# Stockage de carbone dans les sols sous agroforesterie : une étude multisite en France

Cardinael R (1,2,3), Chevallier T (1), Cambou A (1), Béral C (4), Barthès BG (1), Dupraz C (5), Durand C (1), Kouakoua E (1), Chenu C (2)

(1) IRD, UMR Eco&Sols, 34060 Montpellier, France (2) AgroParisTech, UMR Ecosys, 78850 Thiverval-Grignon, France (3) CIRAD, UR Aïda, 34398 Montpellier, France (present address) (4) Agroof, 30140 Anduze, France (5) INRA, UMR System, Montpellier, France

**Introduction** : Les systèmes agroforestiers sont des agro-écosystèmes où sont associés des arbres et des cultures ou des prairies au sein d'une même parcelle. Ces systèmes fournissent un ensemble de services écosystémiques, et pourraient contribuer à l'atténuation du changement climatique. Du carbone est stocké dans la biomasse aérienne et souterraine des arbres, et les apports en matières organiques provenant des arbres pourraient avoir un impact positif sur les stocks de carbone organique du sol. Cependant, en milieu tempéré très peu d'études se sont intéressées à l'impact des systèmes agroforestiers sur le stockage de carbone organique dans les sols, la majorité ayant été menées en zones tropicales. De plus, beaucoup de questions demeurent quant à l'impact sur les stocks de carbone profonds. Méthode : Cette étude a été réalisée sur cinq sites agro-sylvicoles (arbres et cultures) et sur un site sylvopastoral (arbres et prairie pâturée) en France. Chaque site comprenait une parcelle agroforestière et une parcelle agricole adjacente comme parcelle témoin. Les itinéraires techniques dans les inter-rangs agroforestiers cultivés et dans les parcelles agricoles sont strictement identiques depuis la plantation des arbres, âgés de 6 à 41 ans selon les sites. Les prélèvements au cylindre ont été réalisés entre 20 et 100 cm de profondeur selon un protocole d'échantillonnage prenant en compte la distance aux arbres, et les stocks de carbone organique du sol mesurés à masse de sol équivalente. La biomasse aérienne des arbres a également été mesurée sur les différents sites. Résultats et discussion : Dans les parcelles agro-sylvicoles, un taux d'accumulation moyen de 0,24 (0,09-0,46) t C ha⁻¹ an⁻¹ a été mesuré sur l'horizon 0-30 cm par apport aux parcelles agricoles. Un stockage de carbone additionnel a également été mesuré en profondeur sur les sites les plus anciens. Dans les jeunes plantations, le stockage de carbone était principalement localisé sur les lignes d'arbres, et pourrait être la conséquence du couvert herbacé permanent plutôt que des arbres. Dans le système sylvopastoral, un stockage de carbone additionnel a seulement été mesuré en dessous de 40 cm de profondeur, probablement car les stocks de carbone organique dans les horizons de surface sous prairie étaient déjà très importants. Le stock de carbone dans la biomasse aérienne des arbres était de 16 (0,02-36,69) t C ha⁻¹ en moyenne.

**Conclusion** : Cette étude démontre le potentiel des systèmes agroforestiers pour améliorer les stocks de carbone organique du sol sous climat tempéré. Elle met également en évidence un manque de données sur les systèmes agroforestiers âgés, et montre la nécessité de mettre en place des essais diachroniques de long-terme.
# Quantification du carbone organique du sol stable à l'échelle séculaire par pyrolyse Rock-Eval 6

Lauric Cécillon (1), François Baudin (2), Claire Chenu (3), Bent T. Christensen (4), Sabine Houot (5), Thomas Kätterer (6), Suzanne Lutfalla (7), Andy Macdonald (8), Folkert van Oort (4), Alain F. Plante (9), Florence Savignac (2), Laure Soucémarianadin (7) & Pierre Barré (7)

(1) Université Grenoble Alpes, Irstea UR EMGR, Grenoble, (2) ISTEP-UPMC Paris, (4) UMR ECOSYS AgroParisTech-INRA Thiverval-Grignon, (5) Aarhus University, Denmark, (6) Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Sweden, (7) Laboratoire de Géologie de l'ENS, UMR 8538 CNRS-ENS, Paris (8) Rothamsted Research, Harpenden, UK, (9) University of Pennsylvania, Philadelphia, USA

Le carbone organique du sol (COS) est une composante clé du changement climatique. Cependant, une partie du réservoir de COS ne contribuera pas de manière significative aux émissions continentales de CO2 au cours du prochain siècle car son temps de résidence est supérieur à 100 ans. La proportion du C organique persistant plusieurs siècles dans les sols est importante mais aussi très incertaine car il n'existe aucune méthode permettant de la déterminer en routine. Ce verrou méthodologique entrave l'initialisation correcte des modèles de dynamique du COS. Dans cette étude, nous montrons qu'un modèle de régression multivariée utilisant des données mesurées par pyrolyse Rock-Eval 6 (RE6) peut prédire avec précision la proportion de COS stable à l'échelle séculaire pour un large éventail de types de sol et d'usage des terres. Cent six échantillons de sol provenant de quatre sites européens d'expérimentations agronomiques (Grignon, FR, Rothamsted, UK, Ultuna, SW, Versailles, FR) ont été utilisés pour étalonner et valider ce modèle. Dans une précédente étude, la concentration en COS stable à l'échelle séculaire a été modélisée pour chaque site grâce aux essais de jachères nues de longue durée (Barré et al., 2010, Biogeosciences). Sur la base de ces estimations, nous avons calculé la proportion de COS stable (% du COS total) des 106 échantillons de sol. Ces échantillons montrent des proportions diverses de COS stable (6-100% du COS total). Les mesures RE6 ont permis de calculer la température à laquelle une quantité spécifique (5-95%) de CH-CO-CO2 gazeux avait évolué lors des étapes de pyrolyse et d'oxydation. Ces prédicteurs RE6 ont été utilisés dans un modèle de régression multivariée de type «forêts aléatoires» pour prédire la proportion de COS stable. Notre modèle a montré d'excellentes capacités prédictives : R²=0.96, RMSEP=5% du COS total. Nous avons ensuite appliqué ce modèle sur 50 sols cultivés et forestiers développés sur 5 lithologies contrastées (Grignon, FR). Malgré sa grande hétérogénéité, ce nouveau jeu d'échantillons rentre dans la gamme de validité du modèle. La proportion prédite de COS stable est plus élevée dans les sols cultivés que dans les sols forestiers (p<0.001), tandis que sa concentration n'est pas affectée par le mode d'usage des terres. A l'inverse, la concentration en COS stable varie selon la lithologie (p=0.001), indiquant un contrôle géochimique du réservoir de COS stable. Notre étude positionne la technique de pyrolyse RE6 comme un outil efficace pour quantifier le COS stable à l'échelle séculaire, avec la capacité de détecter ses hétérogénéités à l'échelle du paysage.
# Estimation des stocks de Carbone Organique du Sol et des incertitudes pour le Rapport National d'Inventaire (GIEC) – cas de la Wallonie

Caroline Chartin(1), Antoine Stevens (1), Inken Kruger (2), Esther Goidts (3), Monique Carnol (3) & Bas van Wesemael (1)

1 Earth & Life Institute, Université catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium; 2 Laboratoire d'Ecologie Végétale et Microbienne, Université de Liège. Liège, Belgium; 3 Soil Protection Direction, Direction générale Agriculture, Natural Resources and Environment,

Comme beaucoup de pays, la Belgique se conforme à l'Annexe I de la Convention- Cadre des Nations Unis sur les Changement Climatiques (CCNUCC), et doit ainsi rapporter ses émissions annuelles de carbone dans les rapports nationaux d'inventaire en distinguant les terres cultivées des prairies (EU decision 529/2013). Ces rapports se basent sur les inventaires en Carbone Organique du Sol (COS) pour chacune de ces deux utilisations de sols, mais également ici, pour chacune des régions agricoles belges définies selon des caractéristiques homogènes en matière de pratiques agricoles (rotations et/ou bétails) et de rendements potentiels. La Wallonie (sud de la Belgique), qui recoupe 10 régions agricoles différentes, possède un réseau de surveillance des sols agricoles ('CARBOSOL') développé au cours de la dernière décennie. L'évaluation de la qualité des sols au sein de ce réseau s' effectue par la quantification des stocks de COS et de leur évolution en un nombre raisonnable de sites, déterminé selon le temps et les fonds impartis à cette tâche. Malheureusement, les 592 sites du réseau de surveillance CARBOSOL ne permettent pas d'effectuer une estimation représentative et mathématiquement significative des stocks de COS et de leurs incertitudes pour chacune des 20 combinaisons possibles d'utilisations de sols / régions agricoles. De plus, les sites du réseau de surveillance CARBOSOL ont été sélectionnés parmi les points d'une base de données existante dont la stratégie d'échantillonnage se base sur un schéma non-statistique ('convenience scheme') plutôt que sur un schéma déterminé par une stratégie de type 'design-based' ou 'model based'. Le but de cette étude est de quantifier les inventaires de COS (Combien?) et de spatialiser l'information 'stocks de COS' (Où ?) à partir de données d'un réseau de surveillance des sols se basant sur un schéma d'échantillonnage non-statistique. Pour ce faire, nous avons développé une procédure de calcul basée sur des techniques de cartographie numérique des sols (i.e., Digital Soil Mapping) et des simulations stochastiques (Monte-Carlo) permettant ainsi l'estimation de multiples (ici, 10 000) jeux indépendants de données spatialisées. Cette procédure permet de prendre en compte les incertitudes associées aux estimations i) du stock de COS à l'échelle du pixel et ii) des paramètres des modèles spatiaux. Sur base des 10 000 individus produits, la moyenne des stocks de COS et intervalle de confiance peuvent être calculées à l'échelle de chaque pixel, mais également les inventaires de COS et intervalles de confiance associés pour chaque sous-surfaces sélectionnées (i.e., les 20 combinaisons d'utilisation de sols / régions agricoles) et pour l'entièreté de la zone d'étude.
Effet de la gestion des prairies sur le stockage de la matière organique du sol et les émissions de gaz à effet de serre.

CREME Alexandra (1,2,3), RUMPEL Cornelia(2,3), MASSAD Raia (2), LAN Tuo(3), ROMIAN Adeline (3), CHABBI Abad1,(2).

1 : INRA, UR P3F, 86600 Lusignan, France. 2 : INRA, ECOSYS UMR (INRA-AgroParisTech), 78850 Thiverval-Grignon, France. 3 : INRA, CNRS, IEES UMR (UPMC, CNRS, UPEC, IRD, INRA), 78850 Thiverval-Grignon, France.

Pour la politique agricole commune européenne, l'introduction de prairies temporaires dans les cycles de culture est encouragée en raison de ses effets bénéfiques sur le stockage du carbone et éventuellement la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Jusqu'à présent, on en sait peu sur l'impact à long terme des différentes pratiques de gestion des prairies sur la compartimentation, la composition et la réactivité de la matière organique du sol. L'objectif de cette étude est d'utiliser d'une expérience de terrain de 9 ans pour quantifier les arrières effets après les phases de culture sur la matière organique du sol des prairies temporaires gérées différemment en ce qui concerne la fertilisation et la durée. Nous avons échantillonné les sols après trois années de culture, qui ont été précédé par des prairies soumises à une gestion différente telles que la durée de la prairie (3 et 6 ans) et la présence ou l'absence de fertilisation azotée. Nous avons caractérisé la nature biochimique de matière organique du sol (C, N, Nmin et les sucres), la biomasse microbienne du sol, la minéralisation potentielle du carbone du sol et de l'azote et les émissions au champ de CO2 et de N2O. Nos résultats montrent des arrières effets de la gestion des prairies sur les paramètres de la matière organique du sol. La fertilisation azotée pendant la phase de prairie est nécessaire pour maintenir les teneurs en C et N du sol au moins au niveau de la culture continu. L'absence de fertilisation azotée a également affectée la composition biochimique de matière organiques du sol, mais sans effet sur les émissions de gaz à effet de serre des sols. La durée de la prairie a impacté les paramètres biogéochimiques des sols ainsi que leur teneur en nitrate, la minéralisation potentielle d'azote et les émissions de N2O. Ces résultats suggèrent que la gestion des prairies influence en particulier le cycle de l'azote. Nous concluons, qu'il y a un compromis à trouver entre l'utilisation d'engrais, le stockage du carbone et les émissions de gaz à effet de serre, choses à prendre en compte lors de l'introduction des prairies dans les cycles de culture. Nous remercions le SOERE ACBB, le projet AEGES (ADEME), EXPEER (UE), l'INRA et la région Poitou Charentes pour leurs financements.
# Les amendements organiques n'Inversent pas la décroissance du stock de carbone des sols tropicaux après leur mise en Culture : expérimentations en Côte d'Ivoire et au Bénin

Hervé GUIBERT (1) ; Pinardel KENNE KUETEYIM (2)

La séquestration du carbone dans les sols est une action qui serait susceptible à la fois d'améliorer les rendements agricoles et de compenser les émissions de gaz à effets de serre d'origine anthropique. Deux expérimentations en zone subhumide tropicale ayant duré 21 ans à Gagnoa en Côte d'Ivoire et 23 ans à Aplahouhé au Bénin ont montré que des apports importants et réguliers de compost (Gagnoa) et de paille enfouie (Aplahoué) accroissaient fortement les rendements du maïs par rapport aux parcelles sans amendement organique. Cette différence de rendement était plus importante quand aucune fertilisation minérale n'était apportée. Parallèlement, à Gagnoa comme à Aplahouhé, les stocks de carbone des sols des parcelles avec et sans amendements organiques ont diminué fortement dans l'horizon de surface (0-20 cm) durant l'expérimentation : de 60 et 75 % à Gagnoa et à Aplahoué respectivement. Les parcelles ayant reçu des amendements organiques annuels de 10 t/ha de matière sèche de composts (Gagnoa) et de résidus de culture (Aplahoué) pendant plus de 20 ans ne présentaient qu'un surplus de stock de carbone dans leur sol de l'ordre de 6 t/ha par rapport aux parcelles sans apports sur les deux sites. La forte baisse des stocks de carbone par la mise en culture constatée dans ces expérimentations conforte l'hypothèse de dé-protection physique du carbone des sols par destruction des macro-agrégats du sol consécutive à la mise en culture. Les augmentations de rendement constatées grâce aux apports organiques seraient dues à un effet minéral et à l'augmentation de la fertilité biologique des sols suite à la forte minéralisation de la matière organique. Ces résultats confortent l'intérêt des amendements organiques pour maintenir des rendements élevés en milieu tropical, mais indiquent leur faible capacité à séquestrer une quantité suffisamment importante de carbone pour avoir un fort impact de mitigation des gaz à effet de serre.
L'impact d'anciens sites de production de charbon de bois sur les propriétés chimiques du sol : dynamique temporelle en conditions pédologiques contrastées.

Brieuc Hardy (1), Jean-Thomas Cornélis (2), Joseph E. Dufey (1)

(1)Earth and Life Institute – Environmental Sciences, Université Catholique de Louvain, 1348 Louvain-la-Neuve, Belgium; (2) Gembloux Agro-Bio Tech, Unité Systèmes Sol – Eau. Université de Liège

La matière organique joue un rôle clé dans le maintien de la fertilité du sol, qui représente un réservoir de carbone à préserver dans la lutte contre les changements climatiques. Depuis les années '90, les terra pretas amazoniennes, terres noires d'un haut niveau de fertilité résultant d'activités humaines précolombiennes, ont conduit à étudier l'effet de la biomasse carbonisée sur la fertilité des sols et le stockage de carbone. On emploie le néologisme « biochar » pour évoquer tout type de matière organique carbonisée dans le but d'être introduite au sol en tant qu'amendement, dans un rôle agro-environnemental. Bien que l'effet à court terme du biochar sur les propriétés du sol soit de mieux en mieux compris, l'effet à long terme est très peu documenté en raison de l'absence d'essais de longue durée. En Wallonie, région sud de la Belgique, la présence de nombreux sites préindustriels de production de charbon de bois (les « aires de faulde »), offre l'opportunité de prédire l'effet à long terme du biochar sur les propriétés du sol, sous des conditions pédologiques diverses. Nous avons échantillonné une quarantaine d'aire de faulde par horizon pédologique, sur différents types de sols avec des occupations contrastées. Les sols directement adjacents, non affectés par la carbonisation, ont été échantillonnés de manière comparable. Nous avons également échantillonné une aire de faulde reconstituée à Dole, dans le Jura français, afin de comparer les propriétés des aires de faulde préindustrielles à celles d'une référence récente. Le sol de surface, largement enrichi en charbon de bois, possède des teneurs en carbone supérieures à celles du sol de référence. La présence de charbon de bois se marque sur les rapports C:N et C:P, qui sont systématiquement augmentés. La capacité d'échange cationique (CEC) du charbon de bois, initialement très faible, augmente au cours du vieillissement pour atteindre des valeurs estimées à 486 cmolc kg-1-C, ce qui est nettement supérieur aux valeurs de CEC de la matière organique humique. Malgré l'apport initial de cendres produites par combustion partielle du bois, qui exercent une action chaulante sur le sol, les horizons de surface des sols forestiers sont fortement réacidifiés après deux siècles de lixiviation et le transfert des « bases » échangeables dans le sol sous-jacent. Malgré l'abondance de K dans les cendres de bois, le K+ échangeable a une faible affinité pour le complexe d'échange du charbon de bois, ce qui explique son appauvrissement relatif au cours de la réacidification. En revanche, le pouvoir complexant élevé du charbon de bois pour le Cu2+ provoque une baisse de sa disponibilité.
# Impact of tillage on greenhouse gas emissions by a maize crop and dynamics of N2O fluxes.

Margaux Lognoul (1), Nicolas Theodorakopoulos (2), Marie-Pierre Hiel (2), Bernard Bodson (2), Bernard Heinesch (1) and Marc Aubinet (1)

(1)TERRA Atmosphere Ecosystems Exchanges, Gembloux Agro-Bio Tech (Université de Liège) (2)AgroBioChem Department, Gembloux Agro-Bio Tech (Université de Liège)

N2O is a potent greenhouse gas produced by nitrifying and denitrifying microorganisms. In agricultural soils, the uppermost soil layer constitutes the main source of N2O emissions, which are driven by climatic events such as precipitations, but also by soil properties such as N and C availability. Farming practices like tillage can influence these soil properties and consequently affect greenhouse gas emissions. Between June and October 2015, CO2 and N2O fluxes were measured on a maize crop located in Gembloux (Belgium), using a homemade automated set of dynamic closed chambers. Two tillage treatments were compared: reduced tillage and conventional tillage, both applied since 2008. A significant impact of tillage was observed on GHG emissions: mean emissions were twice larger (CO2) and six times larger (N2O) under reduced tillage than in conventional tillage, presumably because of higher total organic C and total N content, and greater microbial biomass in the upper soil layer. An emission peak of N2O was observed in both treatments mid-June less than 24h after heavy precipitations. The absence of peak later during the experiment was attributed to maize growth and competition for soil N. In reduced tillage, soil temperature explained ~10% of N2O background flux variability, but no significant relationship was found for conventional tillage. No clear pattern (e.g. daily cycle) was identified in N2O background fluxes. Our results highlight the need for continuous measurements as peaks can happen several months after fertilization, and the need for high temporal resolution measurements to understand the dynamics behind N2O emissions.
# Utilisation des biochars pour augmenter le stockager de carbone dans les sols tempérés

PAJANY Paola, GIRARDIN Cyril & RUMPEL Cornelia

CNRS-INRA, IEES, Thiverval-Grignon, France

Le défi du changement climatique nécessite de trouver des solutions d'atténuation qui permettent de diminuer les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, particulièrement le CO?. L'une des solutions est d'augmenter les stocks de C stable du sol en amendant des sols avec des biochars – un produit riche en C hautement stable obtenu par pyrolyse de biomasse végétale. Un dispositif expérimental a été mis en place par l'INRA dans le cadre du projet européen EUROCHAR en 2012. Des sols sous prairie ont été amendés avec des biochars marqué au 13C (30 tonnes/hectare) et l'objectif de l'étude a été de quantifier le stockage de carbone et la contribution des biochars dans différentes profondeurs du sol et élucider son effet sur le fonctionnement biologique des sols après plusieurs années. Le sol a été échantillonné et analysé pour son teneur en C ainsi que la signature isotopique du C. Les résultats montrent, que les biochars augmentent le stockage du C des sols et qu'ils contribuent à l'agrégation des sols. Toutefois, au cours de temps une perte des biochars probablement par transport vertical a été observée. Nous concluons, que les processus physiques doivent être pris en compte dans l'étude de devenir des biochars dans les sols.
Quel est le devenir des racines dans différentes profondeurs des sols ? Retour sur une
expérience menée pendant trois ans sur terrain.

Rumpel, C. (1), Sanaullah, M. (1), Baumann, K. (1), Marron, P.A. (2), Remusat L. (3), Dignac, M.F. (1), Chabbi, A. (4)

1 CNRS-INRA, IEES, Thiverval-Grignon, France, 2 INRA, Agroécologie, Dijon, France, 3 CNRS, IMPMC, Paris, France, 4 INRA, UR P3F, Lusignan, France

L'apport du C d'origine racinaire pourrait augmenter le stockage du C dans les sols. Toutefois, le devenir des litières provenant des racines dans différentes profondeurs de sol ainsi que leur effet sur les communautés microbiennes est méconnu. L'objectif de l'étude a été d'analyser la décomposition et la stabilisation des racines apportées, leur impact sur la nature des matières organiques du sol (MOS) et les communautés microbiennes. Nous avons exposé des racines marquées au 13C à trois profondeurs (30, 60, 90 cm) d'un sol limoneux sous prairie. Nous avons suivi pendant 36 mois l'incorporation de 13C provenant des racines dans différentes fractions du sol. Egalement, nous avons analysé leur effet sur la composition des MOS et les communautés microbiennes du sol. Nos résultats montrent que malgré des cinétiques contrastés de C et de N, des quantités de litière restantes après 36 mois sont similaires dans les trois profondeurs, ainsi que les processus de stabilisation. L'apport des litières stimule des communautés copiotrophiques, qui sont impliqués dans la décomposition dans toutes les profondeurs comme principaux acteurs. Toutefois, la nature chimique des MOS montre des changements différenciés dans les trois profondeurs de sol avec la stabilisation préférentielle des résidus végétales en surface et des produits microbiennes en profondeur. Nous concluons, que les processus de dégradation et de stabilisation du C provenant des racines sont quantitativement similaires dans différentes profondeurs du sol grâce à la stimulation des communautés copiotrophiques. Toutefois des conditions pédoclimatiques semblent influencer la nature des MOS stabilisées.
# Projet piCaSo : pilotage sylvicole et contrôle pédologique des stocks de carbone des sols forestiers

Laure Soucémarianadin (1), Pierre Barré (1), Samuel Abiven (2), Elise Albertin (3), Bernard Barthès (4), François Baudin (5), Alain Berthelot (6), Claire Chenu (7), Mathilde Duverger (6), Frédéric Gosselin (8), Bertrand Guenet (9), Jacques Mériguet (1), Manuel Nicolas (10), Laura Séréni (1), Florence Savignac (5) & Lauric Cécillon (3)

(1) Laboratoire de Géologie de l'Ens, UMR 8538 CNRS-ENS Paris ; (2) Université de Zurich ; (3) UR EMGR Irstea Grenoble ; (4) UMR Eco&Sols IRD Montpellier ; (5) ISTEP-UPMC Paris ; (6) FCBA ; (7) UMR ECOSYS INRA-AgroParisTech Thiverval-Grignon ; (8) UR EFNO Irstea Nogent-sur-Vernisson ; (9) LSCE CNRS-CEA Saclay ; (10) ONF Fontainebleau

Le projet piCaSo est financé par le programme REACCTIF de l'ADEME (2014–2017). Il s'inscrit dans le contexte du développement de la filière bois-énergie en France (augmentation des prélèvements de biomasse) et du programme international 4p1000 (recherche de solutions agricoles et forestières pour maintenir et augmenter les stocks de carbone organique du sol ; COS). Le projet piCaSo propose de créer un référentiel national de l'effet des modes de gestion sylvicole sur les stocks de COS dans différentes situations pédoclimatiques (forêt non exploitée, gérée, plantation, taillis à courte et très courte rotation (TCR, TTCR)) ≈ 150 placettes réparties dans 30 massifs forestiers en France). Au-delà de l'évaluation des effets de la sylviculture et de la pédologie sur les stocks de COS, piCaSo vise à mieux prédire l'évolution de ces stocks (dC/dt). Le projet développe ainsi une méthode originale capable de fournir en routine une estimation robuste de la durabilité du stockage de COS (identifier les sols à potentiel de perte ou de gain de COS). Les premiers résultats montrent des effets faibles de la gestion forestière sur les stocks de COS, difficiles à mettre en évidence en raison de la forte hétérogénéité spatiale des sols et de la lourdeur des dispositifs de suivis. Il n'y a pas d'effets visibles d'un abandon de l'exploitation forestière sur le stock de COS (96 placettes ; projet GNB-Sol Irstea/MEDDE). Toutefois en plantation de Douglas (essais densité et éclaircie, FCBA), nous avons observé des tendances non significatives d'un pilotage sylvicole des stocks de COS via l'augmentation de la surface terrière. De plus, nos résultats confirment l'importance du contrôle de la pédologie sur les stocks de COS en forêt. Un réexamen des résultats des sites RENECOFOR (ONF) montre que le type de sol est un prédicteur plus performant des stocks de COS forestiers (0–1m) que les paramètres pédologiques classiques (e.g., teneur en argile, pH du sol). Enfin nos travaux préliminaires de développement d'un indicateur de l'évolution des stocks de COS indiquent que la pyrolyse Rock-Eval 6 est une méthode pertinente pour étudier en routine la stabilité du COS (stabilité thermique ≈ stabilité biogéochimique). Nos premiers résultats montrent un contrôle pédologique de la stabilité du COS. En 2016, le travail d'inventaire de l'effet des pratiques sylvicoles sur les stocks de COS sera poursuivi sur les plantations de pins maritimes de la forêt landaise ainsi que sur un réseau de placettes en TCR et TTCR de peuplier (FCBA). La technique de pyrolyse Rock-Eval 6 sera comparée/couplée à 3 autres techniques d'étude de la stabilité du COS (incubation, fractionnement, mesure des charbons) sur les sols du RENECOFOR. Après calibration, notre indicateur de la durabilité des stocks de COS permettra d'identifier les zones forestières dont le stock de C est soit vulnérable soit stable.
Améliorer le diagnostic de la qualité des sols agricoles wallons par un fractionnement du carbone organique du sol.

Trigalet Sylvain (1), Chartin Caroline (1), Kruger Inken (2), Carnol Monique (2), Van Oost Kristof (1,3), van Wesemael Bas(1).

- (1) Université Catholique de Louvain, Earth and Life Institute, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium. - (2) Université de Liège, Laboratoire d'écologie végétale et microbienne, Botanique B22, Boulevard du Rectorat 27, 4000 Liège. - (3) FNRS Research Associate

Diagnostiquer efficacement l'état de la matière organique des sols (MOS) agricoles est nécessaire pour faciliter la détection des changements de la qualité du sol induits par différentes pratiques agricoles. La nature de la MOS est complexe et ne peut être monitorée aisément à cause de l'hétérogénéité de ses composants. L'évaluation de la dynamique du niveau de MOS, typiquement caractérisé par le carbone organique total (COS), peut être perfectionnée en utilisant différentes fractions de carbone possédant des turnovers contrastés. En considérant des entités représentatives d'un fonctionnement contrasté des composants de la matière organique, un fractionnement du COS améliore le diagnostic du statut de la MOS. En séparant le carbone organique associé aux argiles et limons fins (carbone stable avec un faible turnover) et le carbone non associé à ces derniers (carbone labile et intermédiaire avec des turnovers plus rapides), les effets des pratiques agricoles peuvent être détectés efficacement à différentes échelles. Les fractions sont utilisées comme proxys de fonctions écosystémiques de la MOS. La présente étude se concentre sur un protocole de fractionnement mis en place afin d'affiner l'interprétation du turnover de la MOS et de la séquestration potentielle dans les sols agricoles de Wallonie (Belgique). Il est appliqué au sein d'unités régionales wallonnes présentant des conditions similaires de climat, de gestion et, dans une certaine mesure, de sol. Au sein de chaque unité et pour une utilisation agricole particulière, des échantillons aléatoires sont analysés afin de déterminer les gammes de valeurs de référence pour chaque fraction de carbone organique. Le statut de chaque fraction pour une surface agricole déterminée (champ ou prairie) peut ainsi être comparé à sa gamme de valeurs de référence dans l'unité rurale correspondante. En proposant un état des lieux plus détaillé que par l'utilisation du carbone organique total, les fractions affinent le diagnostic de la qualité des sols agricoles en ce qui concerne les fonctions écosystémiques de la matière organique.
## S7 Présentations poster

### Quelle est l'importance du « priming effect » à long terme ? Apport d'une expérimentation au champ de 52 ans

Rémi Cardinael, Thomas Eglin, Bertrand Guenet, Cathy Neil, Sabine Houot, **Claire Chenu**

UMR Ecosys, INRA AgroParisTech Grignon; ADEME, Angers; LSCE, CNRS, Saclay

Introduction. Des expérimentations en laboratoire sur temps court ont montré que la vitesse de minéralisation des matières organiques du sol pouvait être augmentée par l'apport de matières organiques fraîches, une sur-minéralisation que l'on dénomme « priming effect ». Ce processus pourrait affecter la dynamique du C à des échelles globales, mais son importance n'a pas encore été évaluée à des échelles de temps pluriannuelles à décennales. Matériels et méthodes. Dans cette étude, nous avons analysé l'évolution des teneurs et stocks de carbone organique du sol d'une expérimentation de jachère nue de longue durée (52 ans), située à Grignon (Yvelines, France). Les sols ont été gardés nus depuis le début de l'essai par désherbage manuel ou chimique et les parcelles ont reçu, soit aucun apport organique depuis 52 ans, soit un apport annuel de paille fraîche ou encore un apport annuel de paille compostée. Nous avons fait l'hypothèse que l'apport de paille fraîche s'accompagnerait d'un priming effect contrairement à l'apport de paille compostée et que les stocks de C organique du sol devraient donc se différencier au cours du temps entre les différentes parcelles. Des échantillons d'archive ont permis d'établir la cinétique d'évolution du carbone organique de l'horizon de surface (0-20 cm) des sols. Résultats Nous n'avons observé aucune différence significative entre les stocks de C organique des sols, que la paille ait été apportée fraîche ou compostée, ce qui suggère une absence de priming effect à long terme. Pour aller plus loin, nous avons évalué si les taux de minéralisation de la matière organique du sol différaient entre les parcelles avec et sans entrée de matière organique fraîche au sol, en utilisant des modèles simples de la dynamique du COS basés sur le formalisme Hénin-Dupuis. En utilisant un modèle à 3 compartiments de carbone nous avons trouvé que les vitesses de minéralisation du carbone sont 2 à 4 fois plus lentes dans apport de matière organique fraîche qu'avec. Ceci suggère un priming effect important. Cependant, en utilisant un modèle à 4 compartiments de carbone, une cinétique de premier ordre avec les mêmes paramètres décrit bien l'évolution des teneurs en carbone dans toutes les parcelles de l'essai. Conclusion Nos résultats ne permettent pas de conclure à l'absence d'un effet du priming effect sur les stocks de carbone organique du sol à l'échelle de temps décennales, mais suggèrent que ce processus n'est pas essentiel, ni peut être pertinent pour expliquer la dynamique du carbone organique des sols à long terme.
# Constructed Technosols for agricultural practices: case of a field experiments and total organic carbon evolution

Robin Dagois, Geoffroy Séré, Christophe Schwartz

1Laboratoire Sols et Environnement, Université de Lorraine, UMR INRA 1120

Since several decades, the world has witnessed an increase of its population, accompanied with a rise of the production of industrial wastes and a decrease in soil quality. The Lorver research program aim to create a production chain to obtain industrial products (biochar, fibers) from for soil constructed via pedological engineering with industrial wastes (sediments, sludge). Briefly, industrials and wastes materials are selected for their physico-chemical properties to fulfill functions as soil horizons would. After previous in situ test of biomass production on industrial by-products (Jeandelaincourt, France), a larger field-scale experiment was constructed to test this biomass production similar to a standard agricultural management on a natural soil. Two soil construction modalities were set-up at Homécourt (France) (i) 1 hectare of land dedicated to hemp production and (ii) 1.5 hectare dedicated to nettle and woody plants. The constructed soil for each modality is as follow: (i) 0.4m pulp sludge/sediments, 0.3m sediment/bioremediated soil and 0.3m bioremediated soil/compost for hemp and (ii) 0.5m pulp sludge, 0.3m pulp sludge/bioremediated soil and 0.3m bioremediated soil/compost for hemp for nettle and woody plants. Experimental plots (100 m²) were drawn on both fields to test the following agricultural management: no nitrogen input, nitrogen input, and biochar without nitrogen in four replicate each. The field experiment was launched in 2016, and a first soil sampling campaign allowed to fully describe 9 soil profiles per field and sampled one composite surface sample per experimental plot. The soils were characterised with different agronomic (pH, CEC, texture, exchangeable cations), physical (surface status, density) and chemical parameters (dissolved and total organic matter, total nitrogen and 3D fluorescence). The results allow the start of a long term field monitoring of this in situ device. A particular focus was made on the prediction of the total organic carbon content with the help of modeling tool (Roth C) as an indicator of soil quality and carbon sequestration. In conclusion, this experiment represents the first step towards the validation and sustainability of new agricultural practices which are currently still monitored.
# Effets du biochar sur le recyclage des nutriments C, N, P et K des engrais organiques

Hadrien GAULLET (1), Jean-Thomas CORNELIS (1), Didier STILMANT (2), Michael MATHOT (2)

(1)Gembloux Agro-Bio Tech, Unité Systèmes Sol – Eau. Université de Liège

(2)Centre de recherches agronomiques wallon, Gembloux

Augmenter la résilience et la durabilité de nos agro-écosystèmes constitue un défi majeur du 21ème siècle. La gestion actuelle des agro-écosystèmes et l'utilisation intensive de fertilisants peuvent engendrer une dérégulation des cycles des nutriments au sein des systèmes sol-plante, impliquant une augmentation de la pollution des eaux de surface et l'émission de gaz à effets de serre. Les engrais de ferme (fumiers) sont sujets à la perte de nutriments par volatilisation et lessivage, conduisant ainsi à leur appauvrissement et à des pertes hors du système engrais-sol-plante. À cet égard, l'emploi de bâches ou de biofiltres de compost a été largement étudié afin de tenter de minimiser ces pertes. Ces méthodes demandent toutefois beaucoup d'investissement et s'avèrent contraignantes quant à leur mise en œuvre. Face à ce constat, nous proposons l'utilisation de biochar comme biofiltre. Réputé pour ses propriétés de rétention d'eau et de nutriments, le biochar est issu de biomasse pyrolysée destinée à amender les sols. Doté d'une surface spécifique et d'une porosité élevées, ainsi que d'une facilité d'application en conditions de terrain, le biochar apparaît comme un candidat potentiel pour une utilisation en biofiltre lors du compostage des engrais de ferme. Le biofiltre consiste à envelopper le compost (bedding and covering) avec du biochar afin que celui-ci capte les émissions gazeuses et liquides.

Les objectifs de cette étude sont d'investiguer la capacité du biochar à (1) recycler les nutriments (N, P, K, Ca, Mg, Na) et molécules organiques (acides organiques) émis lors du stockage et du compostage des engrais de ferme sans entraver la performance de compostage, (2) former un écosystème microbien stable (biofiltre) favorable à la biodégradation des polluants volatils. Les différents mécanismes de rétention des nutriments par le biochar seront investigués afin de développer un biofiltre adapté au recyclage des nutriments et molécules organiques. Le complexe microbien stable sera étudié selon l'abondance et la diversité microbienne du biofiltre et du compost. L'impact de la biofiltration sur les propriétés physico-chimiques et donc, le devenir du biochar dans l'environnement, seront mis en valeur par une caractérisation physico-chimique détaillée des propriétés du biochar avant et après biofiltration.

Les résultats préliminaires de cette étude montrent que le biofiltre de biochar entraine un effet retard sur la phase thermophile de compostage, sans toutefois en atténuer la performance. L'évolution des indicateurs physico-chimiques que sont le pH, le rapport C/N et la minéralisation de la matière organique confirment la maturation de la matière organique des composts avec biofiltre. La stabilisation de la matière organique des composts s'accompagne d'une réduction des pertes en composés organiques et nutriments par lessivage, comme c'est le cas pour le carbone et l'azote.
# Impact of landuse management on soil organic matter dynamics at the landscape scale, in a rural agricultural catchment in Brittany, France

Julien GUIGUE (1,2), Olivier MATHIEU (2), Mathieu THEVENOT (2), Cédric LE GUILLOU (3), Virginie NOWAK (3), Julie TRIPIED (3), Céline FAIVRE-PRIMOT (3), Mélanie LELIEVRE (3), Samuel DEQUIEDT (3), Walid HORRIGUE (3), Emilie SZLEPER (2), Marie-Jeanne MILLOUX (2), Anne-Lise SANTONI (2), Julia KAISIN (2), Philippe AMIOTTE-SUCHET (2), Nicolas CHEMIDLIN (3), Pierre-Alain MARON (3), Lionel RANJARD (3), Jean LEVEQUE (2), Valérie VIAUD (4)

(1) Laboratory of Soil Science and Plant Nutrition, Yamagata University, Japan (2) Univ. Bourgogne Franche-Comté, CNRS, Biogéosciences, F-21000 Dijon, France (3) INRA, UMR 1347 Agroécologie, F-21065 Dijon, France (4) INRA, UMR 1069 SAS, F-35042 Rennes, France (5) Laboratoire PROTEE-CAPTE, Université de Toulon, La Garde, France

Agroecosystems have to maintain or increase food and biomass production while reducing their impact on the environment (water, air, soil, biodiversity) and their dependence on non-renewable resources (mineral resources, fossil fuels). In addition, these ecosystems have to adapt to climate change and should be able to provide mitigation services, e.g. soil carbon storage. Soil organic matter (SOM) is a key element for agroecosystems sustainability and SOM dynamics, i.e. SOM stocks and related fluxes (CO2 and N2O emissions, dissolved losses), could be a relevant measure of agroecosystems response in a changing world. In this study, about 100 soil samples were collected, at the landscape scale, in a small agricultural catchment, in the west of France (Naizin catchment, N 47.99; W 2.84). The objective is to determine the effect of the landuse managements (crop rotations, organic amendments, fertilization...) on the SOM dynamics. For these we measured bulk soil properties, water-extractable OM quantity and properties (3D Fluorescence and elemental analyses: C, N, H, O), and we conducted an incubation experiment to measure the potential emissions of CO2 and N2O, as well as the priming-effect. The main landuse classes found in this area are (i) permanent agricultural fields and (ii) rotations between cropland and grassland (C/G). Few soils under permanent grassland were also used for a better comparison of the two main landuse. No clear differences in the soil C and N contents were found, but a greater fraction of water-extractable OM was observed in soils under C/G rotation. These soils were also characterised by higher CO2 production. These results suggest that the SOM transformation is enhanced by C/G rotation compared to soils under permanent cropland. We now aim to investigate how this change in SOM dynamics may alter the stability of soil organic carbon.
# The potential of biomass (waste)flows from nature management as a soil improver and peat alternative for the floricultural sector in Flanders

Audrey Miserez, Karen Vancampenhout

KU Leuven, Bioengineering Technology TC, Technology Campus Geel
(audrey.miserez@kuleuven.be)

Sustainable management of biomass (waste)flows is an important priority for Europe. With the recent approval of the 'Action Plan for Sustainable management of biomass (waste)flows 2015 to 2020' Flanders also showed its engagement. Increasingly important yet poorly researched waste flows are biomass residues as byproducts of nature management. The major part of the waste flow (including low-quality grass, chopper and heathland sods ('plaggen')) does not have a useful destination and can neither be burned, fermented or composted. Major hurdles confer an adequate knowledge of the material variability, behavior in the soil and substrates and their effects on plant growth and soil biodiversity. The heath4peat project tries to answer two questions of interest for the floricultural and nature sector: (1) can biomass residues from nature management be used as a soil improver for tree nurseries and (2) is this biomass an innovative alternative to peat for container crops? On the one hand, a field experiment was set up with Alnus glutinosa, Fagus sylvatica and Quercus robur in 2015 and repeated in 2016. Four biomass flows are added to the light sandy loam soil of the fields in Waarschoot: two different qualities of Heath chopper, heathland sods and forest litter. After one growing season Fagus sylvatica and Quercus robur growed significantly better on the soil amended with biomass fluxes compared to the control (green compost). On the other hand, a potting experiment was set up for the container crops. Ten different species, such as Azalea sp. and Taxus sp., were grown in four different potting soil mixes and compared to a control (without addition of biomass residues) in 2015. In 2016 this experiment is repeated with a variation in the volume of peat replaced by biomass residues. Aboveground and underground biomass as well as plant development are evaluated to understand the interaction between the residues, the substrate and the crops. Additionally, an incubation experiment is followed-up to explain the findings of the field and potting experiments and to understand the mineralization process.
# Caractérisation spatiale du carbone organique du sol à différentes échelles à Madagascar

N. Ramifehiarivo (1), A. Andriamananjara (1), H. Razafimahatratra (2), T. Razafimbelo (1), M. Rabenarivo (1), A. Rasolohery (3), N. Ranaivoson (1), F. Seyler (4), C. Grinand (5), A. Albrecht (6), F. Razafindrabe (7), M. Brossard (8), H. Razakamanarivo (1)

(1)Laboratoire des RadioIsotopes, Université d'Antananarivo, Madagascar, (2)Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques, Université d'Antananarivo, Madagascar, (3)Conservation International, Antananarivo, Madagascar, (4)IRD Institut de recherche pour le développement, UMR Espace-dev Montpelier France, (5)Association Etc Terra, Antananarivo Madagascar, (6)IRD, UMR Eco&Sols Montpellier, France, (7)Institut Géographique de Madagascar, Antananarivo Madagascar

## Poster

La quantification du Carbone Organique du Sol (COS) est importante pour toutes les évaluations conduisant à des bilans de séquestration du C; celle-ci fait partie des services écosystémiques incontournables dans la réduction des effets du changement climatique et la gestion de la fertilité du sol pour lutter contre l'insécurité alimentaire. A Madagascar, des recherches avancées sur le COS sont exigés pour améliorer la précision en valeur et en échelle des cartes déjà existantes. Cet étude a comme objectifs: (i) de modéliser la distribution spatiale du COS sur une échelle locale, régionale et nationale à l'aide de variables environnementales déterminantes, (ii) de spatialiser les stocks de COS pour ces 3 échelles sur une profondeur de 0-30 cm. Des modèles de spatialisation prédisant ces stocks à partir de l'algorithme RandomForest ont été développés à partir de 12 variables pédoclimatiques (Type de sols, Température, Précipitation), topographiques (Pente, altitude), l'utilisation des sols (Type d'occupation des sols, pourcentage de couverture de végétation, biomasse) et les indices de végétation calculés à partir des données satellitales. A l'échelle locale, Commune Rurale de Didy, superficie de 1416 km², 213 profils de sols ont été utilisés comme données de référence pour les valeurs de stock de COS; à l'échelle régionale, écorégion humide de l'Est, aire de 205858 km², 800 profils de sols; à l'échelle nationale (587000 km²), 1996 profils. Les résultats ont montré que le modèle de prédiction à l'échelle locale est meilleur, comparé aux autres échelles avec un RMSE (Erreur quadratique Moyenne) de 15,47 Mg/ha, 24,55 Mg/ha (régionale) et 25,81 Mg/ha (nationale). Les variables explicatives du COS résultant de ces modèles sont: la précipitation, le couvert végétal et le type d'occupation des sols à l'échelle locale, tandis que précipitation, altitude et température sont les plus importants aux autres échelles. Les cartes de COS ont montré que le stock varie respectivement de 60 à 150 Mg/ha, de 60 à 130 Mg/ha et de 40 à 150 Mg/ha à l'échelle locale, régionale et nationale. Les variables climatiques, topographiques et l'usage des terres ont une influence importante dans le processus de stockage du COS. Les différences observées selon l'échelle considérée et la variabilité des stocks prédits s'expliquent par la disparité des valeurs à chaque échelle. L'étude a permis d'améliorer la connaissance de la distribution spatiale du COS et leurs estimations par rapport aux précédentes cartes du pays.

Mots-clés: Cartographie, fertilité, modélisation, quantification, télédétection
# Session 8 Sols urbains et pollution des sols

## S8 Présentations orales

### Devenir des antibiotiques dans les sols agricoles amendés ou non par des déchets organiques, et effets combinés de contaminants

Andriamalala A.(1), Vieublé-Gonod L.(2), Cambier P.(1).

1 INRA, UMR ECOSYS, 78850 Thiverval-Grignon, France. 2 AGROPARISTECH, UMR ECOSYS, 78850 Thiverval-Grignon, France.

Les antibiotiques (ATB), largement utilisés en médecine humaine et vétérinaire, sont en grande partie excrétés. Les antibiotiques sont disséminés dans les sols agricoles via l'épandage des produits résiduaires organiques (PRO) que sont les lisiers ou fumiers, et les composts de déchets verts et boues de station d'épuration (le traitement des eaux usées ne les éliminant pas complètement), avec des risques inconnus sur la santé humaine et l'environnement. De plus, ces PRO contiennent d'autres contaminants tels que les éléments traces métalliques (ETM), qui s'accumulent dans les sols au fil des épandages. Les interactions entre contaminants en relation avec une matrice organique qui évolue au cours du temps et qui interagit elle-même avec les contaminants peuvent affecter le devenir et/ou les effets potentiels des ATB sur les activités microbiennes du sol. L'étude présente vise à mieux comprendre l'effet historique du sol et l'effet cocktails de contaminants, sur le devenir dans les sols de deux ATB couramment consommés : la ciprofloxacine (CIP) et le N-acétylsulfaméthoxazole (N-SMX). Les métaux choisis sont le cuivre (Cu) et le zinc (Zn), ETM dont les apports dans les sols via les PRO sont souvent les plus significatifs. Des incubations de sol + ATB (+/-ETM) ont été réalisées en conditions de laboratoire avec les antibiotiques marqués au 14C pour suivre leur devenir : fractions minéralisées, facilement extractibles, difficilement extractibles, non extractibles. Pour tester l'effet sol, le N-SMX (0.02 mg/kg) et la CIP (0.15 mg/kg) ont été apportés à trois sols se différenciant par leur historique d'apport : un sol témoin non amendé (TEM), et deux sols amendés tous les deux ans depuis 1998, l'un par du fumier (FUM), l'autre par un compost de déchets verts et boue de station d'épuration (DVB), l'hypothèse sous-jacente étant que les sols qui ont reçu des PRO depuis 15 ans abritent une microflore différente des sols témoins du fait d'une exposition chronique à différents polluants. Les résultats montrent que le devenir des antibiotiques est peu affecté par le type de sol. La minéralisation du N-SMX est lente, de l'ordre de 10% après 150 jours, tandis que la minéralisation de la CIP est négligeable. La majorité de la radioactivité est concentrée dans les fractions difficilement extractibles et non extractibles. L'impact de l'apport combiné d'une part des antibiotiques N-SMX et CIP, et d'autre part du N-SMX et des métaux Cu et Zn, sur le devenir du N-SMX, ont été étudiés par l'apport du N-SMX (0.02 mg/kg) seul sur le sol témoin, ou dans une solution contenant la CIP à une dose réaliste (0.15 mg/kg), ou dans une solution de Cu et Zn apportés à dose réaliste (respectivement 20 et 30mg/kg), et 5 fois cette dose (respectivement 100 et 150 mg/kg). Les résultats n'ont pas permis de conclure sur un effet cocktail entre le N-SMX et la CIP. La présence de métaux apportés à la dose la plus élevée a provoqué une diminution de la minéralisation du N-SMX et une augmentation de son adsorption. Ces résultats sont attribués à un effet direct des métaux (formation de complexes avec le N-SMX et inhibition de l'activité de certains microorganismes) et à un effet indirect du fait de la diminution du pH.
# Disponibilité des éléments traces dans des produits résiduaires organiques et l'horizon labouré d'un Luvisol amendé durant 15 ans. Evolution et prédiction

Cambier P., Michaud A., Stauffer M., Paradelo R., Mercier V., Germain M., Bodineau G., Revallier A., Houot S.

INRA, UMR ECOSYS, 78850 Thiverval-Grignon, France.

Le recyclage de déchets organiques en agriculture peut aujourd'hui contribuer de manière significative à l'économie de ressources non renouvelables et à l'atténuation du changement climatique. Un essai agronomique dédié à l'évaluation des effets d'épandages réguliers de composts d'origine urbaine a été mis en place en 1998 par l'INRA et VEOLIA, sur un sol de grande culture développé sur loess décarbonaté. Les traitements incluent les épandages bisannuels de 3 types de composts urbains, d'un fumier de bovin et le témoin sans amendement. Les apports de 1998 à 2013 représentent de l'ordre de 40 ans d'épandages courants, avec certains dépassements des seuils réglementaires d'apports d'éléments-traces métalliques (ETM). Les données du suivi de l'essai sont utilisées afin de comprendre et de prédire à moyen-terme l'évolution des ETM disponibles dans les sols amendés par des produits résiduaires organiques (PRO). La disponibilité de 6 ETM est évaluée par 2 méthodes d'extraction chimique basées sur des solutions d'EDTA et de CaCl2. Elles sont ici appliquées aux échantillons représentatifs (i) des amendements organiques apportés entre 2002 et 2013, (ii) des horizons cultivés, amendés ou non, prélevés dans 20 parcelles de l'essai avant chaque épandage. D'autres variables agronomiques sont mesurées sur les mêmes échantillons de sols et de PRO. Les résultats montrent que pour quelques ETM, les fractions EDTA mesurées dans les PRO s'ajoutent arithmétiquement aux fractions EDTA des sols amendés. Dans d'autres cas, notamment pour le cuivre et pour certains PRO, les fractions EDTA des sols augmentent plus vite que selon les apports de Cu-EDTA des PRO. Pour les autres ETM, les apports n'ont pas d'impact significatif sur les fractions EDTA dans les sols. Concernant les fractions échangeables (extraites par CaCl2), pour au moins le zinc et le cadmium, elles différencient les sols de manière opposée à ce que montrent les fractions EDTA: les fractions échangeables deviennent progressivement plus faibles dans les sols amendés que dans le Témoin. Des lois génériques proches de lois d'adsorption publiées par divers auteurs, prédisent une large part des variations de ces fractions échangeables. Ces lois reposent sur la mesure ou la prédiction de la fraction EDTA du métal choisi, du pH et du C organique des sols. Dans le cas de Cu, pour les sols de l'étude, l'évaluation de Cu-EDTA seul permet de prédire Cu échangeable via une loi simple proche d'une loi linéaire, indépendante des autres variables sols. L'ensemble de ces résultats ouvre des possibilités de prédiction de deux fractions chimiques d'éléments tels que Cd, Cu, Zn, d'une grande importance vis-à-vis de la qualité des agrosystèmes.
# Evaluation sociétale et acceptabilité sur les déchets mis en œuvre dans la construction de sols fertiles

Olivier Damas<fnref n="1" />, Ylang Chevaleraud<fnref n="2" />, Pierre Defrance<fnref n="2" />, Florimond Brun<fnref n="2" />

Le programme SITERRE (2011 à 2015) a été financé par l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME). Il vise à développer une approche alternative en construisant des sols fertiles à partir de matériaux urbains issus de l'activité ou de la déconstruction des villes, pour un usage en aménagement paysager. L'usage de ces matériaux permet de substituer l'usage de terre végétale - issu du décapage de terre agricole décapée - et de granulats de carrière. Il représente aujourd'hui un coût économique et environnemental conséquent et croissant du fait des distances de transport.

Une analyse sociale a été réalisée afin de mieux comprendre la perception des citoyens et parties prenantes vis-à-vis des matériaux utilisés dans la construction de sols fertiles pour l'aménagement de parcs urbains. Ce travail permet d'évaluer la part de faisabilité de la construction du sol du point de vue de l'acceptabilité sociale des matériaux individuels et des mélanges prévus dans le projet Siterre. À cette fin, plusieurs groupes de discussion impliquant une soixantaine de citoyens ont été animés. Ces ateliers permettent aux personnes d'affronter physiquement les matériaux (texture, couleur) et d'analyser l'évolution de perception de ces personnes avant et après avoir donné des informations objectives.

Il y a deux sortes de déchets.

* déchets minéraux (fins ou granulats) : terre excavée acide (TA), terre excavée basique (TB), briques (BR), béton (BE), gravats de démolition de bâtiments (DB), ballast de voies de chemins de fer (BA).

* déchets et matières organiques : compost (CO), déchets verts broyés (DV), boues de papeterie (BP), balayage de rues (DR), boues de stations d'épuration (BS).

L'analyse de l'acceptabilité a permis d'évaluer (i) les préjugés et les sentiments liés à l'aspect visuel des matériaux sans renseignements supplémentaires fournis (BR et BE) sont le plus reconnu alors que le BP et BS ne sont pas reconnus visuellement, (ii) les préjugés et les sentiments associés du nom des matériaux sans explication ni visuel (CO et DV) sont alors très bien perçus, (iii) l'évolution des perceptions lorsque l'on associe le visuel aux noms (encore une perception positive de DV et CO) et toujours négativement perçu pour les BP et BS.

Une hiérarchie des matériaux selon leur niveau d'acceptabilité est proposée. Il permet d'identifier quels déchets sont considérés comme des matériaux « bannis », quels mélanges semblent être les plus acceptables et appropriés pour les citoyens comme bases potentielles de construction des sols (par exemple TA + CO ou BR+CO). Elle révèle également le degré de méconnaissance lié à la plupart de ces matériaux. Ces résultats donnent des clés pour les

<footnote n="1">¹ Plante & Cité, Angers, France, olivier.damas@plante-et-cite.fr</footnote>

<footnote n="2">² ACTeon, Grenoble, France</footnote>
autorités locales (i) pour mieux comprendre et anticiper l'acceptation par le public et (ii)
d'envisager des actions de communication en cas de mise en œuvre de construction de sols.

Une étude économique démontre par ailleurs la compétitivité économique et
environnementale de ces matériaux.

Mots clés : acceptabilité sociale, construction de sols fertiles, matériaux, déchets, parcs urbains, recyclage, économie circulaire
# Potentiel d'utilisation de sédiments fins de barrage pour la construction de sols urbains végétalisés : fertilité agronomique et premières étapes de pédogenèse

G. Fourvel (1,2), L. Vidal-Beaudet (2), A. Le Bocq (1), F. Thery (1), L. Eisenlohr (3), V. Brochier (1), P. Cannavo (2)

1 EDF (Electricité de France) R&D, Centre des Renardières 77818 Moret sur Loing Cedex, France ; 2 Agrocampus Ouest – Centre d'Angers, Unité de Recherche IRSTV EPHor, LUNAM Université, 49045 Angers Cedex, France ; 3 CEREMA – direction territoriale Centre-Est, Unité Déchets – Sols pollués – Eau souterraine, 25 av. François Mitterrand CS 92803, 69674 Bron Cedex, France

Les sédiments sont des matériaux naturels provenant principalement de l'érosion des roches et des sols. Chaque année en France, plusieurs centaines de milliers de mètres cubes de sédiments sont extraits des retenues hydroélectriques d'EDF dont une partie doit être gérée à terre et est considérée comme un déchet. Dans le but de trouver des voies de valorisation robustes de ces sédiments, tout en préservant la ressource « sol naturel », un projet de valorisation des sédiments fins en construction de sol urbain végétalisé a été mis en place. Ses objectifs sont (1) d'évaluer la fertilité agronomique de sédiments provenant de quatre retenues hydroélectriques localisées dans des environnements différents (géographie, géologie, bassin versant) et (2) de suivre les premières étapes de l'évolution pédologique de ces sols construits à partir de sédiments seuls ou en mélange avec de la matière organique exogène. Quatre sédiments limoneux à sablo-limoneux et avec des teneurs en matière organique différentes sont comparés avec l'horizon supérieur d'un sol agricole limono-sableux, classiquement utilisé en tant que terre végétale pour l'aménagement d'espaces verts urbains (sol témoin). Les sédiments et le sol témoin sont étudiés seuls ou en mélange avec 40% v/v de compost de déchets verts pour mimer des horizons supérieurs fertiles. Chaque substrat a été placé dans des bacs lysimétriques individuels d'une capacité de 350 L en juillet 2015, semés avec du Ray Grass anglais (Lolium perenne) et placés en conditions naturelles pour une période de trois ans. Un dispositif de sondes permet de mesurer en temps réel certaines propriétés hydriques des sols (teneur en eau, potentiel matriciel) et la température des substrats. Six mois après la mise en place, nous avons suivi l'évolution des propriétés physiques des sols (stabilité des agrégats, densité apparente, conductivité hydraulique à saturation, porosité), des propriétés chimiques (pH, capacité d'échange cationique, teneur en matière organique, teneurs en majeurs et oligoéléments) et des propriétés biologiques (potentiel de minéralisation, biomasse microbienne, biomasse végétale aérienne et racinaire). Les caractéristiques agronomiques initiales des sédiments sont variables selon l'origine des sédiments et semblent être en adéquation avec la fonction de support de végétation attendue. D'un point de vue physique, l'apport de compost diminue la densité apparente de 0,09 à 0,32 g cm-3 selon le sédiment (densité apparente initiale des sédiments allant de 0,50 à 1,44 g cm-3). L'apport de compost pénalise à court terme la production de biomasse végétale aérienne de certains sédiments. Les hypothèses avancées pour expliquer ces résultats seront discutés lors de l'exposé. Les démontages semestriels du site expérimental permettront de vérifier l'évolution des propriétés agronomiques des sédiments, de comprendre leurs processus de structuration et de décrire leur comportement hydrodynamique sur le plus long terme.
# Impact du biochar sur la mobilité des métaux lourds dans le système sol-plante : le rôle du pH

David Houben

HydrISE, Institut Polytechnique LaSalle Beauvais

Le biochar, le résidu solide de la pyrolyse de la biomasse, est de plus en plus considéré comme un amendement permettant de favoriser la remédiation et la valorisation des sols contaminés par les métaux lourds. En effet, en plus de séquestrer du carbone et d'améliorer le potentiel agronomique de ces sols, son utilisation permettrait également de diminuer la mobilité des contaminants, réduisant ainsi les risques environnementaux et la toxicité du sol vis-à-vis des plantes et des organismes qu'il abrite. Toutefois, les mécanismes responsables de l'immobilisation des métaux en présence de biochar ne sont pas pleinement élucidés. Si l'augmentation de l'adsorption des métaux en raison de la présence de groupes fonctionnels (carboxyliques, phénoliques, ...) à la surface des particules de biochar a été hypothétiquement suggérée, il semblerait que l'immobilisation des métaux à court terme résulte davantage de l'alcalinisation du sol suite à la dissolution de certaines phases minérales (cendres) contenues dans le biochar. En dressant un état de l'art des principales recherches menées sur l'utilisation du biochar dans la remédiation des sols contaminés, cette communication démontrera le rôle joué par le pH dans l'efficacité du biochar à immobiliser les métaux dans le système sol-plante. En particulier, elle présentera les principaux mécanismes impliqués dans l'immobilisation des métaux en présence de biochar, discutera de leur potentielle réversibilité suite à l'activité rhizosphérique et à l'acidification des sols et tracera les perspectives et possibles voies d'études futures.
# Caractérisation taxonomique et fonctionnelle des interactions biotiques et des relations biotique-abiotique de 6 sols fortement anthropisés.

Quentin VINCENT, Apolline AUCLERC, Thierry BEGUIRISTAIN et Corinne LEYVAL.

1.Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (LIEC), UMR 7360,

Université de Lorraine, CNRS, Vandœuvre-lès-Nancy, France

2.Laboratoire Sols et Environnement (LSE), UMR 1120, Université de Lorraine, INRA, Vandœuvre-lès-Nancy, France

Suite à des usages intensifs d'origines industrielles, des surfaces considérables de sols sont délaissées, avec parfois des risques de pollutions et/ou une dégradation de la qualité des sols. Pourtant, ces sols délaissés sont souvent colonisés par des organismes vivants, laissant supposer un potentiel pour revaloriser ces sites délaissés. Ainsi, le projet LORVER a pour objectif de requalifier ces vastes zones délaissées en y produisant de la biomasse non alimentaire par revalorisation de matériaux industriels considérés comme délaissés dans la construction de sol. Alors qu'elle permet de redonner des fonctions à ces sols, la biodiversité reste encore peu étudiée, surtout si l'on considère ses différentes composantes simultanément.

Les rôles du compartiment biotique (micro-organismes, faune, plante) n'étant plus à démontrer dans le fonctionnement des sols, nous avons (i) caractérisé la capacité des sols délaissés à accueillir une biodiversité fonctionnelle et (ii) cherché à évaluer les interactions (biotiques et abiotique/biotique) qui modulent cette diversité. Six différents sols délaissés, ou anthroposols, du nord-est de la France ont été étudiés et trois principaux compartiments biologiques ont été pris en compte ; la microbiologie, la faune du sol et la flore. Trois sols construits (contaminés ou non) et trois friches industrielles développées autour d'anciennes industries ont été échantillonnés (4 à 5 réplicas par site). Ils ont fait l'objet d'une caractérisation physico-chimique, d'analyses de polluants métalliques et organiques et de leur fractions bio-disponibles, et également d'analyses d'abondance, de diversité et d'activité biologique. Une analyse de co-inertie basée sur les paramètres physico-chimiques des sols et des paramètres de biodiversité a été réalisée. Elle montre que les paramètres physico-chimiques (abiotique) des anthroposols influencent les organismes en termes d'abondance ou de diversité, mais de manière différente, car les 6 sites étudiés diffèrent quant à la concentration en contaminants ou par leur fertilité. Il apparaît que sur les 6 sites, les interactions biotiques ont un rôle important dans l'assemblage des communautés.

L'abondance de la macrofaune est, par exemple, corrélée positivement à la biomasse végétale ; cette réserve potentielle de litière (nourriture pour la faune décomposeur) et d'habitat serait un facteur influençant les communautés de macrofaune. Les anthroposols étudiés ont une capacité potentielle de décomposition de la matière organique (mesurée par la méthode MicroResp™) différente, et cette fonction est fortement corrélée à l'abondance bactérienne et fongique. De même, les macro-décomposeurs sont davantage sélectionnés sur certains sites, par rapport à d'autres groupes trophiques. Une relation négative est observée entre l'abondance en macro-décomposeurs et en méso-décomposeurs, liée à une possible compensation fonctionnelle.

Cette étude a ainsi montré que les anthroposols délaissés hébergent une biodiversité importante mais différente d'un sol à l'autre. Cette biodiversité est fonction d'un ensemble de variables abiotiques, soulignant ainsi l'effet multi-facteurs dans l'assemblage des communautés. De plus, les interactions entre les différents compartiments biotiques est un autre facteur qui permettrait d'expliquer l'occurrence de certains groupes biologiques et doivent être pris en compte dans l'évaluation biologique des milieux. Ces interactions se traduisent également par des différences des organismes au niveau fonctionnel.
## S8 Présentations poster

### La compétitivité économique d'une construction de sols fertiles pour les espaces végétalisés urbains, en substitution de la terre végétale et de granulats de carrière

Olivier Damas<fnref n="1" />, Florimond Brun<fnref n="2" />

Le programme SITERRE (2011 à 2015) a été financé par l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME). Il vise à développer une approche alternative en construisant des sols fertiles à partir de matériaux urbains issus de l'activité ou de la déconstruction des villes, pour un usage en aménagement paysager. L'usage de ces matériaux permet de substituer l'usage de terre végétale - issu du décapage de terre agricole décapée - et de granulats de carrière. Cet usage représente aujourd'hui un coût économique et environnemental conséquent et croissant du fait des distances de transport.

La viabilité économique de cette construction de sols a été étudiée et comparée à la situation économique actuelle de la reconstitution de sols, tout en identifiant les déterminants de sa compétitivité.

L'approche repose sur trois cas d'études avec des simulations sur les communes d'Angers, de Nancy et de Paris/Île-de-France, avec le constat de trois types de coûts principaux : les coûts d'achats de matériaux, les coûts de transports, et les coûts de mélanges, de stockage et d'analyses. Les hypothèses de distances (localisation des gisements, lieux des plate-formes de transit et traitement, lieu d'aménagements) qui ont été choisies dans ces exemples sont certes basées sur les distances les plus réduites existantes mais bien sur des éléments, des faits et des expériences réels (plates-formes existantes, prix du marché actuel). Pour certains matériaux de substitution, des prix « négatifs » sont considérés, soit le prix facturé aujourd'hui pour leur mise en stockage en l'absence de réutilisation.

Les simulations effectuées pour les deux horizons et les trois villes montrent que la filière de construction de sols est systématiquement plus intéressante financièrement. Pour la mise en œuvre d'une « terre fine », pour les trois villes, un coût de la filière construction de sols est systématiquement inférieur au coût de la filière traditionnelle. Ce résultat est particulièrement significatif pour Paris/Île-de-France où le coût total à la tonne de mélange s'élève à 30,35 € la tonne pour la filière traditionnelle contre 4,59 € pour la filière de construction de sols. Le déterminant principal est le coût d'achat des matériaux, 15,25 € la tonne pour la terre végétale, contre un prix moyen des matériaux de la filière de construction de sols négatif (- 7.95 € la tonne). Pour les villes d'Angers et de Nancy, la filière construction de sols est compétitive mais dans une moindre mesure (différentiel entre les deux filières de 18,10 € la tonne à Angers et 14,05 € la tonne à Nancy).

Pour les mélanges terre-pierres, les résultats révèlent un coût total de la construction de sols systématiquement inférieur au coût de la filière traditionnelle. Le principal déterminant repose sur les coûts de transports. Ceci est vrai surtout pour les villes de Nancy et de Paris utilisant des granulats de pouzzolane, provenant exclusivement du Massif Central ou d'Ardèche. Un mélange terre-pierres à base de béton concassé, situé dans un périmètre proche de la plate-forme de mélange permet de réduire fortement la distance de transport et les coûts (différentiel de 44 € la tonne pour Paris/Île-de-France, 31,01 € la tonne pour Nancy).

<footnote n="1">¹ Plante & Cité, Angers, France, olivier.damas@plante-et-cite.fr</footnote>

<footnote n="2">² ACTeon, Grenoble, France</footnote>
# Les sols urbains de la Métropole Européenne de Lille (France) : Premiers éléments de caractérisation et enjeux

Sébastien Détriché(1), Aurélie Pelfrêne(1), Emilie Pinte(1), Gaëtan Cheppe(2), Francis Douay(1)

(1) Laboratoire Génie Civil et géoEnvironnement (LGCgE), ISA Lille, 48 boulevard Vauban 59046 Lille Cedex ; (2) Service Risques Urbains et Sanitaires, Direction de l'Habitat, Mairie de Lille 59000 Lille

Les études se focalisant sur les environnements et les sols urbains se sont multipliées au cours des dernières décennies, notamment en raison d'une urbanisation croissante au détriment des terres agricoles. De forts enjeux environnementaux, économiques, sociaux et sanitaires sont clairement identifiés quant à la connaissance et à la maîtrise de ces espaces en termes de gestion et de planification urbaine. Les sols urbains constituent un compartiment environnemental complexe, réactif et susceptible d'assurer des services écosystémiques majeurs bien que soumis à des pressions anthropiques passées et actuelles fortes. Les besoins de connaissance sur la qualité de ces sols et leur distribution spatiale sont en plein développement malgré les difficultés rencontrées en raison de fortes variabilités spatiales du degré d'anthropisation des sols, de l'hétérogénéité des méthodes d'échantillonnage et d'analyse, et de l'absence fréquente de valeurs de référence nationales en milieu urbain pour la caractérisation des pollutions. La problématique de la qualité des sols urbains et plus particulièrement celle des productions légumières au sein des jardins ou de requalification de friches industrielles est particulièrement importante sur le territoire de la métropole lilloise du fait de son lourd passé industriel, de sa forte densité de population et de l'étendue des surfaces urbanisées. Ce travail se propose de porter un regard croisé sur les paramètres pédologiques et physico-chimiques de sols urbains (paramètres agronomiques classiques, degré de contamination en métaux et polluants organiques, teneurs et nature des éléments grossiers...) caractérisés sur de la métropole lilloise lors de différents programmes de recherches. Ces sols ont été caractérisés dans différents contextes environnementaux tels que des délaissés infrastructuraux, des friches industrielles, des jardins familiaux et partagés... Ils présentent des caractéristiques en lien étroit avec les usages des espaces étudiés et ce, au regard des activités anthropiques passées et actuelles au droit des sites (activités industrielles, remaniements, apports et altération de matériaux, pratiques culturales...) et/ou de la proximité actuelle ou passée de potentielles sources de contamination (industries, infrastructures de transport, chauffage urbain...).
# Associations organo-minérales au sein de la rhizosphère d'un jeune Technosol

F Watteau, MF Monsérié, JL Morel

Laboratoire Sols et Environnement, UL, UMR INRA 1120

Les processus pédogénétiques des Technosols apparaissent similaires à ceux des sols plus naturels, alors même que leur dynamique peut être plus rapide, leur intensité plus forte et qu'une simultanéité de certains processus rarement observée par ailleurs peut être constatée (Huot et al. 2014 ; Séré et al, 2010). On peut donc s'interroger sur la réalité de la spécificité des processus pédogénétiques des Technosols. La rhizosphère étant un site privilégié pour l'étude du fonctionnement des sols, nous nous sommes intéressés à l'impact des interactions sols-plantes-microorganismes sur les premiers stades de la formation d'un Technosol. Plus particulièrement, nous avons suivi la dynamique des associations organo-minérales de matériaux issus de l'activité sidérurgique lors de leur colonisation par des végétaux. Ces matériaux parents sont de texture grossière (50% de la masse du sol sont supérieurs à 2 mm, 25% compris entre 200 µm et 2 mm), riches en carbone d'origine anthropique (67 mg.g-1), de pH élevé (7,4) et multi contaminés (ETM et HAP). Les associations organo-minérales ont été caractérisées, dans et hors rhizosphère, au sein des fractions granulométriques obtenues par fractionnement à l'eau (analyses physico-chimiques) ou à l'échelle de microsites de l'interface sol/racine (analyse en microscopie électronique à transmission-EDX). Au bout de 5 mois de colonisation végétale, la fraction organo-minérale 2-20 µm est pondéralement plus importante dans le sol rhizosphérique comparativement au sol éloigné de la rhizosphère. L'incorporation au sein du sol de matières organiques issues de l'activité biologique (racines et microorganismes) se manifeste par une augmentation du taux de carbone du sol rhizosphérique (87,5 mg.g-1), les matières organiques se concentrant dans les fractions comprises entre 2 et 200 µm. A l'instar des sols naturels (Six et al, 2004; Watteau et al., 2006), les associations organo-minérales fines de ce Technosol, en particulier celles du compartiment 2-20 µm, apparaissent ainsi également comme une fraction réactive. Cette réactivité se confirme par la forte proportion de HAP retenue au sein de cette fraction, ainsi que l'enrichissement en Zn et Pb constaté dans cette même fraction pour le sol rhizosphérique. Ces métaux sont associés aux matières organiques racinaires nouvellement incorporées (analyses MET-EDX) soulignant ainsi la contribution des matières organiques naturelles au cycle biogéochimique des éléments polluants présents. De plus, l'observation des microsites met en évidence la contribution des matières organiques d'origine racinaire et microbienne à la formation de microagrégats, en particulier via la production/exsudation d'exopolymères ou polysaccharides. L'activité rhizosphérique au sein de ce matériau à texture grossière favorise ainsi une structuration que l'on peut qualifier de court terme (peu stable, matières organiques impliquées labiles), ce qui se confirme lors de prélèvements ultérieurs échelonnés sur plusieurs années. Néanmoins ces résultats informent sur l'impact de l'apport de matières organiques naturelles sur la structuration et le devenir des éléments organiques et minéraux associés dans ce type de sol, informations à prendre en compte dans le cadre d'étude de réhabilitation de sites, en particulier en situation de remédiation naturelle.