Dans le but de mieux comprendre les processus régissant la pédogenèse des Technosols, un ancien bassin à boues sidérurgiques riches en métaux et recouvert par une forêt caducifoliée de milieu ...tempéré, a fait l'objet d'une caractérisation approfondie, à partir d'un profil de 2 m et en colonnes lysimétriques sous l'influence du climat et de la végétation. Le Technosol, qui s'est développé sur les boues, résulte de plusieurs étapes de pédogenèse localisées dans le temps et dans l'espace. Les principaux moteurs ont d'abord été les cycles de dessiccation-humectation et les changements de conditions physiques et chimiques associés, puis l'activité biologique, notamment en lien avec l'apport de matières organiques en surface et l'installation des racines. Le développement d'une végétation diversifiée malgré les fortes teneurs en métaux toxiques s'explique par la nature des constituants minéraux et les propriétés chimiques (pH alcalin, forte CEC) et physiques (forte porosité, forte capacité de rétention en eau) qui limitent jusqu'à présent la disponibilité des métaux. Le Technosol est le produit d'une combinaison de processus normalement rencontrés dans des sols naturels d'évolution pédogénétique différente (e.g. Andosols, sols carbonatés) en lien avec la diversité des matériaux parents technogéniques et le mélange original des constituants qui les compose. Cette concomitance de processus coexistant rarement dans la nature pourrait être une caractéristique génétique des Technosols formés sur des matériaux complexes et être appelée « technosolisation »
With the aim of better understanding pedogenetic processes occurring in Technosols, a former settling pond of iron industry containing metal-rich sludge and covered by a deciduous forest of temperate region was thoroughly characterized, from a 2-m profile and in lysimeter experiments under the influence of climate and vegetation. The Technosol developing on iron industry sludge resulted from several stages of pedogenesis with areas of more intense changes. Main pedogenesis drivers were, first, drying-wetting cycles and involved changes of physical and chemical conditions, then biological activity, especially related to organic matter input at the surface and root colonization. The development of diversified vegetation despite high contents of toxic metals can be explained by the nature of mineral constituents and chemical (alkaline pH, high CEC) and physical (high porosity, high water retention capacity) properties which have limited metal availability until now. The Technosol resulted from a combination of processes which occurred usually in natural soils with distinct pedogenetic evolution (e.g. Andosols, carbonated soils) due to the diversity of technogenic parental materials and the original mixture of constituents they contained. This simultaneity of processes coexisting rarely in natural environments could be a genetic particularity of Technosols formed on complex materials and could be called 'technosolization'
Bien qu'étant un élément clef pour évaluer la durabilité des services écosystémiques que les sols assurent, toute la complexité de la structure n'est actuellement pas-prise en compte dans les modèles ...d'évolution des sols. Dans l'objectif de développer une représentation numérique tridimensionnelle, spatialement hétérogène et dynamique de la structure du sol nous nous sommes penchés sur le modèle Arborescent-Pore-Solide-Fractal (APSF). Ce modèle, inspiré des fractales, permet une représentation discrète et mufti-échelle des différents constituants des sols (p. ex. pore, matières organiques et minérales). À l'aide de données mesurées sur des Technosols construits, qui sont à la fois un procédé de réhabilitation des sols et un modèle expérimental pour l'étude de leur évolution, nous faisons une première évaluation de la représentativité de l'APSF.
Évaluation du modèle APSF pour représenter la structure des sols et sa dynamique Leguedois , Sophie (INRA , Vandoeuvre-Les-Nancy (France). UMR 1120 Sols et Environnement); Marilleau , Nicolas (Institut de Recherche pour le Développement, Bondy(France). UMI 209 UMMISCO, Unité de Modélisation Mathématique et Informatique de Systèmes COmplexes); TOGUEBAYE , Jean Rémi (INRA Institut National de la Recherche Agronomique, Vandoeuvre-Les-Nancy(France). UMR 1120 Sols et Environnement. LSE, (Université de Lorraine)) ...
2013
Conference Proceeding
Bien qu'étant un élément clef pour évaluer la durabilité des services écosystémiques que les sols assurent, toute la complexité de la structure n'est actuellement pas-prise en compte dans les modèles ...d'évolution des sols. Dans l'objectif de développer une représentation numérique tridimensionnelle, spatialement hétérogène et dynamique de la structure du sol nous nous sommes penchés sur le modèle Arborescent-Pore-Solide-Fractal (APSF). Ce modèle, inspiré des fractales, permet une représentation discrète et mufti-échelle des différents constituants des sols (p. ex. pore, matières organiques et minérales). À l'aide de données mesurées sur des Technosols construits, qui sont à la fois un procédé de réhabilitation des sols et un modèle expérimental pour l'étude de leur évolution, nous faisons une première évaluation de la représentativité de l'APSF.
Bien qu'étant un élément clef pour évaluer la durabilité des services écosystémiques que les sols assurent, toute la complexité de la structure n'est actuellement pas-prise en compte dans les modèles ...d'évolution des sols. Dans l'objectif de développer une représentation numérique tridimensionnelle, spatialement hétérogène et dynamique de la structure du sol nous nous sommes penchés sur le modèle Arborescent-Pore-Solide-Fractal (APSF). Ce modèle, inspiré des fractales, permet une représentation discrète et mufti-échelle des différents constituants des sols (p. ex. pore, matières organiques et minérales). À l'aide de données mesurées sur des Technosols construits, qui sont à la fois un procédé de réhabilitation des sols et un modèle expérimental pour l'étude de leur évolution, nous faisons une première évaluation de la représentativité de l'APSF.
Les Technosols ont des propriétés et une pédogenèse influencées par des matériaux technogéniques qui les constituent. Le modèle expérimental de Technosol construit a été choisi et résulte de ...l’utilisation délibérée de matériaux technogéniques au sein d’un profil. L’objectif scientifique est d’évaluer la contribution de la faune du sol aux processus impliqués dans le fonctionnement et l’évolution des Technosols. Des expérimentations en laboratoire (cosmes) et en conditions climatiques réelles (lysimètres, parcelles) ont été menées de l’échelle ultrastructurale à celle du pédon. Les résultats indiquent que (i) le Technosol construit est un support de vie de la faune, (ii) le modèle d’ingénieur de l’écosystème : Lumbricus terrestris, par la création de macroporosité et par ses structures biogéniques contribue à sa structuration, son agrégation et à la décomposition de sa matière organique, (iii) lorsque plusieurs groupes d’organismes assurant des fonctions différentes sont associés, des effets sont mesurés majoritairement sur la décomposition de la matière organique. La forte disponibilité des ressources du Technosol autorise la présence de la faune mais masquent en partie ses effets et inhibent les interactions faunistiques qui auront un effet sur les fonctions des sols. Un modèle d’évaluation de l’effet de Lumbricus terrestris sur la macroporosité est proposé. En termes de génie pédologique, un projet de modèle d’aide à la décision résulte des acquis scientifiques. L’inoculation de la faune contribuerait ainsi à initier des mécanismes d’évolution des sols et à les accélérer
Technosols are soils whose properties and pedogenesis are influenced by technical materials which take part in their constitution. The experimental model used here is a constructed Technosol which is deliberately composed of technical materials in a soil profile. The scientific objective is to evaluate the contribution of soil fauna to processes implied in soil functioning and evolution. Experiments in laboratory (cosms) and in climatic conditions (lysimeters, field) are conducted from ultrastructural scale to soil profile scale. Results indicate that (i) constructed Technosol can support soil fauna, (ii) the model of ecosystem engineer: Lumbricus terrestris, by macroporosity and by stables biogenic structures, contribute to the structuration, the aggregation and the decomposition of organic matter of the Technosol, (iii) when several groups of organisms implied in differents soil functions are used, effects are observed on organic matter decomposition. The huge availability of resources in the Technosol allow the presence of soil fauna but its effects and reduce soil fauna interactions which can have effects on soil functioning. A model whose objective is to evaluate effect of Lumbricus terrestris on macroporosity is proposed. In terms of soil engineering, a project of decision support model results of scientific experiences. Soil fauna inoculation in soil engineering could contribute to initiate and accelerate mechanisms of Technosol evolution
Dans les zones urbaines, les sols représentent une ressource méconnue et un enjeu essentiel car ils font l’objet de changements très rapides d’affectation et d’utilisation (e.g. activités urbaines et ...industrielles, espaces verts, jardinage, maraîchage et agriculture). Le redéploiement urbain sur des sites de friches urbaines et industrielles est une stratégie en plein développement qui permet à la fois de restaurer les milieux et de limiter l’artificialisation des sols agricoles. Une part importante de ces surfaces réhabilitées est amenée à être végétalisée afin d’assurer une gamme de services écosystémiques (approvisionnement en aliment, en végétation ornementale, régulation du climat et des aléas naturels, habitat et biodiversité, composition du paysage) et contribuer de manière décisive à la durabilité des territoires urbains. Dans les villes, le sol-surface (approche foncière) préservé par l’aménageur urbain devrait alors aussi devenir de plus en plus un sol-matière (profil de sol du pédologue) disponible et apte à rendre des services en vue d’une optimisation de l’organisation territoriale. Du point de vue de l’agronomie urbaine, l’état du sol (propriétés physiques, chimiques et biologiques) détermine en effet la capacité et les limites du sol à assurer les services attendus. Cependant, les activités urbaines et industrielles peuvent modifier en profondeur la couverture pédologique et les approches de diagnostic des potentialités agronomiques historiquement développées pour des sols agricoles ne sont pas directement transposables à des sols urbains.
Dans les zones urbaines, les sols représentent une ressource méconnue et un enjeu essentiel car ils font l’objet de changements très rapides d’affectation et d’utilisation (e.g. activités urbaines et ...industrielles, espaces verts, jardinage, maraîchage et agriculture). Le redéploiement urbain sur des sites de friches urbaines et industrielles est une stratégie en plein développement qui permet à la fois de restaurer les milieux et de limiter l’artificialisation des sols agricoles. Une part importante de ces surfaces réhabilitées est amenée à être végétalisée afin d’assurer une gamme de services écosystémiques (approvisionnement en aliment, en végétation ornementale, régulation du climat et des aléas naturels, habitat et biodiversité, composition du paysage) et contribuer de manière décisive à la durabilité des territoires urbains. Dans les villes, le sol-surface (approche foncière) préservé par l’aménageur urbain devrait alors aussi devenir de plus en plus un sol-matière (profil de sol du pédologue) disponible et apte à rendre des services en vue d’une optimisation de l’organisation territoriale. Du point de vue de l’agronomie urbaine, l’état du sol (propriétés physiques, chimiques et biologiques) détermine en effet la capacité et les limites du sol à assurer les services attendus. Cependant, les activités urbaines et industrielles peuvent modifier en profondeur la couverture pédologique et les approches de diagnostic des potentialités agronomiques historiquement développées pour des sols agricoles ne sont pas directement transposables à des sols urbains.
Exploration de paramètres d'un modèle de structure de sol Leguédois, Sophie; Marilleau, Nicolas; Toguebaye, Jean Rémi
Rencontres MEXICO 2012. Méthodes pour l'EXploration Informatique des modèles COmplexes, Nantes, FRA, 2012-11-22-2012-11-23,
2012
Publication
L’Homme attiré par la ville consomme de la ressource en terre agricole non renouvelable pour agrandir les villes et les doter d’espaces végétalisés de qualité. De plus l’homme urbain est un très ...grand producteur de déchets non recyclables. L’objectif de ce travail a été d’évaluer la capacité des végétaux à se développer dans des sols construits à partir de sous-produits organiques ou de mélanges de déchets organiques et minéraux pour les aménagements végétalisés en milieu urbain. Depuis 2005, nous avons réalisé deux études sur le fonctionnement hydrodynamique de sols construits dans des lysimètres de 500 L et plantés d’arbres. La première étude a consisté à étudier l’effet de la nature d’un produit organique (compost de déchets verts et co-compost de boue de station d’épuration (STEP) et de bois de palette) en mélange à de la terre végétale à raison de 40% en volume sur le fonctionnement d’un horizon de croissance, tandis que la deuxième a porté sur le fonctionnement de sols portants construits à partir de déchets divers contenant 70% d’éléments pierreux (calcédoine ou déchets de bâtiment, ou ballast usagé de voie ferrée). Les travaux ont montré l’importance de la nature et de la maturité du compost mélangé au sol afin de créer et de maintenir la macroporosité (aération racinaire) et de la microporosité (réserve en eau) du mélange de croissance et de favoriser le développement racinaire. Les mélanges terre-pierre construits à partir de déchets ont limité le risque de compaction des sols, ont montré un bon fonctionnement hydrodynamique et ont été propices au bon développement racinaire.
People attracted by the cities use no reusable agricultural soil resource to extend cities and to provide green spaces of quality. Moreover, urban people produce large amounts of no reusable wastes. The objective of this study was to evaluate plant ability to develop in soils constructed with organic byproducts or mixed organic and mineral waste materials for urban greening. Since 2005, we carried out two studies on constructed soil hydrodynamic behavior in 500-l lysimeters and planted with trees. The first study consisted in studying the nature effect of organic products (green waste compost, sludge/wood chip cocompost) mixed to arable soil by 40% in volume on a growing media layer functioning, and the second consisted in studying soil support functioning constructed with various waste materials containing stony elements up to 70% (chalcedony or demolition rubble or track ballast). Results showed the importance of the nature and the maturity of the compost to create or maintain macroporosity (root aeration) and microporosity (water reserve) of constructed soils to favor root development. Soil-stone mixes constructed with wastes reduced soil compaction risk, proved their acceptable hydrodynamic functioning, and favored root development.
L’Homme attiré par la ville consomme de la ressource en terre agricole non renouvelable pour agrandir les villes et les doter d’espaces végétalisés de qualité. De plus l’homme urbain est un très ...grand producteur de déchets non recyclables. L’objectif de ce travail a été d’évaluer la capacité des végétaux à se développer dans des sols construits à partir de sous-produits organiques ou de mélanges de déchets organiques et minéraux pour les aménagements végétalisés en milieu urbain. Depuis 2005, nous avons réalisé deux études sur le fonctionnement hydrodynamique de sols construits dans des lysimètres de 500 L et plantés d’arbres. La première étude a consisté à étudier l’effet de la nature d’un produit organique (compost de déchets verts et co-compost de boue de station d’épuration (STEP) et de bois de palette) en mélange à de la terre végétale à raison de 40% en volume sur le fonctionnement d’un horizon de croissance, tandis que la deuxième a porté sur le fonctionnement de sols portants construits à partir de déchets divers contenant 70% d’éléments pierreux (calcédoine ou déchets de bâtiment, ou ballast usagé de voie ferrée). Les travaux ont montré l’importance de la nature et de la maturité du compost mélangé au sol afin de créer et de maintenir la macroporosité (aération racinaire) et de la microporosité (réserve en eau) du mélange de croissance et de favoriser le développement racinaire. Les mélanges terre-pierre construits à partir de déchets ont limité le risque de compaction des sols, ont montré un bon fonctionnement hydrodynamique et ont été propices au bon développement racinaire.
People attracted by the cities use no reusable agricultural soil resource to extend cities and to provide green spaces of quality. Moreover, urban people produce large amounts of no reusable wastes. The objective of this study was to evaluate plant ability to develop in soils constructed with organic byproducts or mixed organic and mineral waste materials for urban greening. Since 2005, we carried out two studies on constructed soil hydrodynamic behavior in 500-l lysimeters and planted with trees. The first study consisted in studying the nature effect of organic products (green waste compost, sludge/wood chip cocompost) mixed to arable soil by 40% in volume on a growing media layer functioning, and the second consisted in studying soil support functioning constructed with various waste materials containing stony elements up to 70% (chalcedony or demolition rubble or track ballast). Results showed the importance of the nature and the maturity of the compost to create or maintain macroporosity (root aeration) and microporosity (water reserve) of constructed soils to favor root development. Soil-stone mixes constructed with wastes reduced soil compaction risk, proved their acceptable hydrodynamic functioning, and favored root development.
