Procédé électrostatique pour éliminer les matières organiques particulaires du sol

Des estimations précises du carbone organique du sol (COS) sont importantes pour évaluer les changements résultant de la gestion agricole ou de l’environnement. La matière organique particulaire (POM) a des fonctions importantes dans l’écologie et la physique d’un sol, mais elle est souvent de courte durée et varie en fonction de plusieurs facteurs, notamment la saison, les conditions d’humidité, l’aération, les techniques de prélèvement d’échantillons, la gestion récente des sols, le cycle de vie de la végétation et autres¹. Ces sources temporellement instables peuvent fausser les estimations des tendances à long terme du carbone organique stable et véritablement séquestré du sol².

Bien qu’il soit bien défini, commun et important, le POM n’est pas facilement séparé du sol et n’est pas facile à mesurer quantitativement. Les matières organiques particulaires ont été mesurées comme celles qui flottent dans des liquides (fraction légère, typiquement 1,4-2,2 g cm^-3),ou comme celle qui peut être séparée par la taille (par exemple, > 53-250 μm ou > 250 μm), ou comme une combinaison des deux^3,4,5. Les techniques basées sur la taille et sur la densité peuvent influencer les résultats quantitatifs et chimiques de la mesure POM^4. Une inspection visuelle minutieuse du sol qui a été fractionné à l’aide de méthodes de routine révèle souvent des structures longues et étroites comme des racines et des éclats de feuilles ou de tiges qui ont traversé l’écran. Il a été démontré que le simple retrait de ces structures à la main réduisait considérablement les mesures du SOC total^2,6 mais la méthode est notamment soumise à la diligence et à l’acuité visuelle de l’opérateur. La séparation pom d’un échantillon de sol car la fraction légère lors de la flottation dans un liquide dense⁷ ne capte pas tout POM, et une secousse excessive pendant le processus de flottation peut effectivement réduire la quantité de fraction légère récupérée à partir d’un échantillon^8. La flottation nécessite de nombreuses étapes et expose le sol à des solutions chimiques qui peuvent modifier les caractéristiques chimiques ou dissoudre et éliminer les constituants qui peuvent présenter un intérêt^4.

D’autres méthodes d’élimination des POM ont été utilisées pour éviter ou augmenter l’utilisation de solutions aqueuses denses. Kirkby et coll.⁶ ont comparé l’élimination de la fraction légère à l’aide de deux procédures de flottation à une méthode de tamisage/vannage à sec^9. Le vannage a été effectué en faisant passer un léger courant d’air à travers une fine couche de sol pour éloigner doucement la lumière de la fraction lourde. Le tamisage/vannage à sec a fonctionné de la même manière que les deux méthodes de flottaison en ce qui concerne la teneur en C, N, P et S; cependant, les auteurs suggèrent que le tamisage/vannage à sec a produit des sols « légèrement plus propres »⁶. Pom a également été séparé du sol par l’attraction électrostatique^10,11 dans laquelle les particules organiques sont isolées en passant une surface chargée électrostatiquement au-dessus du sol. La méthode d’attraction électrostatique a réussi à récupérer le POM, appelées particules organiques de cours, à partir de sols séchés et tamisés (> 0,315 mm) avec une répétabilité statistique comparable à d’autres méthodes de fractionnement de taille et de densité^10.

Ici, nous démontrons comment l’attraction électrostatique peut être utilisée pour éliminer les POM de tailles allant du visible au microscopique. Contrairement à d’autres méthodes rapportées, l’attraction électrostatique du sol fin élimine également une petite partie du sol minéral et agrégé qui ressemble visiblement au sol restant. Compte tenu de nos résultats à ce jour, il est raisonnable de supposer que l’enlèvement d’une petite partie du sol non POM n’aura pas d’effet substantiel sur les analyses en aval; toutefois, cette hypothèse devrait être vérifiée pour un sol particulier si de grandes proportions de l’échantillon total de sol sont enlevées électrostatiquement. Les méthodes et les exemples fournis ici ont été réalisés sur des sols limoneux limoneux provenant d’un environnement semi-aride.

Cette méthode peut ne pas convenir à tous les types de sol, mais présente les avantages d’être rapide et efficace pour éliminer les matières organiques particulaires trop petites pour être éliminées manuellement ou par un courant d’air. La vitesse du processus est importante pour réduire la fatigue, assurer la cohérence et encourager une plus grande réplication pour une meilleure précision des conclusions. De plus, la capacité d’éliminer les très petites particules est importante pour éviter les biais vers les sols de plus grande taille plutôt que de petite taille.