Turnover of carbon in the free light fraction with and without charcoal as determined using the ¹³C natural abundance method

Des fragments de charbon étant souvent classés dans la fraction légère (FL) de la matière organique, le C du charbon de bois pourrait être un constituant important de la FL des sols en Amérique du Nord. On considère que la FL présente un taux de renouvellement élevé, mais comme le charbon de bois est très résistant à la dégradation biologique, il devrait jouer un rôle important dans les études de la composition et de la dynamique de la FL et dans les exercices de modélisation de la FL. La présente étude avait pour but d’évaluer quantitativement la contribution du charbon de bois au C de la FL libre (densité ≤ 1,8 g cm⁻³) et son effet sur le renouvellement du C dans cette fraction à l’aide de la technique du δ¹³C. Nous avons prélevé des échantillons de FL libre en double dans la couche de 0-20 cm de sols cultivés en maïs et en tabac/seigle ayant été soumis à un travail classique du sol ou sans travail du sol. Nous avons trié à la main les fragments de charbon de bois et de végétaux d’un ensemble d’échantillons de FL libre en fonction de leurs propriétés morphologiques sous un microscope optique, et nous avons mesuré leur δ¹³C. Nous avons également mesuré le δ¹³C de l’ensemble des échantillons de FL libre. Nous avons caractérisé les propriétés chimiques du charbon de bois par spectroscopie RMN ¹³C en phase solide et les avons comparées à celles signalées dans la littérature pour le charbon de bois obtenu par combustion. Nous avons utilisé un modèle de mélange à deux composantes pour déterminer la proportion de C de la FL libre provenant de résidus de charbon de bois et d’autres résidus dans des parcelles continues de cultures de maïs. L’observation des fragments de charbon de bois au microscope optique a révélé des caractéristiques morphologiques typiques du charbon de bois et de résidus de végétaux carbonisés. Les propriétés chimiques des fragments de charbon de bois correspondaient également à celles du charbon de bois. Le δ¹³C du charbon de bois (-26 à -25 ‰) a révélé que le C du charbon de bois est issu complètement de végétation de type C₃. Le C de type C₃ total de la FL libre provenait à 72 75 % du charbon de bois et à 25 28 % d’autres sources de C, ce qui indique que le C du charbon de bois est responsable de la persistance d’une partie appréciable du C natif dans la FL libre. Le renouvellement du C C₃ de la FL renfermant du charbon de bois était 2,5 fois plus lent que celui du C C₃ de la FL ne renfermant pas de charbon de bois. Ces résultats confirment l’hypothèse que la présence de C du charbon de bois dans la FL pourrait entraîner une mauvaise interprétation de la dynamique de la FL et indiquent qu’il pourrait être nécessaire de modifier les concepts liés à la dynamique du C et au renouvellement de la FL dans le sol pour tenir compte du C issu de la carbonisation, et que la carbonisation pourrait être un mécanisme de stabilisation sous estimé.