Etude expérimentale des interactions de litières de plantes terrestres avec les solutions aqueuse

RESUME EN FRANÇAIS DE L’ARTICLE : ″ EXPERIMENTAL STUDY OF TERRESTRIAL PLANT LITTER INTERACTION WITH AQUEOUS SOLUTIONS″

La quantification du recyclage du silicium et du calcium par les plantes terrestres est limitée par le manque de données physico-chimiques sur la réactivité des litières de plantes dans les sols. Le but de ce travail va donc être de déterminer par une approche expérimentale en laboratoire, les vitesses de relargage de silicium et de calcium de litières de plantes de milieu tempéré et boréal dans des solutions à 0.01 mol/L NaCl, à des pH allant de 2 à 10 et pour des températures de 5, 25 et 40°C. Il s’agit de litières de pin (Pinus laricio), de bouleau (Betula pubescens), de mélèze (Larix gmelinii), d’orme (Ulmus laevis Pall.), de fougère (Dicksonia squarrosa) et de prêle (Equisetum arvense). Des réacteurs mixed-flow équipés de sacs à dialyse ainsi que des réacteurs fermés type « batch » ont été utilisés dans cette étude. Interactions litières / solutions aqueuses 105 Des mesures comparatives ont été menées sur des aiguilles de mélèze intactes mais aussi broyées pendant des durées différentes, stérilisées ou non stérilisées et avec addition ou pas d’azoture de sodium (NaN3) pour tenir compte de l’effet du rapport surface/masse et de l’activité microbiologique sur les vitesses de dissolution des litières. Les vitesses de relargage de Si et Ca en fonction de la température et du pH ont été normalisées au poids de matériel sec et à la surface spécifique déterminée par la méthode B.E.T. Les résultats de dégradations des litières suggèrent que la vitesse de relargage de Si est indépendante du relargage du carbone organique dissous (COD), provenant de l’hydrolyse de la cellulose. Ces résultats impliquent la présence de phytolithes dans un réservoir « inorganique » pur non complexé avec la matière organique. Le calcium et le COD sont relargués dans les premiers instants de la dissolution de la litière alors que les concentrations en Si augmentent progressivement ce qui suggère la présence de Si et Ca dans deux différents réservoirs. La vitesse de dissolution normalisée au poids de matériel sec aux alentours du pH neutre est de l’ordre de 1 à 10 µmol/g/jour, ce qui est 2 ordres de grandeur plus élevés que les vitesses de relargage de Si par les minéraux de sol les plus répandus (kaolinite, smectite, illite). Les énergies d’activation pour la dégradation des litières de plantes sont comparables à celles des dissolutions de minéraux contrôlées par la protonation ou la déprotonation de la surface. Il est montré que la réponse des flux d’éléments dans les rivières, dérivés des litières de plantes, et l’augmentation de la production primaire des plantes dans les régions tempérées et boréales, dues au réchauffement global, est pressentie être plus forte que celle induite par l’énergie d’activation de la dissolution des roches et minéraux du sol.