DÉGRADATION DES TOURBIÈRES RÉSIDUELLES ET LEUR RÉHABILITATION

DÉGRADATION DES TOURBIÈRES RÉSIDUELLES ET LEUR RÉHABILITATION

ANALYSE CHIMIQUES ET BIOENERGIQUES

Sols

Les échantillons de sols (essais en serre et au champ) ont été séchés à l’air libre et analysés pour un ou plusieurs des paramètres suivants : MO par perte au feu (5 g de sol, CPVQ, 1988); pH par potentiométrie (pHeau, rapport sol : solution 1,2 g : 20 ml d’eau (CPVQ, 1988); conductivité électrique (CÉ) de l’extrait aqueux du sol (rapport sol : solution 1 g : 20 ml d’eau (Zaccone et al., 2014); acidité échangeable (AÉ) (Carter et Gregorich, 2008, p. 176), cations échangeables (Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, Zn) et capacité d’échange cationique (CEC) au moyen de la solution de chlorure de baryum 0,1 M (Carter et Gregorich, 2008, p. 198); cations échangeables (1M Mg(NO3)2, pH 7,0) indice de décomposition de la MO au pyrophosphate au moyen de la solution 0,025 M Na4P2O7.10H2O (Carter et Gregorich, 2008, p. 879); Al extractible à la solution Mehlich-3 (Al-M3) (Carter et Gregorich, 2008, p. 81); fractions labiles et potentiellements labiles de quelques métaux lourds (Tessier et al., 1979 ; Luo et Christie, 1998) et des cations Ca et Mg (Loganathan et al., 1999). La méthode d’extraction séquentielle de Tessier et al. (1979), telle que modifiée par Luo et Christie (1998), a été utilisée pour déterminer la teneur de quelques métaux lourds (Cu, Fe, Mn ou Zn) dans quatre fractions chimiques dans les sols: F1 : «solubleéchangeable» (1M Mg(NO3)2, pH 7,0) (fraction facilement labile, L); F2 : «spécifiquement adsorbée ou liée aux carbonates» (1 M CH3COONa, pH 5,0) (fraction moyennement labile, ML); F3 : «liée aux oxydes Fe-Mn» (0,04 M NH2OH.HCl dans 25% (v/v) CH3COOH); F4 : «liée aux matières organiques» (0,02 M HNO3 + H2O2 ajusté à pH 2,0 + 3,2 M CH3COOHN4 dans 20% (v/v) HNO3). Après chaque extraction, les suspensions de sols ont été centrifugées à 5000 rpm puis filtrées et analysées pour leur contenu en Cu, Fe, Mn et Zn par un spectrophotomètre Perkin Elmer AAnalyst 200. Les fractions facilement labiles et moyennement labiles sont représentées par MeFL et MeML respectivement, où Me représente le métal lourd. Les fractions potentiellement labiles, F3 et F4, sont représentées par MeOXY et MeMO, respectivement. Le fractionnement de Ca et Mg dans les sols a été effectué selon la méthode de Loganathan et al. (1999) légèrement modifiée. Les formes de Ca et de Mg peuvent être regroupées en : 1) formes solubles et échangeables ou facilement labiles (0,5 M BaCl2 – 0,5 M TEA) (CaL et MgL) et 2) formes faiblement solubles ou moyennement labiles (0,5 M HCl) (CaML, MgML). Tous les cations ont été dosés dans les extraits à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique AAnalyst 200 (Perkin-Elmer).

Plantes

À la récolte, les parties aériennes et racinaires des plantes ont été séchées à 60°C pendant 48 heures puis pesées afin d’obtenir le rendement en matière sèche des parties aériennes et racinaires. Le matériel végétal sec a été ensuite broyé à 0,5 mm puis soumis à une digestion acide au moyen de la solution HNO3 concentrée. Les cations (Al, Cd, Fe, Mn, Pb, Cu, Zn) ont été dosés dans les extraits acides à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique AAnalyst 200 (Perkin-Elmer). Une partie des plantes a été envoyé au Centre Canadien de Bioénergie, à l’Université du Nouveau Brunswick (Fredericton) en vue d’analyser leurs paramètres énergétiques (Capacité calorifique, teneur en eau, taux de cendre). Le centre a utilisé ces différents protocoles pour faire les analyses : – La procédure standard de mesure de l’humidité de particules combustibles ligneuses (Centre canadien de Bioénergie, juillet 2012) – La procédure standard de détermination du pouvoir calorifique avec la bombe à calorimètre (Centre canadien de Bioénergie, juillet 2012). – La procédure standard de mesure des cendres dans les échantillons de biomasse (Centre canadien de Bioénergie, juillet 2012).

TRAITEMENTS STATISTIQUES

Les statistiques descriptives (moyenne, écart-type, minimum, maximum par répétions ou traitement) ainsi que les analyses statistiques des données ont été réalisées à l’aide du logiciel Statistix (Analytical Sofware. Statistix version 9.0; User’s manual. Tallahassee, Florida, 2008). Les paramètres de croissance et de rendements des plantes ainsi que les teneurs en métaux des plantes et des sols ont été soumis à une analyse de variance, couramment appelée l’ANOVA, à un seul facteur, pour mieux évaluer l’effet du chaulage ou de la fertilisation sur les propriétés des sols et les rendements des cultures. De plus, les valeurs du coefficient de corrélation de Pearson, noté r, qui repose sur le calcul de la covariance entre deux variables continues, ont été calculées à l’aide du logiciel Statistix pour évaluer les relations linéraires entre les variables.

Table des matières

RÉSUMÉ LONG
RÉSUMÉ COURT
ABSTRACT
TABLES DES MATIÈRES
LISTES DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
REMERCIEMENTS
CHAPITRE 1 : PROBLÉMATIQUE ET CONTEXTE DE L’ÉTUDE
1.1. Problématique .
1.2. Contexte de l’étude
CHAPITRE 2 : REVUE DE LITTÉRATURE
2.1. Les tourbières
2.1.1. Formation des tourbières
2.1.2. Matières organiques des tourbières
2.1.3. Minéralisation du carbone organique
2.1.4. Acidité des tourbières
2.1.5. Capacité d’échange cationique
2.1.6. Métaux lourds dans les tourbières
2.1.6.1 Rétention et accumulation des métaux lourds
2.1.6.2. Fractions chimiques des métaux lourds
2.1.6.3. Dissolution et mobilité des métaux
2.2. DÉGRADATION DES TOURBIÈRES RÉSIDUELLES ET LEUR RÉHABILITATION
2.2.1 Facteurs contribuant à la dégradation des sols tourbeux
2.2.2 Chaulage des sols
2.2.3. Fertilisation
2.2.4 Plantes énergétiques
2.2.4.1. Les saules (Salix spp.)
2.2.4.2. L’alpiste roseau (Phalaris arundinace L.)
2.2.4.3. La capacité calorifique du saule et de l’alpiste roseau
CHAPITRE 3 : HYPOTHÈSES ET OBJECTIFS
3.1. INTRODUCTION
3.1.1. Hypothèse de recherche
3.2. OBJECTIFS DU TRAVAIL DE RECHERCHE
3.2.1. Objectif principal
3.2.2. Objectifs spécifiques
3.2.3. Utilisation des données de la recherche
3.2.4. Motivation de la recherche
CHAPITRE 4 : MATÉRIELS ET MÉTHODES
4.1. MATÉRIELS
4.1.1. Sols de tourbières résiduelles
4.1.2. Chaux agricoles
4.1.3. Engrais de synthèse
4.1.4. Plantes
4.2. ESSAIS EN SERRE
4.2.1. Effet de la chaux calcique sur quelques propriétés chimiques du sol en fonction du temps d’incubation
4.2.2. Effet de la chaux calcique sur quelques propriétés chimiques du sol ainsi que sur la croissance et le rendement du saule
4.2.3. Effet de la fertilisation sur quelques propriétés chimiques du sol ainsi que sur la croissance et le rendement du saule
4.2.4. Effet de la fertilisation (plusieurs combinaisons de doses N, P et K) sur la croissance et les teneurs en certains métaux de l’alpiste roseau
4.3. ESSAIS AU CHAMP
4.3.1. Généralités
4.3.2. Effet de la fertilisation minérale (N-P-K) sur la croissance, le rendement, la capacité calorifique et les teneurs en quelques métaux du saule et de l’alpiste roseau cultivés dans les couches organiques de surface de la tourbière résiduelle
4.4. ANALYSES CHIMIQUES ET BIOÉNERGÉTIQUES
4.4.1. Sols
4.4.2. Plantes
4.5. TRAITEMENTS STATISTIQUES
CHAPITRE 5 : RÉSULTATS ET DISCUSSION
5.1. EFFET DE LA CHAUX CALCIQUE SUR QUELQUES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DU SOL
5.1.1. Contenu en matière organique (MO) totale du sol
5.1.2 Acidité échangeable (AÈ) et pH du sol
5.1.3. Teneurs en aluminium labile du sol
5.1.4. Teneurs en quelques éléments traces métalliques (Fe, Cu, Mn, Zn) sous formes labiles dans le sol
5.1.5. Teneurs en calcium et magnésium labiles du sol
5.1.6. Conclusion
5.2. EFFET DE LA CHAUX CALCIQUE SUR QUELQUES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DU SOL AINSI QUE SUR LA CROISSANCE ET LE RENDEMENT DU SAULE
5.2.1. Propriétés chimiques du sol cultivé
5.2.2. Fractions chimiques de quatre oligoéléments métalliques
5.2.3 Croissance, rendement et teneurs en quelques métaux du saule
5.2.3.1 Croissance et rendement du saule
5.2.3.2 Teneurs en quelques métaux du saule
5.2.3.3 Conclusions
5.3. EFFET DE LA FERTILISATION SUR QUELQUES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DU SOL AINSI QUE SUR LA CROISSANCE ET LE RENDEMENT DU SAULE
5.3.1. Propriétés chimiques du sol cultivé
5.3.2. Fractions chimiques de quatre oligoéléments métalliques
5.3.3. Croissance, rendement et teneurs en quelques métaux du saule
5.3.3.1. Croissance et développement du saule
5.3.3.2. Teneurs en quelques métaux du saule
5.3.3.3. Conclusions
5.4. EFFET DE LA FERTILISATION NPK SUR LA CROISSANCE ET LA TENEUR EN QUELQUES OLIGOÉLÉMENTS MÉTALLIQUES DE L’ALPISTE ROSEAU
5.4.1. Effet de la fertilisation sur la croissance de la plante
5.4.2. Concentrations des métaux dans les tiges et les racines de la plante
5.4.3. Conclusions
5.5. ESSAIS AU CHAMP
5.5.1. Saule
5.5.1.1. Propriétés chimiques des parcelles de sols organiques
5.5.1.2. Teneurs en quelques éléments traces métalliques (Fe, Cu, Mn, Zn) sous formes labiles et potentiellement labiles dans le sol
5.5.1.3. Croissance, rendements en biomasses et concentration en quelques métaux du saule 79 5.5.1.4. Capacité calorifique du saule
5.5.2 Alpiste roseau
5.5.2.1 Propriétés chimiques des sols organiques
5.5.2.2. Teneurs en quelques éléments traces métalliques (Fe, Cu, Mn, Zn) sous formes labiles et potentiellement labiles dans le sol
5.5.2.3. Croissance, rendements et concentration en quelques métaux de l’alpiste roseau
5.5.2.4 Capacité calorifique de l’alpiste roseau
5.5.3. Conclusions
6. CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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