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Following three previous papers (van Oort et al., 2016, 2017, 2020) dealing with current soil characteristics and geochemical budgets in surface horizons, as well as the impacts of fertilization in subsurface horizons in soils of INRAE’s long term bare fallow experiment (the 42-plots trial), we now present some chronological aspects of soil evolution at the soil’s surface since 1928. For that, we analyzed several series of about 15 samples from the historical sample archive for 10 representative treatments: fertilizers with acidifying effects (ammonium sulphate, ammonium phosphate), fertilizers with dispersive effects (sodium nitrate, sylvinite, and potassium chloride), superphosphate, amendments with alkaline effects (basic slag, calcium carbonate), horse manure, as well as two reference plots, without inputs. We examined temporal evolutions of: i) edaphic parameters such as organic carbon and clay contents, pH, CEC and exchangeable cations; ii) total concentrations of major and trace elements; iii) the mineralogical composition of clay and fine silt fractions with a focus on the acidifying ammonium treatments. This work produced original findings on the magnitudes of pedogeochemical changes that occurred during the 90 years of the experiment. Regarding previous results on soil-depth impacts, our findings contribute at recounting complementary parts of a same history of soil development. constraint by different fertilization practices. From a pedological point of view, the 42-plots experiment acts as a “pedotron” under real climatic conditions, showing an acceleration of soil processes of the silt Luvisol following different pedological pathways as a function of the applied fertilizer or amendment., A la suite de travaux précédents sur les états pédogéochimiques, les bilans géochimiques et les impacts de la fertilisation dans les horizons profonds du NEOLUVISOL de lœss du dispositif des 42 parcelles d’INRAE (van Oort et al., 2016, 2017, 2020), nous examinons ici des aspects chronologiques d’évolutions intervenues en surface des sols depuis 1928. Pour cela, des séries d’une quinzaine d’échantillons de la collection historique ont été analysées pour une dizaine de traitements représentatifs : engrais à effet acidifiant (sulfate et phosphate d’ammonium), engrais à effet dispersant (nitrate de sodium, sylvinite, chlorure de potassium), superphosphate, amendements à effet alcalinisant (scories de déphosphoration, carbonate de calcium), fumier de cheval, ainsi que deux parcelles témoins’, sans apport. Nous abordons l’évolution temporelle i) des paramètres édaphiques : teneur en carbone organique et en argile, pH, CEC et garniture cationique ; ii) des teneurs totales en éléments majeurs et en trace ; iii), de la composition minéralogique de fractions argileuses et limoneuses, notamment dans le cas des traitements acidifiants. Les résultats, nombreux et souvent originaux, permettent d’apprécier l’ampleur des évolutions durant les 9 décennies d’expérimentation. Par rapport aux résultats antérieurs sur les impacts en profondeur, ces données contribuent à retracer des parties complémentaires d’une même histoire d’évolution, contrainte par les différents traitements de fertilisation. Vu sous un angle pédologique, le dispositif des 42 parcelles œuvre comme un « pédotron » en conditions réelles, mettant en évidence une accélération des processus d’évolution du sol limoneux selon différentes voies de la pédogenèse, en fonction de la nature des matières fertilisantes apportées.

International audience; Après l’étude d’évolutions pédologiques et géochimiques dans l’horizon de surface (van Oort et al., 2016, 2017a), ce nouveau volet du projet de valorisation du dispositif des 42 parcelles de l’Inra de Versailles présente les effets d’apports continus de matières fertilisantes à l’échelle du solum, pour une dizaine de traitements : ammoniacaux, engrais-Na et/ou K, phosphatés, CaCO$_3$, fumier et témoins. Pour chaque traitement, les profils de teneur en éléments (0-120 cm) ont été comparés avec le bilan 1929-2014 en surface (0-25 cm), afin de raisonner la pertinence d’études des impacts d’activités anthropiques, restreintes à l’horizon de surface. En l’absence de végétation, 85 ans de traitements ont profondément marqué les sols : l’engrais ammoniacal provoque une forte baisse du pH, la décalcification et une forte aluminisation, parfois jusqu’à 1 m. Sous traitements alcalinisants, le pH est ≥ 8 et la CEC est quasi-saturée en Ca sur toute la profondeur. L’apport d’engrais sodiques et/ou potassiques peut affecter le complexe d’échange jusque dans le matériau parental ; les allures des profils de teneurs en argile évoluent de valeurs minimales en surface pour devenir maximales dans l’horizon BT, traduisant ainsi l’effet d’amplification du lessivage d’argile par les engrais Na/K.Quant aux éléments en trace métalliques (ETM), leurs profils de concentration corroborent en général les hypothèses de transfert en profondeur, formulées à partir des bilans géochimiques établis en surface (van Oort et al., 2017a) : i) accumulations distinctes de Cd, Mn et Co sous engrais ammoniacaux, et de Mo sous apport de CaCO$_3$, ii) allures analogues de profils de concentration en Fe, Sc et Tl et celle des teneurs en argile sous apport d’engrais Na et K, iii) allures de profils de concentration évoluant rapidement de valeurs minimales à maximales entre la surface et l’horizon BT pour Mg et Ni dans les traitements ‘acides’ et ‘monovalents’, confirmant leur mobilisation à la fois sous l’effet du pH et par lessivage. Cependant, sous apport de fumier, le profil de concentration de Mo témoigne de sa forte accumulation en profondeur, non-visible par le bilan Mo en surface ; sous scories, malgré un bilan positif de Mo en surface, l’ampleur de son accumulation en profondeur surprend. Quant au Cd, les apports par les scories ou le superphosphate restent confinés en surface. Par contre, sous apport de (NH$_4$)$_2$HPO$_4$, environ 2,6 kg/ha de Cd sont transférés en profondeur. Une telle quantité équivaut à la totalité de Cd apporté par l’engrais en 85 ans. Dans le traitement (NH$_4$)$_2$SO$_4$, la quasi-totalité du fond pédogéochimique local en Cd a été exportée des 50 premiers cm du sol et transférée entre 70 et 100 cm.Ce travail atteste des aspects originaux et spectaculaires d’impacts cumulés au cours de la fertilisation prolongée sur la composition des sols, sous l’horizon de bêchage. Il souligne l’intérêt de considérer le solum pour une évaluation optimale des risques liés aux activités anthropiques. Dès lors, nos résultats appellent à d’avantage d’expertise en pédologie dans les programmes de recherches environnementales, qui se limitent aujourd’hui trop souvent à des approches analytiques sur des échantillons collectés en surface des sols.

Platinaae : plateforme d’ingénieurie en chimie analytique au service de vos recherches. Congrès 2016 de la Société d'Ecotoxicologie Fondamentale et Appliquée

Le rôle des vers de terre dans l’évolution de la biodisponibilité des éléments en traces métalliques (ETM) présents dans les sols est encore peu connu. Afin d’alimenter les connaissances dans ce domaine en vue de la modélisation des processus en interaction, une étude est actuellement menée conjointement par l’unité INRA PESSAC de Versailles et le LAS dans le cadre d’un pari scientifique du département EA. La partie expérimentale de ce pari scientifique comporte 3 étapes: (1) mise en contact des vers de terre avec différents sols contaminés en ETM, (2) préparation des vers de terre en vue de l’extraction des éléments minéraux qu’ils renferment dans 4 fractions subcellulaires et (3) minéralisation et analyse des extraits de vers de terre. La 3èmeétape, confiée à l’équipe Spectrométrie du LAS, est l’objet de ce travail.L’étude a consisté en la mise au point de méthodes en vue de l’analyse de 9 ETM (Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Tl et Zn) et de 8 éléments majeurs (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na et P) dans 650 échantillons de fractions subcellulaires de vers de terre. Les principales difficultés à maitriser ont été les niveaux de concentration particulièrement faibles des analytes (de l’ordre du μg/l) et la nature des matrices, le fractionnement subcellulaire étant réalisé à l’aide de 4 réactifs chargés en sels dissous. Afin de limiter le temps et les coûts d’analyse, les dosages multi-élémentaires ont été privilégiés.En croisant différentes approches (ajouts dosés, dilution d’échantillons, comparaison de méthodes) et en analysant 2 échantillons detissus biologiquedont les teneurs totales en Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Mn, Ni, Pb et Zn sont certifiées, nous avons validé les conditions d’analyse choisies. Ainsi, les 9 ETM et Mn sont analysés simultanément par ICP-MS après dilution des échantillons et ajout d’un étalon interne. Pour 2 matrices sur les 4 étudiées, la cellule de collision-réaction est utilisée afin de réduire les interférences poly-atomiques. Dans ces conditions, les limites de quantification sont comprises entre 0.02 μg/l et 2.0 μg/l. Les éléments majeurs Al, Ca, Fe, Mg et P sont analysés simultanément par ICP-AESet les alcalins K et Na sont dosés séquentiellement par F-AES, après dilution. Pour ces éléments, les limites de quantification obtenues sont comprises entre 0.05 et 5.0 mg/l

absent

National audience

résumés sur CD-ROM; absent