THESE Maha DEEB Influence des plantes, des vers de terre et de la matière organique sur la structure de Technosols construits - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

تاثير ديدان الارض والنبات على ترب المنشأة لتطوير المساحات الخضراء

The effect of earthworms, plants and organic matters on structure of Constructed Technosols

THESE Maha DEEB Influence des plantes, des vers de terre et de la matière organique sur la structure de Technosols construits

Résumé

Constructed Technosols are mixtures of technogenic materials used to create a new soil dedicated to growing plants. Constructed Technosols provide an opportunity to recycle and optimally use urban waste, and are an alternative to the use of agricultural soils for producing urban soils. This work is assessing in particular the influence of the OM levels and interactions with earthworms and plants on the physical properties of Constructed Technosols. The materials used to build our Technosols are compost and excavated deep horizons. In a first experiment, we tested the influence of OM rates on hydrostructural properties of Technosols, realizing 6 mixtures of increasing volume proportions of compost (0 to 50%). The shrinkage and retention curves show that the hydrostructural properties of Technosols are similar to those of natural soils. Increasing the amount of organic material is accompanied with a positive effect on micro and macro porosity, as well as on the water available for plants. Secondly, these mixtures were incubated in a growth chamber with or without earthworms (Aporrectodea caliginosa) and with or without plants (Lolium perenne). After 5 month of experiment, we measured hydrostructural properties, aggregation, and distribution of carbon in each fraction. The presence of plants and / or earthworms explains 19% of the variance of hydrostructural properties of the soil, and compost dose affects 14%. The interaction between organisms and compost further explains the variance (40%) than the effects of these individual factors. Compost and plants play a positive role in the available water by acting on both macroporosity and microporosity, while earthworms play a positive role only on the latter. Furthermore, the proportion of aggregates >3 mm is more important in the treatments control and earthworms, while the proportion of aggregates <3 mm is greater in the presence of plants, regardless of the presence of earthworms. Organisms have a stronger effect on the structural stability (77%) than compost (4%). All have a positive effect on the amount of Corg in the different fractions of aggregates. Finally, mineralization of Corg increases in the presence of worms or compost, but decreases in the presence of plants. Our results demonstrate the interest of enhancing urban materials such as excavated deep horizons and compost to build Technosols. A summary of the results allows us to recommend a volume content of compost between 20 and 30% for a good structure, without increasing much the cost induced by compost. Noting the positive effect of earthworms, plants and earthworms/plants interactions on porosity, structural stability and carbon storage, it seems appropriate to favor their presence or plan their introduction as soon as possible.
Pour répondre à la demande sociétale et aux contraintes environnementales, la création de Technosols à partir de déchets organiques et minéraux est une alternative à l’importation de sols agricoles fertiles au profit des espaces urbanisés. Si le rôle de la matière organique (MO) et des organismes est reconnu sur la fertilité des sols naturels, il reste peu connu en ce qui concerne les Technosols. Ce travail de thèse s’intéresse en particulier à l’influence du taux de MO et des interactions avec les vers de terre et les plantes sur les propriétés physiques et hydriques des Technosols construits. Les matériaux utilisés pour construire nos Technosols sont le compost de déchets verts et des remblais d’horizons profonds excavés. Dans une première expérience, nous avons testé l’influence du taux de MO sur les propriétés hydrostructurales des Technosols, en réalisant 6 mélanges contenant des proportions volumiques croissantes de compost (de 0 à 50 %). Les courbes de retrait et de rétention montrent que les propriétés hydrostructurales des Technosols sont similaires à celles de sols naturels et proches de celles de sols argileux, alors que nos Technosols n’en contiennent qu’une très faible quantité (2 %). L’augmentation de la quantité de matière organique s’accompagne d’effets positifs sur la micro et la macro porosité, ainsi que sur l’eau disponible pour les plantes. Dans un deuxième temps, ces différents mélanges ont été incubés en chambre de culture avec ou sans vers de terre (Aporrectodea caliginosa) et avec ou sans plantes (Lolium perenne). Après 5 mois d’expérience, nous avons mesurés les propriétés hydrostructurales, l’agrégation, et la distribution du carbone dans chaque fraction. La présence de plantes et/ou vers explique 19 % de la variance des propriétés hydrostructurales du sol, et la dose de compost influe à 14 %. L‘interaction entre organismes et compost explique davantage la variance (40 %) que les effets de ces facteurs isolés. Le compost et les plantes jouent un rôle positif sur l’eau disponible en agissant à la fois sur la macroporosité et sur la microporosité, alors que les vers jouent un rôle positif uniquement sur cette dernière. Par ailleurs, la proportion d’agrégats > 3 mm est plus importante dans les traitements sans organisme (témoin) et avec des vers de terre, tandis que la proportion d’agrégats < 3 mm est plus importante en présence de plantes, indépendamment de la présence de vers de terre. Les organismes ont un effet plus fort sur la stabilité structurale (77 %) que le compost (4 %). Tous ont un effet positif sur la quantité de Corg dans les différentes fractions d’agrégats. Enfin, la minéralisation du Corg augmente en présence de vers ou de compost, mais diminue en présence de plantes. Nos résultats démontrent l’intérêt de valoriser des matériaux urbains tels que les horizons profonds excavés et le compost de déchets verts pour construire des Technosols. Une synthèse des résultats nous permet de conseiller une teneur volumique en compost comprise entre 20 et 30 % pour obtenir des propriétés structurales intéressantes, sans trop alourdir le coût induit par le compost et maximiser les volumes d’horizons excavés ainsi utilisés. Constatant l’effet positif des vers de terre, des plantes et des interactions plantes-vers de terre sur la porosité, la stabilité structurale et le stockage de carbone, il semble opportun de favoriser la présence des organismes.
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  • HAL Id : tel-02429734 , version 1

Citer

Maha Deeb. THESE Maha DEEB Influence des plantes, des vers de terre et de la matière organique sur la structure de Technosols construits. Sciences de l'environnement. Paris Est, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02429734⟩

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