Emissions de composés organiques volatils dans les paysages agricoles

Emissions de composés organiques volatils dans les paysages agricoles

Identification des sources et incidences des COVs sur le climat

Présentation

Le peu de connaissances sur la contribution des sols d'agrosystèmes aux émissions de composés organiques volatils (COVs) a motivé ce travail de thèse. Trois objectifs :
  • Inventorier les spectres et quantifier les flux de COVs émis par les sols dans les paysages agricoles ;
  • Déterminer le rôle des microorganismes du sol dans les émissions ;
  • Identifier les déterminants abiotiques régulant les émissions de COVs par les sols.
Une première objectifdu travail a consisté à analyser les dynamiques temporelles d'émissions de COVs sur le terrain, dans deux sites observatoires représentatifs du paysage agricole Breton : le site EFELE (SOERE-PRO) comprenant des sols cultivés soumis à des pratiques de fertilisation contrastées, et la Zone Atelier Armorique (ZAAr) comprenant des prairies permanentes fertilisées et des prairies humides caractérisées par un faible degré d'anthropisation. La deuxième objectifdu travail a été menée en laboratoire pour expliciter et compléter les observations de terrain, deux séries d'expérimentations en laboratoire ont été réalisées permettant de manipuler, i) la source de carbone organique du sol via l'apport de différentes molécules modèles, ii) les communautés microbiennes par la transplantation de communautés microbiennes naturelles dans trois sols distincts. Cette étude aura permis de montrer, en laboratoire et sur le terrain, qu'un sol émet une quarantaine de masses dont seules quelques-unes (1 à 4) sont dominantes. Ces spectres de COVs sont par ailleurs spécifiques des usages des sols (culture vs prairie) et des pratiques de fertilisation. Il existe une temporalité des émissions de COVs par les sols allant de 22 à 167 Œg de COVs par m2 h1, la période hivernale étant la moins émissive. Certaines pratiques de fertilisation, comme l'apport de lisier de porc, induisent un flux de méthanol pouvant atteindre jusqu'à 10 fois celui qui est observé par les sols amendés avec du digestat de lisier de porc. Concernant, le rôle des microorganismes du sol dans la production de COVs, nous démontrons que le spectre de COVs n'est pas représentatif de la diversité phylogénétique de la communauté du sol mais plutôt de l'activité métabolique des microorganismes actifs. S'agissant de l'exploration des déterminants abiotiques susceptibles de réguler les émissions, nos résultats suggèrent que l'ajout de molécules organiques au sol, induit un changement rapide dans le spectre de COVs émis par le sol. Cette modification est dépendante du degré de polymérisation de la molécule apportée. Pour conclure, l'approche intégrative et interdisciplinaire mise en oeuvre dans ce travail de thèse a permis d'accroître les connaissances sur les émissions de COVs biogéniques par les sols. L'ensemble des recherches suggère que les émissions de COVs par les sols ne sont pas négligeables. Leur position dans les cycles biogéochimiques nécessite leur intégration dans les scenarii futurs des changements globaux.
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Caractéristiques

Date de mise en ligne
27/04/2020
Type de document
Etude/Recherche
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Présentation
Le peu de connaissances sur la contribution des sols d'agrosystèmes aux émissions de composés organiques volatils (COVs) a motivé ce travail de thèse. Trois objectifs :
  • Inventorier les spectres et quantifier les flux de COVs émis par les sols dans les paysages agricoles ;
  • Déterminer le rôle des microorganismes du sol dans les émissions ;
  • Identifier les déterminants abiotiques régulant les émissions de COVs par les sols.
Une première objectifdu travail a consisté à analyser les dynamiques temporelles d'émissions de COVs sur le terrain, dans deux sites observatoires représentatifs du paysage agricole Breton : le site EFELE (SOERE-PRO) comprenant des sols cultivés soumis à des pratiques de fertilisation contrastées, et la Zone Atelier Armorique (ZAAr) comprenant des prairies permanentes fertilisées et des prairies humides caractérisées par un faible degré d'anthropisation. La deuxième objectifdu travail a été menée en laboratoire pour expliciter et compléter les observations de terrain, deux séries d'expérimentations en laboratoire ont été réalisées permettant de manipuler, i) la source de carbone organique du sol via l'apport de différentes molécules modèles, ii) les communautés microbiennes par la transplantation de communautés microbiennes naturelles dans trois sols distincts. Cette étude aura permis de montrer, en laboratoire et sur le terrain, qu'un sol émet une quarantaine de masses dont seules quelques-unes (1 à 4) sont dominantes. Ces spectres de COVs sont par ailleurs spécifiques des usages des sols (culture vs prairie) et des pratiques de fertilisation. Il existe une temporalité des émissions de COVs par les sols allant de 22 à 167 Œg de COVs par m2 h1, la période hivernale étant la moins émissive. Certaines pratiques de fertilisation, comme l'apport de lisier de porc, induisent un flux de méthanol pouvant atteindre jusqu'à 10 fois celui qui est observé par les sols amendés avec du digestat de lisier de porc. Concernant, le rôle des microorganismes du sol dans la production de COVs, nous démontrons que le spectre de COVs n'est pas représentatif de la diversité phylogénétique de la communauté du sol mais plutôt de l'activité métabolique des microorganismes actifs. S'agissant de l'exploration des déterminants abiotiques susceptibles de réguler les émissions, nos résultats suggèrent que l'ajout de molécules organiques au sol, induit un changement rapide dans le spectre de COVs émis par le sol. Cette modification est dépendante du degré de polymérisation de la molécule apportée. Pour conclure, l'approche intégrative et interdisciplinaire mise en oeuvre dans ce travail de thèse a permis d'accroître les connaissances sur les émissions de COVs biogéniques par les sols. L'ensemble des recherches suggère que les émissions de COVs par les sols ne sont pas négligeables. Leur position dans les cycles biogéochimiques nécessite leur intégration dans les scenarii futurs des changements globaux.
Caractéristiques
Auteurs
POTARD Kevin
UNIVERSITE RENNES I
ADEME
Public(s)
Monde de la recherche
Type de document
Etude/Recherche
Thématique
Air
Collection
Expertises
Date d'édition
12/2017
Date de mise en ligne
27/04/2020
Format
Site internet
Langue
Français
Périmètre de publication
National

Emissions de composés organiques volatils dans les paysages agricoles

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