Respiration méthode Draëger

H 13 - méthode de l'USDA

Résumé

On mesure sur le terrain la respiration des organismes et des racines présents dans le sol par le dosage du CO2 libéré dans une enceinte hermétique placée à la surface du sol.

Source

Soil Quality Test Kit Guide - USDA, july 2001.

Principe

Sur une surface de sol donné l’air libéré transite dans un tube réactif Dräger. Ce tube réactif au CO2 permet de mesurer manuellement le gaz identifié. Il s’utilise pour des mesures ponctuelles. Le teneur en gaz va provoquer un virage de couleur que l’on va lire sur le tube.

Il a été montré par Parkin et al. (1996) que l’activité biologique augmente par un facteur de 2 pour une augmentation de la température de 10°C. Il a également été montré (Parkin et al., 1996) que l’activité microbienne est maximale lorsque 60 % des pores du sol sont remplis d’eau. Ainsi afin de standardiser la respiration du sol (% CO2) ces valeurs seront prises en considération dans le traitement des données.

Il est nécessaire de réaliser les protocoles M1 et PC2 afin de connaître la densité apparente (da) et la teneur en eau du sol (W).

Condition de mise en œuvre

Lorsque l’humidité du sol correspond à la capacité au champ. Après une forte pluie. Le début du printemps semble favorable. Les températures doivent être comprises entre 5 et 35 °C. Réaliser entre les deux mesures le test d’infiltration (attendre 6h après avoir réalisé le test d’infiltration pour réaliser la seconde mesure).

Matériel et fourniture

• Cisaille à herbe ;

• tube de hauteur 15 cm environ (utiliser le cylindre de petit diamètre (~ 20 cm) du protocole M1) ;

• cale en bois ;

• maillet ;

• bouchon avec 2 ou 3 trous en caoutchouc (pour bloquer les flux d'air) ;

• thermomètre pour le sol ;

• 2 aiguilles ;

• un tube plastique de Ø interne ~ 6.4 mm et une épaisseur des parois de 4,8 mm ;

• tube Dräger (0,1 à 6 Vol % de CO2) ;

• une seringue > 100 ml ;

• chronomètre.

Réalisation du protocole

1. Choisir une surface d’étude relativement plate et couper l’herbe à ras.

2. Enfoncer le tube entre 7 et 8 cm. La hauteur à enfoncer dans le sol est marquée au préalable sur le tube. A l’intérieur du tube en place, mesurer 4 hauteurs entre la surface du sol et le haut du tube. Retenir la moyenne pour calculer le volume d’air étudié.

3. Positionner le bouchon sur le tube et attendre 30 minutes.

4. Pendant ce temps placer le thermomètre dans le sol à 2,5 cm de profondeur, soit à proximité soit dans le tube au travers du troisième trou (si présent). Connecter la seringue à l’aiguille par le tube plastique dans lequel le tube Dräger est positionné (attention la partie étroite du tube doit être éloignée de l'aiguille).

5. Après 30 minutes, au niveau des caoutchoucs situés sur le couvercle, insérer l’aiguille connectée à la seringue ainsi qu’une seconde aiguille qui va permettre la circulation de l’air.

6. Prélever, à l’aide de la seringue, 100 ml d’air pendant 15 s.

7. Lire la température du sol et le résultat affiché sur le tube Dräger (% CO2).

   Le nombre de prélèvement est déterminé en fonction de l’indice noté sur le tube. Si n = 1 réaliser un seul prélèvement et si n = 5 réaliser 5 prélèvements en déconnectant entre chaque mesure la seringue du dispositif pour vider l’air.

Lorsque l’espace poreux rempli d’eau (PPRE) est supérieur à 80 % la respiration ne doit pas être mesurée.

Remplacer les joints situés sur le couvercle dès lors qu’ils deviennent usés ou lâches.

Exploitation des données

Respiration du sol (g CO2-C/m2/jour) = [ TF x (% CO2 - 0.035) x 22,91 x H ] / 11,2

Avec : % CO2 = mesure lue sur le tube dräger TF = (température du sol (°C) + 273) / 273

H = hauteur moyenne à l’intérieur du tube (cm)

Les différences de température et de la teneur en eau des sols doivent être prises en compte afin de pouvoir les comparer.

→Pour standardiser la température du sol à 25°C, le taux de respiration du sol est multiplié par :

• 2 ^[(25-T)/10] pour des sols aux températures comprises entre 15 et 35 °C :

• 4 ^[(25-T)/10] pour des sols aux températures comprises entre 0 et 15 °C :

  L’activité microbienne est maximale lorsque 60 % des pores du sol sont remplis d’eau. Une standardisation de la teneur en eau est faite pour cette valeur.

  →D’après les données issues des protocoles M1 et PC2, on calcule l’espace poreux remplie d’eau (EP) en %, selon la formule : EP (%) = (W x da) / [ 1 – (da / 2,65) ]

  Avec W = la teneur en eau, en % da = la porosité apparente, en g/cm3 2,65 = densités moyenne des particules

30 % < EP < 60 % : Respiration du sol60 = taux de respiration x (60 / %EP mesuré)

60 % < EP < 80 % : Respiration du sol60 = taux de respiration / [ (80 - %EP mesuré) x 0,03] + 0,4

EP > 80 % : la respiration est restreinte par les conditions d’humidité du milieu, elle ne doit pas être mesurée.

Comparer les valeurs obtenues entre chaque site. Plus la concentration est importante plus l’activité biologique du sol est importante. Le tableau suivant permet de définir, par rapport à la mesure de CO2 calculée, l’activité du sol ainsi que la teneur en matière organique disponible.

Ce test dépend fortement des conditions du milieu au moment de la mesure (température, humidité).

Références

Soil Quality Test Kit Guide - USDA, july 2001.

Parkin, T. B., Doran, J. W., Franco-Vizcaino, E., & Jones, A. J. (1996). Field and laboratory tests of soil respiration. Methods for assessing soil quality., 231-245.

Voir aussi la méthode SOLVITA.