Altération microbienne des minéraux dans les sols hydromorphes : incidence du couplage entre les cycles du carbone et du fer

par Sébastien Stemmler

Thèse de doctorat en Sciences du sol. Géomicrobiologie

Sous la direction de Jacques Berthelin.

Soutenue en 2001

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Sols hydromorphes -- Régions tropicales humides -- Détérioration
• Biodégradation -- Régions tropicales humides
• Sols -- Teneur en fer -- Régions tropicales humides
• Fer -- Réduction par les bactéries
• Cycle du carbone
• Oxydes de fer

Résumé

Les phénomènes d'altération microbienne ont été étudiés dans 5 sols tropicaux hydromorphes représentatifs de deux toposéquences. Les résultats montrent le rôle fondamental des processus de réduction bactérienne du fer, dans lesquels les activités bactériennes assurent un couplage biodégradation des matières organiques (MO)-réduction/dissolution des formes oxydées du fer. Les activités bactériennes ferri-réductrices sont significatives et importantes dans les sols de pente et en aval (à un degré moindre). En conditions engorgées, les communautés bactériennes autochtones se développent en utilisant les MO des sols comme source de carbone et d'énergie et les transforment en biomasse et composés organiques solubles. Le fer ferrique est utilisé comme accepteur d'électrons, ce qui aboutit à sa réduction en fer ferreux soluble, pouvant être exporté dans les eaux de drainage. Ce processus d'altération apparaît comme un phénomène majeur de l'évolution des sols tropicaux, dans lesquels le fer assure un rôle important de ciment de la structure, pouvant induire une dégradation irréversible des sols le long d'une toposéquence.

Résumé

Microbial weathering phenomenons have been studied in 5 tropical waterlogged soils representing two sequences. The results show the fundamental role of the bacterial iron-reducing processes, where the bacterial activities coupled the biodegradation of organic matter and the reduction-dissolution of oxidised forms of iron. The bacterial ferri-reducing activities are significant and strong in the soils of the slopes and near the swamp (at a minor degree). In waterlogged conditions, the autochthonous bacterial communities grow by using the soil organic matter as carbon and energy sources, and transform them into bacterial biomass and soluble organic compounds. The ferric iron is used as electron acceptor, going to its reduction under the soluble ferrous form, that can be exported in the drainage waters. This weathering process appears to be a major phenomenon of the tropical soil evolution, in which iron plays an important role as cement of the structure, and can induce a non reversible degradation of the soil.