La technique de récolte de tourbe la plus utilisée au Canada est celle de l'aspiration. Cette technique extensive engendre des impacts majeurs sur l'environnement. Depuis 4 ans, une nouvelle technique de récolte est à l'essai. La technique de récolte mécanique par tranchée vise l'extraction de la tourbe par bloc tout en conservant la végétation de surface pour une restauration simultanée à la récolte. Ce projet permettra d'évaluer si cette technique exercera moins de changement sur la chimie de l'eau des cours d'eau récepteurs et sur la restauration du couvert végétal après extraction de la tourbe. Afin d'y parvenir, des inventaires de végétation, des mesures de décomposition de la tourbe et de productivité de l'écosystème ainsi que des analyses d'eau provenant de la tourbière de Pointe-Lebel ont été réalisés avant et après les essais de la technique de récolte mécanique par tranchée. La récolte mécanique par tranchée présente plusieurs avantages face à l'aspiration. Elle permet l'installation d'un couvert végétal typique d'une tourbière ombrotrophe plus rapidement et entraîne moins d'impacts sur la qualité de l'eau issue de la tourbière. Somme toute, la récolte mécanique par tranchée est une technique très prometteuse.

(Traduction du résumé original en anglais)<br />Du fait de la tendance naturelle du mercure (Hg) à se bioaccumuler dans la chaîne alimentaire, un des plus important challenge rencontrer par la communauté de chercheurs étudiants le cycle du mercure en Arctique est de quantifier la part relative de la contamination de cet environnement liée aux sources anthropiques, la retombée de mercure atmosphérique d'origine anthropique au cours des 150 dernières années dans l'environnement Arctique pouvant être un sérieux problème environnementale.<br />Afin de terminer l'importance de ce problème, il est nécessaire de quantifier le bruit de fond naturel des retombées de mercure atmosphérique ainsi que ces variations au cours de plusieurs millénaires. Un second problème est de comprendre le rôle que pourrait jouer l'unique climat Arctique ainsi que ces variations au cours du temps sur le dépôt de mercure atmosphérique.<br />La concentration totale en mercure a été mesurée dans des carottes de tourbe provenant de haut Arctique Canadien, des Iles Féroé et du sud de l'Ontario. Les carottes ont été datées en utilisant les méthodes du 210Pb et du 14C. Les concentrations en mercure total ont été utilisées afin de calculer des taux d'accumulation de mercure atmosphérique dans la tourbière afin de quantifier les taux de retombée de mercure d'origine atmosphérique en Arctique. En parallèle, les taux d'accumulation de mercure atmosphérique dans l'Arctique ont été comparés avec ces mêmes taux dans des tourbières de zone tempéré d'Amérique du Nord (Sud de l'Ontario).<br />Les mesures des concentrations de mercure ainsi que la datation de deux butes tourbeuses de l'Ile de Bathurst (Nunavut) indiquent un flux naturel de mercure quasi constant (environ 1 µg m-2 par an) depuis 5900 jusqu'à 800 ans BP (ages calibrés). Aucune donnée n'a pu être calculée pour les 800 dernières années, faute d'archive naturelle intacte. Cette valeur de flux naturel de mercure est comparable aux flux de mercure calculés à partir de carottes de tourbes provenant pour d'autres localités dans l'Arctique (Groenland et les Iles Féroé) mais également provenant de carottes de tourbes prélevées dans le sud de l'Ontario (enregistrement des taux d'accumulation du mercure atmosphérique remontant à plus de huit milles ans). Ce constat permet de conclure que la retombée de mercure atmosphérique en Arctique au cours de la période pré anthropique n'est pas significativement différent de ces mêmes flux dans la zone tempéré. Ainsi au cours de l'époque pré industriel, l'Arctique n'a donc pas été un puit plus important pour le mercure atmosphérique global que la zone tempéré, discréditant l'hypothèse de la condensation naturelle du mercure atmosphérique dans les zones polaires. D'autres processus sont à invoquer comme mécanismes clés du transfert le mercure atmosphérique à l'environnement Arctique, mécanismes pouvant avoir été rendus plus efficaces dans un passé récent par des changements environnementaux, résultant d'une contamination au mercure de la chaîne alimentaire Arctique.<br />Pour la zone tempérée, le début de la contamination au mercure d'origine anthropique dans le sud de l'Ontario est daté à AD 1475 (Luther Bog), correspond probablement à la combustion de biomasse liée à l'activité agricole des peuples natifs d'Amérique du Nord. Durant la fin du 17ème siècle et au cours du 18ème siècle, la retombée de mercure d'origine anthropique à été au moins égal au dépôt de mercure provenant de sources naturelles. Depuis le début du 19ème siècle, les retombées de mercure atmosphérique sont largement dominées par le mercure anthropique.<br />Les enregistrements tourbeux du sud de l'Ontario et des Iles Féroé présentent des chronologies des taux accumulations de mercure très semblable avec un maximum dans les années 1950 avec de 54 à 141 et 34 µg m-2 par an respectivement. Pour ces deux sites, dans les échantillons modernes, les profiles de concentrations en mercure ressemble ceux de plomb (Pb), un élément qui est connu comme étant immobile dans les tourbières. La corrélation de ces deux métaux suggère que la source prédominante de mercure (et de plomb) était la combustion de charbon. Ceci est confirmé par les mesures des rapports isotopiques du plomb qui identifient clairement la combustion de charbon comme source principale du mercure et du plomb dans les tourbières aux cours des 150 dernières années. Alors que les taux d'accumulations du mercure dans les tourbières sont en net déclin depuis la fin des années 1950, les taux de retombée de mercure excède pourtant toujours les taux naturels d'un ordre de grandeur dans le sud de l'Ontario. L'augmentation des taux de retombée de mercure atmosphérique depuis le début de l'ère industrielle est démontrée, par cette approche, comme étant largement supérieure à celle prédite par les modèles actuels de cycle du mercure.

La tourbe possède une grande capacité à fixer les éléments traces (ET). Industriellement, celle-ci est utilisée dans le procédé des "Jardins filtrantsTM développé par la société Phytorestore, et qui consiste à filtrer des effluents chargés en ET à travers un casier contenant un mélange de tourbes blondes (SP) et noires (CP), et planté de roseaux (Phragmites australis). Le but de ce projet de recherche était d'améliorer l'efficacité du procédé via la compréhension des mécanismes de rétention du cuivre sur les particules de tourbe et à l'interface tourbe/racine. Ces interactions sont connues pour conditionner la mobilité et la biodisponibilité des ET. Trois approches ont été mises en oeuvre. L'approche chimique (titrages et isothermes d'adsorption) a montré que SP possède une plus grande réactivité que CP tant en terme d'échange de proton (QH,tot=3.88 vs. 3.64 mmol/g) que d'affinité pour le cuivre (log KCu,COOH= 1.71 vs. 1.30). L'approche spectroscopique (EXAFS et XANES) a montré que pour des teneurs comprises entre 100 et 300 ppm, Cu forme majoritairement un chélate double à cinq atomes du type Cu(malate)2 avec les groupements mixtes OH-R-COOH. A des teneurs supérieures, il est complexé par les groupements dicarboxyliques COOH-R-COOH et forme un chélate à six atomes du type Cu(malonate). L'approche micro-spectroscopique (μ-EXAFS et μ-XANES) a montré que les deux complexes précédents sont majoritaires dans le casier à tourbe. La rhizosphère du casier contient également des grains de laiton et des agrégats organo-minéraux nanocristallins de cuivre métallique. Les premiers sont d'origine anthropique et les seconds biologiques.

La culture de la chicouté (Rubus chamaemorus L.) connaît présentement un regain d’intérêt. Un guide de production a été publié en Norvège, mais les caractéristiques physiques et hydriques du sol y sont imprécises. La compatibilité avec la restauration de tourbières n’a jamais été testée, tout comme l’implantation de cultivars norvégiens au Canada. L’utilisation de deux niveaux d’eau recommandés n’a pas affecté la chicouté, bien que les propriétés physiques étaient différentes entre les deux conditions expérimentales. Plus de rhizomes ont été produits en tourbe fibrique qu’en tourbe mésique. L’implantation avec un paillis a réduit la production de feuilles. Le cultivar norvégien Fjordgull a obtenu le meilleur taux de survie. Ces résultats suggèrent que la chicouté devrait être implantée 2 à 3 ans après la restauration dans une tourbe fibrique ayant subit peu de perturbations, ceci permettant de conserver une meilleure porosité et de bonnes propriétés physiques du sol. / Cloudberry (Rubus chamaemorus L.) cultivation is presently receiving more and more attention. A grower’s guide is available in Norway. However, site selection is imprecise with regards to soil physical and hydrological properties. Furthermore, compatibility of peatland restoration techniques with cloudberry cultivation has not been tested, as well as the establishment of Norwegian cultivars in Canada. Water table levels did not affect cloudberry growth, although physical properties were different between the two experimental conditions. However, more rhizomes were produced in fibric peat than in mesic peat. Mulching decreased the production of leaves. The Norwegian cultivar Fjordgull had the highest survival. These results suggest that cloudberry should be planted 2 or 3 years after peatland restoration, as well as in fibric peat that has received a limited amount of machinery work, thus having better porosity and physical properties.

Québec Université Laval, Bibliothèque 2018

Le phosphore apporté aux cultures par les engrais de synthèse est très peu disponible pour les plantes dans les sols hautement fixateurs en P. Seulement 5 à 20 % de la dose apportée reste disponible la première année d' application (Khiari et Parent, 2005). La mise en contact de solides de lisier de porc déshydratés (SLP) augmenterait l' efficacité d' utilisation du phosphore. Toutefois, il est important de développer des critères d ' acceptabilité pour leur donner une valeur fertilisante commerciale et réduire du coup les risques de pollution par le phosphore. La caractérisation de 9 solides de lisier de porc (SLP) montre qu' ils possèdent un bon pouvoir tampon comparativement à la tourbe, une salinité acceptable, une valeur fertilisante intéressante et pour ceux qui ont subit un compostage complet, une bonne stabilité biologique. Une substitution de la tourbe par un SLP issu d'une Centrifugeuse Mobile (CM) montre que le meilleur taux de disponibilité de P des engrais organo-minéraux est obtenu avec la fonnule suivante: 12% tourbe. 480/0 CM, 200/0 phosphate mono ammoniacal et 20 % phosphate di-ammoniacal surtout dans les sols argileux.

Pour la tomate de serre, un mélange de 70 % de sciure d'épinette blanche et de 30 % de tourbe de sphaigne brune semble particulièrement intéressant comme substitut à la laine de roche au Québec, mais sa régie d'irrigation doit être adaptée. Cette expérience avait pour but de déterminer cette régie afin d'obtenir les meilleurs rendements et économies d'eau. Différentes régies pour ce mélange (irrigué en fonction du potentiel matriciel (ST/T-12), par minuterie avec correction pour la radiation solaire (ST/M) ou avec remontée capillaire pour deux potentiels matriciels différents (ST/R-11, ST/R-9)) ont été comparées à la laine de roche (LR/M) irriguée selon ST/M. ST/T-12 a permis une augmentation du rendement comparativement à LR/M. La meilleure économie d'eau a été réalisée en remontée capillaire pour le substrat le plus humide (ST/R-9). Finalement, les rendements ont été négativement corrélés au potentiel matriciel moyen maintenu dans le substrat.

Cette étude est consacrée à la caractérisation de la migration de l'uranium dans une zone restreinte du site du Bouchet, ancienne usine de traitement de minerai d'uranium, aujourd'hui démantelé et en cours de réhabilitation. Certains déchets de cette usine ont été stockés dans une déposante réhabilitée à proximité, appelée le site d'Itteville. Dans le cadre de la surveillance de l'environnement autour de la déposante (air, eau, sédiment) imposée par arrêtés préfectoraux, un piézomètre (PZPK) situé à l'aval hydraulique de cette dernière, présente des pics d'uranium dissous total chaque hiver depuis les années 1990. Le PZPK collecte à la fois les eaux d'une formation tourbeuse calcique, saturée en eau, située entre la surface et 3 m, ainsi que l'eau d'une nappe alluviale vers 6 m de profondeur. Dans un premier temps, une caractérisation hydrogéochimique du site a mis en évidence le terme source d'uranium, qui se trouve dans la tourbe vers 0,8 m, écartant ainsi toute fuite provenant de la déposante. En effet, quelques microparticules d'oxyde d'uranium et d'oxyde mixte d'uranium-thorium ont été détectées, mais ne constituent pas la partie majeure du terme source. Dans un second temps, la chimie des eaux de tourbe et du PZPK a fait l'objet d'un suivi bimestriel de 2004 à 2007 permettant de comprendre les raisons des fluctuations saisonnières de [U]tot.diss.. Complétées par des modélisations géochimiques et une identification bactérienne par analyse de l'ADN 16S, les chroniques de chimie de l'eau ont mis en évidence une activité bactérienne sulfato-réductrice importante en été, entraînant des conditions plus réductrices et donc, une teneur en uranium dissous total limitée par la faible solubilité de l'uraninite UIVO2(s). En hiver, cette activité bactérienne étant minime et la pluviométrie efficace plus importante, les conditions sont plus oxydantes favorisant la forme U(VI), plus soluble, notamment sous la forme du complexe Ca2UO2(CO3)3(aq) mis en évidence par SLRT. Enfin, l'activité bactérienne sulfato-réductrice a été reproduite en laboratoire afin de mieux caractériser son impact sur la solubilité de l'uranium dans la tourbe. Divers paramètres ont été étudiés (sources de C, température, nutriments) afin de recréer des conditions à la fois proches et aussi éloignées de celles in situ. Les identifications bactériennes par analyse de l'ADN 16S, en fonction du temps d'incubation, ont confirmé une augmentation de la proportion des bactéries sulfato-réductrices. Parallèlement, la chimie de l'eau, ainsi que des calculs géochimiques et des observations MEB et analyses XANES, ont mis en évidence une diminution de [U]tot.diss., due à sa réduction en UO2(s) (certainement sous forme de nanoparticules). Bien que le mécanisme réactionnel n'ait pu être déterminé, à savoir biotique (réduction directe de U par les bactéries) ou abiotique (réduction indirecte), ces expériences ont montré que les bactéries sulfato-réductrices peuvent prévaloir au sein d'une population autochtone variée dans des conditions proches de celles in situ. De plus, la tourbe calcique étudiée contient un stock important de weddellite (CaC2O4.2H2O(s)), constituant un apport permanent d'ions oxalate C2O42- qui peuvent être utilisés comme source de C lors de la réduction des ions sulfate et/ou uranium en été.

Les ANTHROPOSOLS RECONSTITUÉS sont définis comme des sols fortement modifiés par l'activité humaine, et fabriqués à partir de matériaux naturels ou transformés. Ces sols présentent une grande variabilité spatiale et temporelle de leurs propriétés physiques, et sont caractérisés par l'incorporation de grandes quantités de matière organique. Les mécanismes de décomposition de cette matière organique sont étudiés, ainsi que son influence en termes de structuration du sol et de modification des propriétés hydriques. Des mélanges avec trois produits organiques (compost de déchets verts, compost de boue de station d'épuration et de broyat de palette, tourbe blonde) incorporés à 20 ou 40% en volume dans une terre végétale, sont réalisés et placés en bac de 600L sur un site expérimental en conditions climatiques naturelles pendant 2 ans. Des prélèvements effectués 5, 12 et 24 mois après la mise en place du site ont permis de mesurer la décomposition de la matière organique (teneurs en C, fragmentation physique, composition biochimique et potentiel de minéralisation), la structuration des mélanges (masse volumique apparente, espace poral et stabilité structurale) et leurs propriétés hydriques (rétention d'eau et conductivité hydraulique à saturation). Les résultats montrent que la teneur en matière organique diminue au cours du temps et que des modifications importantes de sa composition biochimique apparaissent : augmentation de la teneur en solubles, et une diminution de la teneur en lignine dans les fractions de matière organique les plus grossières. Pour les mélanges à base de compost, ces changements s'accompagnent d'une diminution du potentiel de minéralisation de la matière organique. Pour les mélanges à base de tourbe, le potentiel de minéralisation évolue peu, puis augmente, ce qui correspond plutôt à une "levée d'inhibition" de la dégradation de la matière organique. Un modèle d'évolution de la matière organique est proposé et ses paramètres ont été ajustés sur les valeurs expérimentales mesurées dans les conditions contrôlées et naturelles. En se dégradant, la matière organique agit fortement sur la structuration des mélanges à base de compost, avec notamment une augmentation de la stabilité structurale, associée à une réorganisation de l'espace poral. L'apparition d'une macroporosité est d'autant plus importante qu'elle est majoritairement constituée de pores allongés et tortueux, impliqués dans le fonctionnement hydrodynamique. Cette structuration des mélanges s'accompagne d'une augmentation de la capacité de rétention d'eau, et d'une légère amélioration de la conductivité hydraulique à saturation. Les mesures directes de la porosité par analyse d'image sont comparées avec le modèle de van Genuchten ajusté sur les courbes potentiel / teneur en eau et semblent bien corrélées. En revanche on ne mesure pas d'effet de la tourbe sur la structuration du mélange. Si les effets immédiats de l'incorporation de matière organique sont similaires pour les composts et la tourbe, les composts induisent en 24 mois une structuration du sol, tandis que la tourbe n'a pas d'effet structurant. Les résultats les plus intéressants en terme de structuration sont obtenus pour les doses de 40% de compost.

Malgré leur empreinte géographique limitée (3% de la surface terrestre), les tourbières à sphaignes de l'hémisphère Nord renferment 1/3 du stock de carbone (C) des sols mondiaux. La forte accumulation de C n'est pas due à une forte production végétale primaire nette, mais à une faible décomposition de la matière organique (MO) intrinsèquement dépendante de communautés biologiques et de conditions environnementales et climatiques très spécifiques (engorgement, anoxie, oligotrophie, acidité, faible température) constituant ainsi des facteurs limitants de l'activité microbienne. Par cette fonction de " puits " de C, ces écosystèmes, qui sont à l'interface entre atmosphère, biosphère, hydrosphère et géosphère, jouent un rôle clé dans la régulation du cycle global du C et du climat en général. Or, les changements globaux en cours risquent d'altérer fortement cet équilibre, ce qui se traduirait alors par un déstockage massif du C. Un verrou scientifique majeur consiste donc à étudier et à prévoir les rétroactions " tourbières - climat ". Dans cette perspective, les travaux présentés visent à comprendre la dynamique du cycle biogéochimique du C dans divers types de tourbières et à en saisir la réponse aux changements environnementaux. Les résultats obtenus permettent de décrire à haute résolution les processus précoces de transformation des tissus végétaux et d'identifier des traceurs de source végétale et de synthèse microbienne. Ils ont notamment permis (i) de définir un modèle de préservation/fossilisation de la MO dans le cas d'un marécage tourbeux et (ii) de mettre en évidence des indicateurs organiques pertinents de la régénération dans le cas de tourbières exploitées et destinées à la restauration. La dynamique de la MO a également été appréhendée sous le forçage de trois facteurs clé : la température, l'humidité et le changement de végétation grâce à des investigations d'observation sur le terrain et des approches expérimentales in situ et en laboratoire. Parmi les résultats obtenus, un modèle de cinétique de décomposition de litières a été produit. Il prend en compte les trois compartiments majeurs du cycle du C dans les tourbières : le C organique particulaire de la tourbe, le C organique hydrosoluble et le CO2 produit par respiration microbienne.