La genèse des podzols

Les podzols sont des sols acides de milieux forestiers caractérisés par l'accumulation de fer (Fe) et d'aluminium (Al) dans l'horizon B (horizon B podzolique). Ils couvrent de vastes étendues des zones boréales et tempérées humides et sont associés à des substrats à texture grossière. La connaissance des mécanismes responsables de la formation des podzols est essentielle à la compréhension, la modélisation et la gestion des écosystèmes forestiers, agricoles et aquatiques et à la prévision de leurs réactions face à des changements des conditions environnementales. Quatre théories majeures, ou modèles conceptuels, ont été proposées afin de représenter la genèse des podzols : la théorie des fulvates (Stobbe et Wright, 1959; McKeague et al., 1978), la théorie de la proto-imogolite (Farmer et al., 1980; Anderson et al., 1982), la théorie des compartiments chimiques (Ugolini et Dahlgren, 1987) et la théorie des polymères d'AI (Browne, 1995). Celles-ci ont mis en relief le rôle de certains processus tels que la création et le transport de complexes organo-métalliques, la synthèse de la proto-imogolite et la néoformation d'imogolite, l'altération des minéraux par l'acide carbonique (H2CO3) ainsi que la formation de complexes polymériques dissouts de type Al-silice (Si). L'importance accordée à chacun de ces processus varie toutefois en fonction de la nature des milieux prospectés lors de la définition d'une théorie particulière. L'absence d'une théorie globale et intégrée de la genèse des podzols est aussi liée à la compréhension incomplète de la dynamique des podzols, à l'omission de certains processus importants et à l'apparente opposition entre les théories.Podzols are acidic soils of forested areas characterized by the pedogenic accumulation of iron (Fe) and aluminum (Al) in the B horizon (podzolic B horizon). Podzols cover large areas of the wet temperate and boreal zones and are associated to coarse parent materials. Knowledge on podzol genesis is of considerable interest with respect to the understanding, modelling and management of forested, agricultural and aquatic ecosystems and to the forecasting of soil changes in response to environmental perturbations. Four theories, or conceptual models, were formulated to describe podzol formation: the fulvate theory (Stobbe and Wright, 1959; McKeague etal., 1978), the proto-imogolite theory (Farmer et al., 1980; Anderson etal., 1982), the theory of chemical compartments (Ugolini and Dahlgren, 1987) and the Al polymer theory (Browne, 1995). Each theory emphasizes the role of specific processes such as the formation and transport of organo-metallic complexes, proto-imogolite synthesis and imogolite precipitation, mineral weathering by carbonic acid (H2CO3) and the formation of poiynuclear Al-silicate soluble complexes. However, the relative importance attributed to any of these processes varies as a function of the properties of the sites explored by the authors of a given theory. The absence of an integrated theory of podzol genesis also reflects our incomplete understanding of podzol dynamics, the fact that important processes have been left out and the apparent opposition between theories.Podsols sind saure Bôden waldiger Milieus, charakterisiert durch die Anhâufung von Eisen (Fe) und Aluminium (Al) im B-Horizont (podsolischer B-Horizont). Sie bedecken ausgedehnte Flâchen der nôrdlichen und feuchten gemassigten Gebiete und werden mit Substraten grober Textur in Verbindung gebracht. Die Kenntnis der Mechanismen, die zur Bildung der Podsols fuhrt, ist unerlàsslich fur das Ver-stàndnis, die Modellierung und Bewirtschaftung der Forst-, Landwirtschaft- und Wasser-Okosysteme und fur die Vorhersage ihrer Reaktionen auf Verànderungen in den Umweltbedingungen. Vier Haupttheorien oder Denkmodelle wurden zur Darstellung der Genèse der Podsols vorgeschlagen : die Theorie der Fulvate (Stobbe und Wright, 1959; McKeague etal., 1978), die Proto-Imogolit-Theorie (Farmer et al., 1980 ; Anderson et al.,1982), die Théorie der chemischen Abteilungen (Ugolini und Dahlgren, 1987) und die Al-Polymer-Theorie (Browne, 1995). Diese Theorien haben die RoIIe bestimmter Prozesse hervorgehoben, wie die Bildung und den Transport organischmetallischer Einheiten, die Synthèse des Proto-lmogolit und die Neubildung von lmogolit, die Verânderung der Minérale durch die Kohlensâure (H2CO3) sowie die Bildung von aufgelôsten Polymer-Einheiten des Typs Al-Silizium (Si). Die Bedeutung, die jedem dieser Prozesse zugemessen wird, variiert jedoch je nach der Natur der bei der Aufstellung einer bestimmten Théorie untersuchten Milieus. Das Fehlen einer globalen und integrierten Théorie der Entstehung der Podsols hàngt auch mit dem unvollstàndigen Verstândnis der Dynamik der Podsols, dem Weglassen gewisser wichtiger Prozesse und dem offenbaren Gegensatz zwischen den Theorien zusammen

Traçage minéralogique de l’origine des sédiments aux confluents de cours d’eau

Traçage minéralogique de l'origine des sédiments aux confluents de cours d'eau. La dynamique sédimentaire des confluents de cours d'eau peut s'étudier par l'intermédiaire de traceurs marquant l'origine des particules. La connaissance de la source sédimentaire est essentielle pour comprendre les processus de mélange des sédiments du lit et établir des relations causales entre les sources de contamination et la dynamique des sites contaminés liés à l'arrivée d'un tributaire. On a examiné les particules du lit d'un confluent naturel sablonneux où la minéralogie des sédiments composant les bassins-versants est différenciée. En raison de leurs forme et densité, les feldspaths K s'avèrent des traceurs efficaces et indiquent qu'à la jonction étudiée le mélange des apports sédimentaires est presque complété à une distance de mélange de 2,1 (distance à partir de l'apex/largeur du confluent). Par contre, les micas et le pourcentage de minéraux lourds, sensibles au tri hydraulique, ne révèlent pas la provenance des particules. La méthode a aussi été employée pour déterminer le patron de dispersion des particules à un confluent du Saint-Laurent. Ici la minéralogie des particules diffère peu entre les bassins-versants. Toutefois, les variations spatiales du pourcentage de minéraux lourds sont directement liées à la morphologie du lit caractérisée par un banc d'accumulation se terminant par un abrupt à l'entrée du tributaire. Les faibles teneurs en minéraux lourds sur la pente de l'abrupt démontrent que le fluide est peu compétent à l'abri de la construction sédimentaire. Par contre, à son pied et à son sommet, le fluide effectue un tri hydraulique efficace, ce qui entraîne une concentration des particules lourdes. Ces variations des teneurs en minéraux lourds sont indicatrices du tri hydraulique plutôt que de la source sédimentaire.Sedimentary dynamics of river channel confluences may be studied through the use of natural tracers. The information supplied by tracers is of crucial interest to understand the mixing processes of bed material from the confluent channels and of potential zones of accumulation of contaminated sediments. We examined the bed material of a confluence where the mineralogy of the sediments of the tributary watershed differs from that of the main channel. The potential of two tracers (K feldspars and micas) and the heavy mineral concentrations is assessed. Due to its shape and density, K feldspars is the most efficient tracer to reveal the mixing between the sediment loads coming from the upstream channels. The spatial distribution of the tracer suggests a very rapid mixing of the loads: at a distance equivalent to 2.1 channel width, mixing is nearly completed. Micas and heavy mineral concentrations are less reliable indicators of the sedimentary dynamics. The technique was also applied at a confluence along the St. Lawrence River. In this case, clear mineralogical differences between the sediments of the watersheds are absent. The spatial pattern of heavy mineral concentrations is controlled by the main morphological feature of the confluence, that is, the avalanche face at the edge of a tributary mouth bar prograding within the St. Lawrence. Low heavy mineral concentrations are located on the avalanche face itself while higher concentrationms are found at the foot and top of the face. This pattern reflects variations in sorting regime rather than origin of particles.Die Sediment-Dynamik der Zusammenflusse von Wasserlàufen kann mit Hilfe von Aufspùrern, welche die Herkunft der Teilchen markieren, studiert werden. Die Kenntnis der Sedimentquelle ist unerlâsslich fur das Verstàndnis der Mischprozesse der Flussbettsedimente und die Herstellung von kausalen Beziehungen zwischen den Quellen der Verunreinigung und der Dynamik der verunreinigten Plàtze aufgrund eines tributàren Zuflusses. Man hat die Teilchen des Bettes eines natùrlichen sandigen Zusammenflusses untersucht, wo die Minéralogie der die Flussbecken bildenden Sedimente unterschiedlich ist. Wegen ihrer Form und Dichte erweisen sich die K-Feldspate als erfolgreiche Aufspiirer und sie zeigen, dass am untersuchten Zusammenfluss die Mischung der Sedimentzufuhr in einer Mischungsentfernung von 2,1 (Entfemung vom Scheitel/ von der Breite des Zusammenflusses) fast vollstândig ist. Dieselbe Méthode wurde auch verwendet, urn das Dispersionsmuster der Teilchen an einem Zusammenfluss des Sankt-Lorenz zu bestimmen. Hier unterscheidet sich die Minéralogie der Teilchen zwischen den Flussbecken wenig. Dennoch sind die râumlichen Abweichungen des Prozentsatzes schwerer Minérale direkt mit der Morphologie des Flusses verbunden, welche sich durch eine Aufschûttungsbank charakterisiert, die mit einem Abbruch am tributàren Zufluss endet. Der geringe Anteil von schweren Mineralen am Gefàlle des Abbruchs zeigt, dass die Flùssigkeit im Schutz des Sedimentbaus wenig Einfluss hat. Jedoch bewirkt die Flùssigkeit an seinem Fuss und seiner Spitze ein erfolgreiches hydraulisches Sortieren, was zu einer Konzentration der schweren Teilchen fùhrt. Dièse Abweichungen im Gehalt an schweren Mineralen spiegeln eher das hydraulische Sortieren als die Sedimentherkunft

Présence d’un pergélisol würmien sur le piémont des Pyrénées Atlantiques

Des cryoturbations se sont produites sur le sommet de terrasses anciennes sur le piémont nord des Pyrénées. Elles déforment le contact entre une couche de loess wùrmien et les cailloutis altérés sous-jacents. Deux fentes de gel fossiles, sous la zone cryoturbée, indiquent la présence, sous la couche active, d'un pergélisol à plus de 15 km au nord des moraines externes de Lourdes.Cryoturbations developed on top of old terraces of the northern piedmont of the Pyrénées. They deformed the contact between a Wurmian loess and weathered gravels underneath. Two fossil ice wedge casts observed under the cryoturbated layer are indicative of a permafrost of Wurmian age, extending more than 15 km north of the external moraines of Lourdes.Kryturbationen haben an der Oberfläche der alten Terrassen der Bergfussebene der Pyrenaen stattgefunden. Sie haben den Kontakt zwischen einer Lôss-Schicht aus der Wurmeiszeit und dem darunter liegenden verwitterten Gerôll verformt. Zwei fossile Frost-Klùfte unter der kryoturbaten Zone weisen auf das Vorhandensein eines Permafrostbodens unter der aktiven Schicht, mehr als 15 km nôrdlich der externen Morànen von Lourdes

Normal cognitive and social development require posterior cerebellar activity

Cognitive and social capacities require postnatal experience, yet the pathways by which experience guides development are unknown. Here we show that the normal development of motor and nonmotor capacities requires cerebellar activity. Using chemogenetic perturbation of molecular layer interneurons to attenuate cerebellar output in mice, we found that activity of posterior regions in juvenile life modulates adult expression of eyeblink conditioning (paravermal lobule VI, crus I), reversal learning (lobule VI), persistive behavior and novelty-seeking (lobule VII), and social preference (crus I/II). Perturbation in adult life altered only a subset of phenotypes. Both adult and juvenile disruption left gait metrics largely unaffected. Contributions to phenotypes increased with the amount of lobule inactivated. Using an anterograde transsynaptic tracer, we found that posterior cerebellum made strong connections with prelimbic, orbitofrontal, and anterior cingulate cortex. These findings provide anatomical substrates for the clinical observation that cerebellar injury increases the risk of autism

Mechanisms regulating sulfate movement in some podzols from Quebec

The reaction of sulfate with six podzolic horizons of the Southern Laurentians (Quebec) was investigated using batch reaction techniques. It was demonstrated that sulfate sorption increased with decreasing solution pH to a maximum sorption capacity at around pH 4.0; below this pH retention decreased. This drop in sorption capacity was related to the partial dissolution of Al surface coatings. Indeed, the amount of native sulfate and the maximum sorption during the experiment were positively correlated (R$sp2$ = 0.982, 0.800) with the oxalate extractable Al content of these forested soils. In all six horizons, the increase in sulfate sorption as a function of equilibrium sulfate concentration was best described by the Gunary equation. Kinetic experiments showed the presence of two major stages in both sorption and desorption reactions with an initial quick change (first 6 h) in solution concentration being followed by a second step where the reactions between sulfate and the soil matrix were much slower. The time-dependence of these reactions emphasized the appropriateness of kinetic equation in describing field situations. Moreover, kinetics studies performed under highly acidic conditions demonstrated that the amount of sulfate sorbed decreased with time after an initial sorption step due to the partial dissolution of Al surface materials. Thermodynamic calculations further suggested the subsequent precipitation of jurbanite. It was then concluded that surface dissolution and mineral formation should be considered in the interpretation of results obtained from experiments aimed at determining the effect of pH on sulfate retention

Biogeochemistry of Metals and Metalloids at the Soil–Root Interface

International audienc

Constraining soil mineral weathering 87Sr/86Sr for calcium apportionment studies of a deciduous forest growing on soils developed from granitoid igneous rocks

We used 87Sr/86Sr as a proxy for Ca to apportion the contribution of atmospheric deposition and soil mineral weathering sources to the Ca pools in trees in a small forested watershed of southern Quebec. The effects of topography and forest stand composition were assessed by dividing the watershed into three study zones representing two elevations and differences in tree species. Apportionment calculations show that all tree species studied contained Ca that is dominantly sourced from soil mineral weathering (averaging 85%), due to the presence in the soils of easily weathered Ca-bearing minerals such as calcite and apatite as well as the relatively deep rooting habits (reaching the mineral soil) of the tree species. Calcium pools in trees are shifted towards the atmospheric component on hilltops due to the filtering of dry aerosols of the tree canopies which are more exposed to atmospheric circulation than trees at the bottom of the slopes, although some variability in soil bulk chemistry and mineralogy in the watershed obscures the full extent of this phenomenon. The buildup and recycling of Ca in the soil-vegetation system, with the forest floor acting as the major accessible Ca pool for the tree roots, must be considered when interpreting apportionment calculations. This work supports other Ca cycling models in forests suggesting that topography can influence the balance of Ca captured from atmospheric sources by trees, even in cases where mineral weathering is the dominant source of Ca nutrition in trees