Le delta 15 N de la matière organique du sol : un indicateur des processus d'élimination d'azote ?

Auteur.e.s

C. Billy, G. Billen, M. Sebilo

Université

UMR 7618, BIOEMCO, Université P. & M. Curie, UMR 7619, SISYPHE, CNRS

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2009.vol39

L’intensification de l’agriculture a été accompagnée, dans la plupart des zones agricoles, par une dégradation progressive de la qualité des eaux de surface et souterraines. Cependant, à l’échelle des grands bassins versants tels que celui de la Seine, une large part des apports anthropiques et naturels d’azote est éliminé avant d’atteindre l’exutoire de ces bassins. Dans le cadre du PIREN Seine, de précédentes études ont montré que la dénitrification dans les sols agricoles et les sols ripariens représente le principal processus d’élimination de l’azote à l’échelle du bassin versant (Billen et Garnier, 1999; Sebilo et al., 2003, Billy et al., in press). Des mesures de la composition isotopique des différentes formes de l’azote dans les sols ont été faites afin de caractériser les processus de transformations de l’azote dans le sol notamment les processus de rétention. Il est reconnu que les processus générant des pertes gazeuse, c'est-à-dire la volatilisation (Letolle, 1980; Mariotti, 1982; Cravotta, 1997) et la dénitrification (Mariotti et al., 1981; Mariotti, 1986; Kellman et Hillaire-Marcel, 1998; Kendall, 1998; Kellman et Hillaire-Marcel, 2003; Sebilo et al., 2003, 2006) sont des processus générant un fractionnement isotopique significatif. Ainsi, au cours de la réaction, l’isotope léger de l’azote (14N) réagit préférentiellement à l’isotope lourd (15N), induisant un enrichissement du substrat résiduel. La difficulté de caractériser les processus réside dans leur caractère intermittent. En effet, bien que l’outil isotopique intègre les sources et les processus susceptibles de faire varier la concentration d’un produit dans l’environnement, si les mesures sont réalisées lorsque les processus ne sont pas actifs, il peut devenir difficile de caractériser le fonctionnement biogéochimique d’un milieu. En revanche, le sol, dans lequel s’opèrent les processus du cycle de l’azote, enregistre toutes ces variations. L’objectif de ce travail consiste donc à développer un algorithme calculant la composition isotopique des différentes formes de l’azote dans les sols en fonction des sources et des processus de transformation de façon à quantifier les pertes gazeuses des sols, la dénitrification et la nitrification. Cet algorithme devrait ainsi nous permettre grâce à une simple mesure du δ15N de l’azote des sols de caractériser et surtout de quantifier les pertes gazeuses azotées des sols. Dans la première partie de ce rapport, un schéma de fonctionnement de l’algorithme est présenté. Dans une deuxième partie, les résultats obtenus grâce à ce modèle sont confrontés aux données de terrain. Enfin, ce rapport se termine sur les perspectives et améliorations de l’algorithme qu’il reste à faire.

claire.billy@upmc.fr