Small-scale heterogeneity in carbon dioxide, nitrous oxide and methane production from aggregates of a cultivated sandy-loam soil.

Sey, B.K., Manceur, M., Whalen, J.K., Gregorich, E.G., et Rochette, P. (2008). « Small-scale heterogeneity in carbon dioxide, nitrous oxide and methane production from aggregates of a cultivated sandy-loam soil. », Soil Biology & Biochemistry, 40(9), p. 2468-2473. doi : 10.1016/j.soilbio.2008.05.012

Résumé

La variabilité spatiale des émissions de dioxyde de carbone (CO₂), d’oxyde de diazote (N₂O) et de méthane (CH₄) à partir du sol est reliée à la distribution des microsites où sont produits ces gaz. Les agrégats de sol poreux peuvent renfermer des microsites aérobies et anaérobies, selon le contenu en eau des pores. Cette étude avait pour objectif de déterminer comment la production de CO₂, de N₂O et de CH₄ varie en fonction de la taille des agrégats et de la teneur en eau du sol. Un loam sableux séché à l’air a été tamisé afin de générer trois fractions d’agrégats (< 0,25 mm, de 0,25 à 2 mm et de 2 à 6 mm) en plus du sol brut (< 2 mm). Les fractions d’agrégats et le sol brut ont été humidifiés (espace interstitiel rempli d’eau à 60 %) et préincubés afin de rétablir l’activité microbienne, puis progressivement séchés ou humidifiés jusqu’à ce que l’espace interstitiel soit rempli d’eau à 20 %, à 40 %, à 60 % ou à 80 %, avant d’être mis en incubation à 25 °C pendant 48 heures. La respiration du sol a atteint son maximum lorsque la teneur en eau dans l’espace interstitiel était de 40 %, probablement parce qu’il s’agit là de la teneur optimale pour les micro organismes hétérotrophes, et lorsque cette teneur était de 80 %, ce qui correspondait à la production maximale de N₂O. Les micro agrégats (< 0,25 mm) produisaient davantage de CO₂ que les macro agrégats (> 0,25 mm). L’incubation des fractions d’agrégats et du sol dont l’espace interstitiel était rempli d’eau à 80 %, cela avec de l’acétylène (10 Pa et 10 kPa) ou sans acétylène, a montré que la production de N₂O par les micro agrégats était attribuable à 95 % à la dénitrification, tandis que la nitrification était la source de 97 à 99 % du N₂O produit par les macro agrégats et le sol brut. Cela laisse supposer que la diffusion de l’oxygène (O₂) dans les micro agrégats et autour de ceux ci était entravée, tandis que les macro agrégats demeuraient un milieu aérobie lorsque la teneur en eau dans l’espace interstitiel était de 80 %. Nous avons mesuré la consommation et la production de méthane dans les agrégats; elles ont atteint de 1,1 à 6,4 ng CH₄-C kg^-1 sol h^-1, la quantité croissant avec le degré d’humidité des fractions d’agrégats et du sol. Nous avons conclu que, pour le loam sableux étudié, la nitrification dans les microsites aérobies contribuait de manière importante à la production totale de N₂O, même quand la teneur en eau du sol permettait la dénitrification et la production de CH₄ dans les microsites anaérobies. L’applicabilité de ces résultats aux processus microbiens déterminant la production de N₂O à l’échelle de terrain reste à confirmer.