Résumé "Heft 34"

Résumé:

Facteurs influençant la minéralisation de l'azote et du soufre dans des peuplements d'épicéas du sud de la Forêt Noire dont le sol a été soumis à différents traitements

Des essais d'incubation en laboratoire et sur le terrain ont permis d'étudier la minéralisation de l'azote et du soufre dans deux sites du sud de la Forêt-Noire. Le but de cette étude était de déterminer l'influence sur ce processus de facteurs régulateurs abiotiques tels que la température et l'humidité du sol d'une part et de mesures de fertilisation et de chaulage ainsi que d'apports plus élevés d'azote et de soufre d'autre part. De plus, l'effet de variabilités microstationnelles a été particulièrement observé. Parallèlement aux taux de minéralisation nette, la minéralisation brute et l'activité microbienne ont été évaluées par la production de CO2 et le nombre total de germes. La détermination du nombre de nitrificateurs hétérotrophes et chimiolithotrophes a notamment permis de caractériser le processus de ni-trification et ses variables régulatrices. A ce niveau, les modifications possibles dues à la fertilisation ou au chaulage ont été plus particulièrement étudiées.
Pour la détermination de la minéralisation nette de l'azote et du soufre, des échantillons ont été prélevés à intervalles réguliers entre juillet 1992 et juin 1993 sur les sites d'expérimentation du programme ARINUS de Villingen et du Schluchsee. Au Schluchsee, des prélèvements ont été faits, en tenant compte de différences microstationnelles liées à la densité de la couronne, à quatre profondeurs de sol différentes (horizon organique de surface: Of (de fermentation) et Oh (d'accumulation de substances humiques); sol minéral: 0-10 cm et 30-40 cm). Sur le site de Villingen, des échantillons ont été prélevés dans dans l'horizon organique de surface (Of et Oh) et dans la partie supérieure du sol minéral (0-10 cm). Le matériel prélevé a été traité directement sur le terrain. Les essais d'incubation sur le terrain ont été menés pendant 30 jours dans des sacs en polyéthylène enfouis dans le sol. Les essais d'incubation en laboratoire ont été réalisés pendant la même durée à température et rapports d'humidité constants. Le taux de production de CO2 et le nombre total de germes ont été déterminés parallèlement. D'autre part, le nombre de germes des nitrificateurs hétérotrophes et chimiolithotrophes a été évalué grâce à la méthode MPN.
On constate une différence claire entre les deux sites en ce qui concerne la minéralisation nette de l'azote. Le site du Schluchsee présente des taux de minéralisation de l'azote élevés dans l'horizon organique de surface comme dans le sol minéral supérieur. Une part importante de l'azote minéral se présente sous forme de nitrates, le degré de nitrification augmentant avec la profondeur. A villingen, par contre, le taux de compensation des pertes d'azote dans l'horizon organique de surface est nettement plus faible qu'au Schluchsee. On ne peut constater de nitrification en conditions de terrain; mais un apport compensateur de nitrates assez faible a pu être obtenu avec les essais d'incubation en laboratoire. Les essais d'incubation sur le terrain montrent pour les deux sites une relation nette entre le déroulement de la minéralisation de l'azote et l'humidité et la température du sol. Les taux de minéralisation de l'azote obtenus en incubation au laboratoire étant plus élevés, on n'a pu constater de modifications au cours des saisons. Au Schluchsee, une forte influence des conditions microstationnelles a pu être observée.
Au Schluchsee, l'étude des microorganismes du sol révèle dans tous les horizons des valeurs élevées du nombre total de germes et du nombre de germes de nitrificateurs parfois accompagnés dans l'horizon organique de surface de chimiolithotrophes oxydateurs de ni-trites. Dans le sol minéral, des chimiolithotrophes oxydateurs d'ammonium et de nitrites ont été observés aux côtés des nitrificateurs hétérotrophes lors de presque toutes les prises d'échantillons. A Villingen, les valeurs du nombre total de germes sont comparativement plus faibles. Des nitrificateurs hétérotrophes n'ont pu être observés que dans le sol minéral, alors que les nitrificateurs chimiolithotrophes n'apparaissent à aucune profondeur de sol.
Au Schluchsee, l'effet de deux ans d'amendement calcaire avec de la dolomite (Ca-MgCO3) au moment de la prise d'échantillons est limitée à la couche Of. On n'a pu constater d'augmentation des taux de compensation des pertes d'azote mais une nitrification presque totale est atteinte. Avec des pH nettement plus élevés, la surface fertilisée présente une minéralisation brute beaucoup plus importante que l'aire de contrôle. Après chaulage, on observe des nitrificateurs chimiolithotrophes dans la couche Of, ainsi qu'un nombre total de germes et une population de nitrificateurs hétérotrophes élevés. L'augmentation du taux de nitrification due au chaulage est suivie, étant donnée la perméabilité du sol de ce site, par une élévation de la concentration en nitrates de l'eau d'infiltration jusqu'à 80 cm de profondeur. L'application de sulfate d'ammonium provoque dans les deux sites une élévation de l'apport compensateur d'ammonium dans l'horizon organique de surface comme dans le sol minéral supérieur. Au Schluchsee, cet apport supplémentaire d'azote n'a pas provoqué de multiplication de la biomasse microbienne, les besoins en azote semblant être de toute manière couverts. L'augmentation de l'apport compensateur d'ammonium est probablement attribuable à un "priming effect" dû à l'apport d'une source d'azote facilement utilisable. Sur le site pauvre en azote de Villingen, l'augmentation de l'apport compensateur d'ammonium après apport d'azote est comparativement plus important que sur le site du Schluchsee. De même, on a pu constater après apport d'azote une augmentation de la population de microorganismes par rapport à la surface témoin. L'apport plus important
d'ammonium ne se traduit cependant qu'au Schluchsee par une augmentation de la nitrifica-tion dans les horizons minéraux les plus profonds. L'application au Schluchsee de sulfate de magnésium n'a par contre eu aucun effet sur la minéralisation de l'azote.

La minéralisation du soufre est légèrement plus élevée dans les sols bruns de Villingen que dans les podzols du Schluchsee. Alors que l'apport en soufre, la réserve totale en soufre et la capacité d'absorption sont sensiblement identiques dans les couches supérieures étudiées des sols bruns de Villingen et des podzols du Schluchsee, la relative faiblesse de l'apport compensateur de sulfates au Schluchsee semble être due à une immobilisation de la biomasse microbienne pourtant plus élevée dans ce site. Au Schluchsee, le chaulage n'a provoqué qu'en conditions de terrain une augmentation de l'apport compensateur de sulfates dans la couche Of. Au laboratoire, la biomasse microbienne augmentée immobilise davantage de sulfates. La fertilisation en sulfate d'ammonium a provoqué une augmentation de la minéralisation du soufre dans la couche Of aussi bien au Schluchsee qu'à Villingen. Au Schluchsee, on a pu mettre en évidence dans les horizons minéraux les plus profonds une augmentation de la rétention en soufre quand la nidification est plus importante. L'amendement en sulfate de magnésium a provoqué de la même manière au Schluchsee une augmentation de l'apport compensateur de sulfates dans la couche Of. Les taux élevés de minéralisation du soufre par suite d'apports de sulfate d'ammonium ou de magnésium sont probablement liés à une augmentation de la minéralisation du soufre se trouvant sous la forme d'esters de sulfates ou lié à des atomes de carbone. La synthèse de ces deux formes organiques du soufre semble être favorisée par l'apport supplémentaire de soufre.
On constate surtout au Schluchsee un rapport au cours de l'année entre la minéralisation de l'azote et celle du soufre. On n'observe que ponctuellement une corrélation entre les taux de minéralisation de l'azote et du soufre étant donné que ces deux processus dépendent de variables régulatrices distinctes.