D1 - Etude de la dynamique des nutriments disponibles dans le sol via l'utilisation d'une membrane absorbant facilement les nutriments en solution.
Par un procédé chimique simple (échange d'ions), les éléments minéraux de la solution du sol sont extraits afin d'être dosés au laboratoire. Ce test mime l'absorbtion des sels minéraux par les racines.
Quels sont les nutriments disponibles dans la solution du sol pour les racines ?
Ce protocole est issu du cahier de protocoles Biofunctool® rédigé par Alexis Thoumazeau (2019).
Le protocole consiste à charger une membrane avec une étape d'élution, avant de l'enfouir dans le sol. La membrane échange ses ions avec les ions de la solution du sol. Lorsque le contact est suffisamment établi, la membrane est retirée du sol et désorbée dans une solution fortement chargée. Les ions visés sont analysés quantitativement.
Le protocole se réalise préférentiellement au printemps.
(quantités données pour 72 membranes)
Il existe du prêt à l'emploi disponible au Canada auprès de la société Western AG
bicarbonate de soude
1 paquet de feuilles de membrane échangeuse d'ions
9 L d'eau distillée
72 tubes coniques en plastique de 50 mL
chlorure de potassium (KCl)
4 L d'eau distillée
truelle
72 piquets colorés
pince fine
règle
72 seringues de 10 mL
aiguilles stériles
Préparer une solution de bicarbonate de soude à 0,5 M. Compter environ 2 L de solution pour 20 membranes.
Déposer une feuille de membrane sur une plaque en verre et l'arroser d'eau distillée.
Délimiter des zones de 60x20 mm à l'aide du marqueur et de la règle. Couper ces zones avec le cutter. Utiliser la seconde plaque en verre pour couper droit.
Préparer une solution de KCl à 1 M.
Verser 35 mL de la solution de KCl dans un tube en plastique. Préparer autant de tubes qu'il y a de membranes.
Au maximum 24 heures avant la session terrain : mettre la membrane dans un sachet plastique et noter la zone d'échantillonnage correspondante. Garder les membranes au froid en les mettant dans une glacière. Mettre des feuilles d'aluminium entre les sachets contenant les membranes et les pains de glace/glaçons pour éviter un contact direct.
Creuser un trou de 8 cm de profondeur. Retirer la membrane du sachet plastique à l'aide de la pince et la déposer horizontalement dans le trou.
Nouer le fil de pêche cousu à la membrane à un piquet pour pouvoir retrouver la membrane. Refermer le trou en couvrant délicatement de terre.
Insérer le cylindre en PVC dans le sol, à environ 1 cm de profondeur, à l'aide du marteau et de la planche de bois.
Environ 2 semaines après la session terrain : extraire la membrane du sol. Retirer la membrane du sol en suivant le fil de pêche. Retirer le plus de particules de sol possible en secouant la membrane ou en brossant délicatement avec la brosse à dents. Mettre la membrane dans un tube contenant une solution de KCl. Couper le fil avec des ciseaux.
Secouer le tube contenant la membrane à l'aide d'un agitateur automatique pendant 16 heures à 100 tr/min à 30°C.
Nettoyer la seringue avec une petite quantité de surnageant.
Adapter un filtre de 0,2 μm de diamètre sur la seringue et prélever 10 mL de surnageant.
Analyser quantitativement les ions ciblés en solution.
Calculer le flux d'ions (I) en μg/cm2/jour d'après la formule suivante :
a : résultat de l'analyse quantitative (μg/L)
b : volume de solution d'extraction utilisée (L)
c : surface de la membrane
d : temps d'incubation dans le sol (jours)
Qian, P., Schoenau, J.J., 2002. Practical applications of ion exchange resins in agricultural and environmental soil research. Canadian Journal of Soil Science 82, 9–21.
Saggar et al., 1990. A simplified resin membrane technique for extracting phosphorus from soils. Fertilizer Research 24, 173–180.
Alexis Thoumazeau, Cécile Bessou, Marie-Sophie Renevier, Jean Trap, Raphaël Marichal, Louis Mareschal, Thibaud Decaëns, Nicolas Bottinelli, Benoît Jaillard, Tiphaine Chevallier, Nopmanee Suvannang, Kannika Sajjaphan, Philippe Thaler, Frédéric Gay, Alain Brauman (2019) - Biofunctool®: a new framework to assess the impact of land management on soil quality. Part A: concept and validation of the set of indicators. Ecological Indicators 97 (2019) 100–110
1 récipient de 8 L ou plusieurs récipients
règle graduée propre
cutter propre
marqueur indélébile fin
fil de pêche fin
aiguille
ciseaux
72 sachets en plastique (8x4 cm)
glacière avec pains de glace/glaçons
feuilles d'aluminium
marteau
planche de bois
10 L d'eau distillée
72 tubes en plastique contenant une solution de KCl
ciseaux
brosse à dents
72 tubes Vacutainer de 10 mL sans additif
agitateur horizontal automatique
Couper 30 cm de fil de pêche. Percer le dessus de la membrane avec l'aiguille et nouer le fil à la membrane.
Déposer la membrane dans la solution de bicarbonate. Laisser tremper au minimum 24 heures. Mélanger régulièrement la solution pour que les membranes ne s’agrègent pas.
Verser de l'eau distillée dans le cylindre de manière à ce qu'il y en ait sur 3 cm.
Injecter la solution dans un tube Vacutainer à l'aide d'une aiguille stérile.
Mesurer la surface de membrane restante après l'étape d'extraction.