Processus de stabilisation et déstabilisation du carbone dans des horizons de surface et de profondeur des Andisols sous forêt pluviale tempérée, sud du Chilie

Carbon stabilibation and destabilisation processes operating in top- and subsoil of andisols under temperate rainforest, Southern Chile

• Auteur / Autrice : Rodrigo Alexis Neculman Cerda
• Direction : Cornélia Rumpel, Maria de la Luz Mora
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science du sol et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec Universidad de la Frontera (Temuco, Chili)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Forêts

Carbone

Chili

Humus

Mots clés libres

Stabilisation du carbone

Complexe organo-minéral

Activité microbienne

Résumé

La séquestration du carbone dans les sols est une stratégie pour capturer le CO2 atmosphérique en le transférant dans des fractions stables. Il y a de nombreux mécanismes de stabilisation et de déstabilisation qui influencent le cycle du carbone des sols. Les processus de stabilisation et déstabilisation du carbone dans le profil des sols volcaniques sont peu connus. Peu d’études ont été conduites sur ces processus au sujet des Andisols malgré leur fort potentiel à stocker du carbone. Le carbone stable dans les Andisols est dû à son association avec des oxydes d’aluminium et de fer ou son association avec des argiles amorphes comme l’allophane et de l’imogolite. Dans cette thèse, j’ai étudié les facteurs et mécanismes qui contrôlent la stabilisation du carbone dans des horizons de surface et en profondeur des sols volcaniques sous forêt pluviale tempérée au sud du Chili. J’ai étudié la quantité, la composition et le turnover des matières organiques dans tous les horizons de deux profils de sols, caractérisés par des textures et âges différents. J’ai utilisé la datation au C14, la spectroscopie RMN de C13 à l’état solide et les dégradations chimiques afin de caractériser la composition des phases organiques et minérales. De plus, j’ai évalué la susceptibilité du carbone dans ces deux profils à la minéralisation suivant l’ajout d’un substrat labile (priming). Les résultats montrent que des agents minéraux contrastés stabilisent la matière organique dans les deux sols d’âge différent. Malgré ces différents agents de stabilisation dans les deux sols, la composition chimique des matières organiques est similaire. La matière organique dans les horizons de surface est sujette à un effet priming négatif alors qu’un effet priming positif a été observé pour les horizons en profondeur. Ces différences semblent liées à l’âge et à la composition minérale des sols. Je suggère que le pH ainsi que la compétition entre la formation des complexes Al-SOM et allophanes contrôlent les processus de stabilisation et déstabilisation des matières organiques dans les Andisols.

Soil carbon (C) sequestration is a strategy to capture atmospheric CO2 and transfer it into stable soil organic carbon (SOC) forms. There are a number of mechanisms of C stabilisation and destabilisation influencing soil C cycling. Few studies have been carried out to investigate those processes in Andisols despite the fact that the carbon storage potential of Andisols is higher than in any other soil type. Stable carbon occurs in this soil type due to its association with aluminum- and iron-oxides together with amorphous clay minerals like allophane and imogolite type materials. In this thesis I investigated the factors and mechanisms that control the C stabilization in the top- and subsoil horizons of volcanic temperate old growth rainforest soils in Southern Chile. I investigated organic matter quantity, composition and turnover in all three horizons of two soil profiles with contrasting age and texture. I used radiocarbon dating, 13C NMR spectroscopy and wet chemical extraction to characterize the composition of organic and mineral phases. Moreover, I evaluated the susceptibility of C in these profiles to priming after addition of 13C labelled substrate. The results showed contrasting mineral stabilization agents in the two soils of different age: iron and aluminum complexes stabilized carbon in the youngest soils whereas allophane was the most important stabilization in the older soil. Despite the contrasting stabilization agents, the composition of the organic matter stored throughout the two soil profiles was similar. Organic matter in top soil horizons was subject to negative priming whereas positive priming was noted in most sub-soils. This seems to be related to the composition of the mineral phase. I suggest that soil pH and competition between Al-SOM-complex and allophane formation is controlling stabilisation and destabilization of organic matter and Andisols.