Étude structurale et dynamique des fractions lipidiques et organiques réfractaires de sols d'une chronoséquence forêt/maÏs (Cestas, sud-ouest de la France)

Abstract

Soil organic matter (OM) is an important pool of carbon on Earth. The OM stock depends on biologic factors, thus soil OM constitutes the global carbon cycle compartment the more sensitive to anthropic and climatic disturbances. In the course of biodegradation, OM represents an atmospheric CO2 source, hence a better knowledge of its structure and dynamic modelling is necessary and to forecast atmospheric CO2 variation, linked to environmental modifications. Different kinetic pools have been distinguished in soil OM which residence times vary from years to millennia. The more important residence time pools represent a stable stock of carbon poorly submitted to disturbance. The qualitative determination and quantitative estimation of this stock of carbon still has to be improved. During this work, we have studied the structure and dynamic of lipids, often considered as relatively stable, and of a chemically refractory fraction, obtained by a protocol including acid and basic hydrolyses. This fraction can present a resistance to biodegradation. Thus, we have studied two sandy soils (podzols) belonging to a chronosequence: a forest soil converted to maize cropping. Lipid composition determination in three particle-size fractions (sand, silt and clay) of these two soils, especially by GC-MS, makes possible to have access to substantial information on their source and dynamic. Spectroscopic methods (13C NMR, FTIR) combine to pyrolytic methods and chemical oxidations provide information on refractory organic matter (ROM) chemical composition and structure. Soil comparison has revealed the corn cropping influence on lipids and ROM. Moreover natural 13C abundance makes possible to obtain data on OM, lipids and ROM dynamic.La matière organique (MO) des sols est un réservoir important de carbone sur Terre. Le stock de MO dépend de facteurs biologiques, ainsi la MO des sols constitue le compartiment du cycle global du carbone le plus sensible aux perturbations anthropiques, mais aussi climatiques. Lors de sa biodégradation, la MO représente une source de CO2 atmosphérique, aussi une meilleure connaissance de sa structure et de sa dynamique est nécessaire afin de pouvoir modéliser et prévoir les variations de CO2 atmosphériques liées à des modifications du milieu. Différents pools cinétiques ont été distingués au sein de la MO des sols dont les temps de renouvellement varient de la dizaine d'année au millénaire. Les pools aux temps de résidence les plus importants forment un stock de carbone stable peu soumis aux perturbations. La détermination qualitative et l'estimation quantitative de ce stock de carbone reste encore à améliorer. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la structure et à la dynamique des lipides, qui sont souvent considérés comme relativement stables, et à une fraction chimiquement réfractaire, obtenue à la suite d'un protocole comprenant des hydrolyses acides et basiques. Cette fraction est susceptible de présenter également une résistance à la biodégradation. Pour cela, nous avons étudié deux sols sableux (podzols) des Landes appartenant à une chronoséquence: un sol forestier ayant été converti à la culture de maïs. La détermination de la composition lipidique dans trois fractions granulométriques (sable, limon et argile), notamment par CG-SM, de ces deux sols a permis d'accéder à de nombreuses informations tant sur leur source que sur leur dynamique. Les méthodes spectroscopiques (RMN 13C, IRTF) associées à des méthodes pyrolytiques et à des oxydations chimiques ont fourni des renseignements sur la composition chimique de la matière organique réfractaire (MOR) et sa structure. La comparaison des deux sols a révélé une influence de la mise en culture du sol forestier sur les lipides ainsi que sur la MOR. De plus l'utilisation du marquage naturel par le carbone 13 a permis d'obtenir des données sur la dynamique tant de la matière organique du sol, que des lipides ou de la MOR