Le lessivage du lutum (0-2 µm) est un de processus majeurs de la pédogenèse, qui a néanmoins été peu quantifié et modélisé. Ce processus ainsi que la bioturbation ont été quantifiés ici en couplant des différents systèmes isotopiques (137Cs, 210Pb (xs), 10Be atmosphérique, 206/207Pb, δ13C, 14C) à une modélisation numérique par une équation de diffusion-convection à paramètres variables avec la profondeur. Cette méthode originale a été appliquée sur des anthroposéquences de Luvisols développées sur du loess et différantes de par leur utilisation (culture, prairie ou forêt) et leurs pratiques agricoles (travail du sol, apport du fumier). Nos résultats montrent que 91 ± 9 % du 137Cs et 80 ± 9 % du 10Be sont associés au lutum et ainsi peuvent effectivement tracer des transferts verticaux de matière solide dans les sols à pH > 5 et à teneur en carbone organique faible. Le partage du plomb entre les différentes phases solides est plus complexe. En considérant deux compartiments pour les isotopes (macropores ou la matrice de sol), nous avons conçu un modèle multi-isotopique permettant de quantifier la contribution des transferts de matière solide à la distribution verticale de la fraction 0-2 µm actuelle. Le lessivage est responsable de 9 à 66 % de l'accumulation de lutum dans l'horizon Bt. Le coefficient de diffusion permet de quantifier le taux de mélange par la bioturbation. La modélisation multi-isotopique est une méthode de prédilection pour les études modernes de la pédogenèse et des processus de la zone critique. / Clay translocation is one of the major soil forming processes, howeverit is poorly quantified and modeled. We propose to quantify it togetherwith bioturbation by combining different isotopic systems (137Cs , 210Pb (xs),meteoric 10Be, 206/207Pb, δ13C, 14C) with numerical modeling based on a nonlineardiffusion-convection equation with depth dependent parameters. Thisnovel method has been applied on Luvisol anthroposequences developed onloess, differing by their land use (cropping versus grassland or forest) andtheir agricultural practices (reduced tillage, no tillage and manure input).Our results show that as much as 91 ± 9 % and 80 ± 9 % of 137Cs and10Be, respectively, are associated to the clay size fraction (0-2 µm) and canthus effectively trace vertical solid matter transfers in soils with pH > 5 andlow organic carbon. Lead partitioning between different solid phases is morecomplex. Considering two spatial distributions of isotopes (macropores or soilmatrix), we built up a multi-isotopic modelling approach that simulates theexperimental data with the common set of transfer parameters and allowedus to quantify the relative contributions of vertical solid matter transfers topresent-day 0-2 µm vertical distributions. Clay translocation is responsiblefor 9 to 66 % of the clay accumulations in the Bt-horizon. The diffusion coefficientalso quantifies the rate of soil mixing by bioturbation. Modeling of thekinetics of solid matter transfer at multiple spatio-temporal scales should becomea method of predilection in modern pedogenic and critical zone studies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2014AIXM4307 |
| Date | 18 March 2014 |
| Creators | Jagercikova, Marianna |
| Contributors | Aix-Marseille, Cornu, Sophie, Bourlès, Didier |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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