeur 50 cm. L’impact de la pluviosité est alors moins démonstratif. Enfin, les valeurs de COD correspondant au 13 juin sont les plus faibles observés entre les quatre dates, du fait de la forte pluviométrie du mois de mai (176.8mm).
De plus, les eaux des plaques situées à 50 cm présente un COD moyen de 14.02 mg.L-1 tandis que à 100cm celui-ci diminue presque de moitié avec un COD moyen 8.73mg.L-1(tableau 1). Ceci peut s’explique par une activité microbiologique dans le sol plus importante en surface, en lien avec une plus forte abondance de matières organiques et une biomasse microbienne plus abondante (exsudats et lyses cellulaires, processus de transformation, et de dégradation enzymatique).
Tableau 2 Concentration en COD pour les deux profondeurs entre le 10/02/2016 et le 04/04/2016 pour chacune des modalités. Sont coloriés en vert les lixiviats récoltés à 50cm
IV.1.2 Comparaison des effets des amendements organique sur la quantité des MOD
La comparaison des différents amendements entre eux et versus témoin concerne l’ensemble des dates choisies. Soit le 3 décembre, le 11 et le 28 janvier, le 10 février, le 4 avril et le 6 et 13juin.
De la même manière que pour la comparaison précédente, à chaque épisode deux échantillons d’eau sont collectés (lysimètres gauche et droite). Nous ne présenterons que les résultats mesurés sur les lysimètres gauche. Les résultats des lysimètres droit sont donnés en annexe 7.
Au cours du premier épisode de la saison (03/12/2015), les concentrations en COD des eaux collectées à 50 cm diffèrent très peu entre les différents sols. Par contre, la différence observée par rapport au témoin est bien nette. (Tableau 3).
COD (mg.L-1) 10/02/2016 COD (mg.L -1) 04/04/2016 DVB 50 21.18 20.87 100 7.97 10.05 OMR 50 18.06 13.19 100 6.38 6.04 FUM 50 15.16 11.17 100 13.77 5.646 BIO 50 20.82 15.97 100 7.61 7.09 TEM 50 10.44 7.66 100 4.45 4.66
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La concentration plus élevée pour les eaux du sol des parcelles amendées est la conséquence de l’enrichissement du sol en matières organiques suite aux apports répétés de PRO (Cambier et al 2014). La parcelle amendée par DVB est celle qui a un teneur en COD la plus élevée dans les eaux de lixiviation en début d’hiver (23mg.L-1). A cette date la tendance qui ressort est la suivante :
DVB≥FUM≥BIO≥OMR>TEM
Ces fortes concentrations en COD vont décroître suite aux pluies du mois de décembre. Les concentrations en COD mesurées à 50 cm pour cette période sont les suivantes : Modalités COD (mg.L-1) DVB 17,70 OMR 15,24 FUM 13,91 BIO 17,49 TEM 9,18
Tableau 4 Valeurs de COD pour les 5 modalités à 50 cm du 28/01/2016
Le premier lessivage du profil semble donc impacter de manière plus importante la concentration dans la modalité FUM – celle-ci diminue de 8.08 mg.L-1 entre ces deux épisodes. Et c’est à nouveau dans la parcelle DVB que le carbone soluble est le plus abondant. La tendance est désormais la suivante :
DVB≥BIO≥OMR≥FUM>TEM
Entre le 28 janvier et le 10 févier, le classement entre les différentes modalités en termes de quantité de matière organique récupérée dans les eaux du sol reste identique. Une diminution en carbone dissous se déclare après l’épisode de pluie de mars pour l’ensemble des modalités, excepté mis pour DVB, où la concentration en COD reste stable. Le classement suit le même ordre que précédemment (Tableau 5).
Modalités COD (mg.L-1) DVB 20,87 OMR 13,19 FUM 11,7 BIO 15,97 TEM 7,66
Tableau 5 Valeurs de COD pour les cinq modalités à 50 cm du 04/04/2016 Modalité COD (mg.L-1) DVB 23.00 OMR 19,18 FUM 21,99 BIO 20,96 TEM 10,76
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Enfin, afin de comparer aux dates hivernales, le tableau relatif aux concentrations pour le 13 juin (tableau 6) montre l’effet de la pluviométrie du mois de mai pour chacune des modalités et une tendance à la baisse des concentrations, y compris pour la parcelle DVB.
Modalités COD (mg.L-1) DVB 14,83 OMR 9,63 FUM 8,82 BIO 10,82 TEM 6,71
Tableau 6 Valeurs de COD pour les cinq modalités à 50cm du 13/06/2016
Cette comparaison pour chacune des dates nous permet de décrire une dynamique semblable en fonction de la pluviométrie. Mais de manière générale, la modalité DVB semble être la moins impactée puisque celle-ci varie peu voir augmente malgré l’épisode de pluie. Si nous faisons une moyenne sur toutes les dates (tableau 7), le classement des différentes modalités est comme suit :
DVB≥BIO≥OMR≥FUM>TEM
Cependant, en fonction de la profondeur de collecte cette différence est moins marquée, et la modalité FUM présente une quantité supérieur à celle du traitement OMR à 100 cm ce qui n’est pas le cas à 50 cm.
Tableau 7 Moyenne des valeurs de COD de chaque date pour les cinq modalités aux différentes profondeurs
IV.2 Evolution de la qualité des matières organiques dissoutes
L’exploitation des matrices d’excitation -émission de fluorescence constitue une approche essentiellement qualitative et non quantitative de la localisation des zones de fluorescence des fractions de MOD. Pour l’ensemble des échantillons il a été nécessaire de réaliser une dilution, du fait de la saturation du signal de fluorescence pour certaines zones. Les MEEF de chaque échantillon ainsi que leurs dilutions sont représentées en annexe 7.
IV.2.1 Qualité des matières organiques dissoutes transportées à 50 et 100cm de
profondeur
COD moyen (mg.L-1) aux deux profondeurs:
50cm 100cm DVB 19,89±3.04 9,49±1.39 OMR 15,27±3.47 7,78±2.49 FUM 13,83±4.56 8,72±4.41 BIO 17,44±3.94 9,44±3.18 TEM 9,29±1.77 5,08±0.98
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Le témoin de cette étude sert à mettre en évidence l’effet des apports de composts ou fumier sur la qualité de la matière organique des sols. Nous constatons que celui-ci varie peu en terme de qualité de matière organique entre la surface et la profondeur, cependant lorsqu’il y un apport de compost la qualité semble changer ; en effet pour chacune des modalités les lIxiviats récoltés plutôt en surface présentent des zones complexes plus importantes que pour 100 cm, ceci s’observe par un déplacement des massifs de fluorescence vers la droite et vers le haut (apparition de massifs correspondant à des composés complexes) sur les spectres de fluorescence. Il y a donc une simplification de la matière organique au cours de la dégradation de la matière organique avec la profondeur, et ceci se vérifie globalement dans tous les cas.
Dans la suite de notre développement la date du 28 janvier a été choisie afin d’illustrer cette différence entre 50 et 100cm.
Evolution de l’indice d’humification
Pour compléter les analyses en spectrofluorimétrie, deux indices, marqueurs de l’état d’humification et d’aromaticité de la MO ont été calculés. L’indice HIX qui permet de caractériser le degré d’humification de la MOD et de renseigner sur son caractère biodégradable. Plus sa valeur est élevée et plus la MO est réfractaire à la biodégradation et donc stable. Enfin, le SUVA qui permet d’évaluer le caractère aromatique des molécules organiques. Cet indice correspond au rapport de l’absorbance UV à 254 nm sur le COD et s’exprimes-en L.cm-1.g-1
Tableau 8 Valeurs des différents indices pour les modalités de l’événement du 28/01/2016. Colorier en vert les lixiviats récoltés à 50cm
Dans la grande majorité des cas, l’indice HIX est supérieur dans les lixiviats récoltés à 50cm, à celui des lixiviats récupérés à 100 cm de profondeur. Ce résultat suggère la présence de molécules à poids moléculaire supérieur et donc à un degré d’humification plus avancé. L’exploitation des matrices d’excitation -émission de fluorescence nous a permis de mettre en avant la présence de molécules plus complexes, indiqué par un indice de complexité Ph/Pp plus important dans les échantillons d’eau collecté à 50cm de profondeur (tableau 8)
Ainsi les familles de fluorophores caractéristiques de sous-produits protéiques microbiens, et analogues des acides humiques sont présents en quantité plus importante dans les eaux du sol à 50 cm. De plus, le caractère aromatique et hydrophobe est marqué par un indice de SUVA plus élevé pour les eaux du sol situé à 50cm.
Echantillon [COD] (mg.L-1) HIX FI Ph/Pp (%) SUVA L.cm-1.g-1 28DVB11G 50 cm 17,7 13,62 1,63 385 24,29 28DVB21G 100 cm 8,8 6,85 1,84 224 15,11 28OMR13G 50 cm 15,24 10,26 1,78 246 25,72 28OMR23G 100 cm 11,43 6,09 1,98 180 14,35 28BIO17G 50 cm 17,49 19,23 1,77 344 27,16 28BIO27G 100 cm 10,32 4,72 1,88 129 13,86 28TEM19G 50 cm 9,18 13,37 1,72 265 20,93 28TEM29G 100 cm 4,56 8,48 1,81 209 15,13
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La plus faible quantification des ces fluorophores à 100cm s’explique par la dégradation des composés solubles facilement dégradables, et par le caractère réfractaire à la biodégradation des molécules complexes. Les molécules complexes. Les molécules composant la zone complexe (humic acid like, melanoidin-like lignoncellulose-like, glycolated protein-like,fulvic acid like) sont en effet plus réfractaires à la biodégradation. La forte hétérogénéité moléculaire des substances humiques par exemple (lignine, polysaccharides, protéines,…) les rend fortement réfractaires face à la biodégradabilité
Cet accroissement des composés plus complexes peut s’expliquer par la dégradation des composés solubles facilement dégradables dans les horizons superficiels du sol. Ainsi, la proportion relative de composés complexes, moins dégradables, augmente. Ces composés sont aussi assez réactifs et susceptibles de s’adsorber sur le sol lors du transport vers la profondeur. Ce qui expliquerait leur moindre abondance dans les eaux collectées à 100cm.
Dans quelques échantillons la tendance générale décrite ci-dessous n’a pas été vérifiée. C’est le cas du Témoin aux dates des 13/06/2016 et 10/02/2016 et de l’OMR à la date du 13/06/2016, où l’indice d’humification à 50 cm est cette fois inférieur à celui mesuré à 100 cm (Tableau 9)
Tableau 9 Valeurs des indices de complexité et d'humification pour les modalités de deux évènements Dans le cas de la modalité TEM et OMR du 13/06/2016 l’écart entre le degré d’humification à 50 et 100 cm n’est pas assez important pour être justifiable, nous décidons de négliger cette différence. Le terme d’artefact est employé pour qualifier c’est deux échantillons. Cependant, les volumes récoltés le 10/02/2016 pour la mobilité TEM montre une nette différence. Une faible proportion de matière complexe à 50cm peut se justifier par l’absence d’apport de PRO qui n’entraine alors pas de modification de la matière organique.
Cette augmentation de la complexité avec la profondeur pour la modalité TEM au 10/02/2016 s’observe par l’histogramme en barre(annexe 9) qui présente un pourcentage de molécules complexes supérieur dans les horizons profond plutôt qu’à 50 cm avec un indice de complexité légèrement plus élevé.
Concernant les valeurs de l’indice de fluorescence, celle-ci confirment une contribution microbienne importante de la MOD (FI>1.4). Cependant, en contradiction à ce qui est rencontré en littérature La tendance de l’indice FI ne diminue pas avec la profondeur (tableau 8)
IV.1.Comparaison des effets des amendements organiques sur la nature des MOD Dans cette dernière partie nous nous sommes attachés à caractériser les
MOD des sols amendés afin de savoir si les différents PRO influençaient la qualité des MOD du sol tout comme ils influencent les concentrations de COD (PartieIV.1.2).
Une comparaison avec la parcelle témoin sans apport est également illustrée.
Dates Traitement HIX
50cm HIX 100cm FI 50cm FI 100cm 10/02/2016 TEM 4.32 9.75 1.039 1.950 13/06/2016 TEM 8,16 9,51 1.72 1.88 13/06/2016 OMR 9,94 10,12 1.98 2.23
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Afin de mettre en évidence l’effet des PRO, nous avons décidé de regarder en détail la date du 28 janvier. Précédemment nous avons constaté que la profondeur se traduisait par une signature de fluorescence différente, Cependant lorsque nous comparons les modalités entre elle pour une même date, il est difficile de différencier la complexité de manière aussi significative. (Tableau 11)
Tableau 10 Valeurs des différents indices pour les modalités de l’événement du 28/01/2016.
La comparaison entre la qualité à 50 et 100cm, nous a permis de mettre en évidence le degré d’aromaticité plus important à 50 plutôt que à 100 cm, ce qui avait suggéré que l’apport de compost se traduisait par un apport de molécule complexe. En effet, l’objectif d’amener un compost sur un sol, et d’apporter de la matière organique stabilisé qui vas se dégrader lentement et qui vas de ce fait fournir sur des temps assez long du carbone, à l’inverse d’un digestat, qu’en a lui peut-être moins mature et apporter une matière organique moins stabilisé afin d’être disponible plus rapidement à la biomasse du sol (Référence : Tutrice). Les résultats obtenus ici, nous permettent de souligner la complexité des composts, qui est parfois plus complexe que la matière organique du sol. Dans le cas du bio déchet, la MOD est a priori très stable car sont HIX est supérieur à celle du sol.
De façon plus générale, il nous semble essentiel de porter notre attention sur la modalité TEM, qui malgré qu’elle ne reçoit aucun amendement de PRO possède un HIX similaire au déchet vert et au fumier. Le fort HIX de cette MOD est synonyme d’une matière organique avec une aromaticité assez importante, caractéristique des matières organiques humifiées formées naturellement dans les sols à partir de la décomposition des résidus végétaux. A QualiAgro, il ne faut pas oublier qu’une partie des résidus des récoltes sont restitués chaque année par les opérations de déchaumage et de labour.
Globalement les différences induites par les amendements de composts et fumier ont une influence qui semble plus marquée sur les quantités de MOD lixiviées (partie IV.1.2) mais ne marquent pas fortement la nature de ces MOD.
Pour pouvoir interpréter plus facilement nos observations, il nous faudrait caractériser ce qui arrive sur les parcelles. Pour cela il aurai été intéressant d’avoir un extrait aqueux du compost DVB, FUM et OMR pour les analyser au spectrofluorimètre. Cela aurait pu nous permettre d’avoir les informations sur les MOD des composts sans l’influence du sol. Ici, les valeurs de HIX sont la résultante de la matière organique dissoute qui provient à la fois du sol et à la fois de matière organique du PRO. Si on avait eu la signature du PRO nous aurions pu comparer à celle de la MOD du sol témoin
A ce stade du travail, il est très difficile d’identifier véritablement si la matière organique du compost OMR à un caractère aromatique plus marqué que pour la matière organique de la parcelle témoin puisque l’indice de SUVA et d’humification se contredisent. Les sols amendés et témoin se distinguent cependant également par leurs indices de SUVA, valeurs qui soulignent le caractère humique de la matière organique.
COD (mg.L-1)
Modalité Ph/Pp (%) HIX SUVA (L.cm
-1.g-1) 17,7 DVB 385 13,62 24.29 15,24 OMR 246 10,26 25.72 13,91 FUM 246 13,38 23.22 17,49 BIO 344 19,23 27.16 9,18 TEM 265 13,37 20.93
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Conclusion et perspective
L’influence de quatre amendements organiques, compost de déchets vert plus boue de STEP (DVB), compost d’ordures ménagères résiduelles (OMR), compost de biodéchets(BIO), fumier de bovins (FUM) sur la qualité et la quantité de la matière organique dissoute dans des parcelles agricoles a été étudiée à partir de données d’analyse d’eau collectées par des lysimètres. Cet effet a été précisément évalué dans le profil du sol à 50 et 100cm de profondeur.
L’incorporation au sol de composts et fumier permet d’entretenir, voire d’enrichir le stock de matière organique du sol, ceci permet d’améliorer les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du sol. Cette aptitude à enrichir et entretenir ce stock de carbone, définit ce que nous appelons la valeur amendante des composts. L’objectif de ce travail était de mieux comprendre l’influence de ces amendements sur la quantité et la qualité des matières organiques dissoutes au cours d’une saison de drainage celle de l’année 2016.
Dans ce travail, les valeurs de chaque indice déduit de la spectrométrie de fluorescence nous ont servi à identifier des différences en termes de la qualité de matières organiques dissoutes en fonction de la profondeur de collecte des écoulements. Cependant, la fluorescence ne permet pas de dissocier de manière assez nette les modalités. Afin d’améliorer nos interprétations, il aurait été intéressant d’avoir une idée des matières organiques dissoutes directement issues des MAFOR épandues, et cela, par un extrait aqueux de chaque compost et du fumier.
Ce stage dans le domaine de la recherche agronomique, m’a permis plusieurs choses. A la fois une découverte du monde de la recherche, un métier où la motivation se doit être un atout majeur afin de faire face à l’absence de résultat probant, ce qui s’accompagne par une forte curiosité afin de comprendre et d’interpréter nos résultats. Mais d’également de travailler dans un laboratoire, auquel tous les a priori que je m’étais fait sur cet environnement de travail, ce sont avérés faux. En effet, il y a une forte cohésion entre les équipes de recherche, ce qui permet des échanges riches, ce que je trouve formidable. La possibilité également d’accompagner certain à la présentation de leur thèse, y voir l’accomplissement d’un travail de 3 ans, et y apprendre sur des domaines auxquels nous ne sommes pas forcément rattachés est enrichissant.
J’ai eu l’opportunité de découvrir une méthode de spectroscopie que je ne connaissais pas et en parallèle les différentes approches utilisées pour traiter les données de fluorescence 3D. Ces caractérisations ont apporté des informations complémentaires à celles déjà obtenues sur le site QualiAgro.
