recherche Enzymologique en Allemagne
Schröder et al. (1985) ont étudié, d’un point de vue physique, chimique, microbiologique, enzymologique et micromorphologique, sept profils de sols technogéniques formés lors de la recultation agricole de buissons (lœss; pH dans 0,01 M CaCl2 était de 7,1-7,9) résultant de l’extraction en bandes de lignite dans la région du Rhin. Les sols étudiés étaient situés près de Grefrath et Berrenrath., La recultivation a commencé il y a environ 20 ans par redéposition du lœss stocké soit en matière sèche, suivie d’un nivellement (cinq sols), soit en matière humide (pompage du mélange eau-lœss dans des dépressions, c’est-à-dire polder en suspension), suivie d’une évaporation partielle de l’eau (deux sols). La Recultivation a entraîné une accumulation d’humus et de K et une perte de Na et de Mg, mais en raison du travail du sol, la couche de sols de 30 à 50 cm est devenue compactée et imperméable. Dans les sols formés par redéposition de lœss sec, la couche de 50 à 120 cm est également souvent compactée.,
L’activité déshydrogénase n’était détectable, en général, qu’à partir de la couche de 0-30 cm, mais même dans cette couche, l’activité n’atteignait qu’environ 10% de celle des sols indigènes. La Respiration (évolution du CO2) était plus intense dans les couches supérieures que dans les couches plus profondes, les valeurs les plus basses étant enregistrées dans les couches compactées. Dans chaque couche des sols indigènes, le taux de respiration était plus élevé que dans les couches correspondantes des sept sols technogéniques. Des résultats similaires ont également été obtenus en ce qui concerne la décomposition de la cellulose., Pour améliorer les sols compactés, un desserrage profond et un drainage ont été recommandés.
dans la même région charbonnière, mais dans une autre localité (Gustorf près de Grevenbroich), Lessmann et Krämer (1985) ont déterminé, en 1983, certains paramètres enzymologiques et microbiologiques dans un déchet nivelé (lœss) recultivé avec de la luzerne pendant 2 ans. À titre de comparaison, ils ont utilisé un sol limoneux indigène et végétalisé au bord de la rivière. Ce site d’étude était situé à Kirchhoven (à environ 33 km de Gustorf)., La parcelle de Gustorf n’a jamais été fertilisée et la parcelle de Kirchhoven n’a pas été traitée avec des engrais minéraux au cours des 2 dernières années. Les deux parcelles servent de témoins pour une expérience sur la fertilisation organique. Les études se poursuivront pendant de nombreuses années et les parcelles fertilisées de manière biologique seront également analysées.
Les parcelles non fécondées différaient les unes des autres par les paramètres enzymologiques et microbiologiques de leur couche de 10-20 cm., Dans cette couche, la parcelle de lœss avait des activités de déshydrogénase et d’uréase plus faibles, contenait moins de bactéries, respirait moins fortement (produisait moins de CO2) et dégradait la cellulose plus lentement que la parcelle de sol natif. Dans la couche de 35-45 cm, il n’y avait pas de différences significatives entre les deux parcelles. La différenciation du profil indiquée par les données enzymologiques et microbiologiques a été réduite dans la parcelle de lœss.,
traitant des problèmes d’évaluation des sols dans la zone de la mine de lignite recultée située dans le « Niederrheinische Bucht”, Schröder (1986) a comparé un sol indigène, caractéristique de cette zone, avec deux sols technogènes représentatifs sur le lœss, dont la recultation agricole a commencé en 1970. La recultation de l’un de ces deux sols a été jugée bonne et celle de l’autre mauvaise. Ainsi, dans chaque horizon, la densité apparente était inférieure à 1,65 g cm− 3 dans le bon sol recultivé et avait une valeur plus élevée dans le mauvais sol recultivé., Dans la couche de 0-40 cm, l’activité déshydrogénase, comme la production de CO2 et la décomposition de la cellulose, a montré l’ordre suivant: sol natif > Bon Sol recultivé > mauvais sol recultivé.
Haubold et coll. (1987) ont effectué une comparaison similaire en utilisant 15 bons et 15 mauvais sols reculturés sur lœss, également de la zone de lignite dans la région du Rhin. Ils ont constaté que l’activité déshydrogénase, la biomasse microbienne et la décomposition de la cellulose dans la couche de 0 à 40 cm étaient, en général, environ 50 à 100% plus faibles dans les sols reculés que dans les sols indigènes., Dans le même temps, les valeurs moyennes de ces paramètres microbiens et celles des paramètres chimiques analysés (teneurs en C, N, Na, K, Mg et Ca, et capacité d’échange de cations) n’indiquaient aucune différence notable entre les bons et les mauvais sols reculés. Nous pensons que cette découverte, bien que valable pour l’activité déshydrogénase (une activité dépendant de la prolifération momentanée des microorganismes), ne peut être appliquée aux enzymes capables de s’accumuler dans le sol et d’être, à l’état accumulé, indépendantes de la prolifération microbienne momentanée., L’activité de ces enzymes n’a pas été évaluée par ces chercheurs.
dans d’autres études menées dans la même zone d’extraction de la bande de charbon, Schröder et al. (1987A) et Schroder (1988A, b) ont déterminé, entre autres, l’activité déshydrogénase dans la couche 0-40-cm de 13 sols loess limoneux-limoneux technogènes formés après le poldering des buissons suivi de leur recultation agricole pendant 6-25 ans, et ont constaté que l’activité était significativement plus élevée dans les sols plus anciens que dans les plus jeunes., Les teneurs en C, N, K et Ca, la capacité d’échange de cations et la biomasse microbienne ont également augmenté de manière significative au fil du temps, tandis que la diminution des teneurs en carbonate, Na et Mg et l’augmentation de la décomposition de la cellulose dépendaient du temps. Les corrélations significatives entre l’âge et les paramètres microbiens et chimiques des sols technogéniques avaient les coefficients suivants. 0,82 (activité déshydrogénase), 0,72 (biomasse microbienne). 0,95 (teneur en C), 0,59 (teneur en N), 0,87 (teneur en K), 0,74 (teneur en Ca) et 0,70 (capacité d’échange de cations).,
généralisant les résultats obtenus dans une étude comparative de 29 sols technogènes formés après redéposition de lœss en tant que matière sèche (16 sols) ou humide (13 sols) et des sols indigènes adjacents sous couvert végétal compact, tous situés dans la zone de lignite du Rhin, Schröder (1988b) a conclu que L’activité déshydrogénase, la biomasse microbienne et la décomposition de la cellulose dans la couche labourée des sols technogènes, y compris les anciens, n’atteignaient qu’environ 30 à 50% des valeurs enregistrées dans la couche correspondante des sols indigènes.,
Müller et coll. (1988) ont étudié, en 1987, les propriétés biologiques, outre les propriétés chimiques et physiques, de 12 sols technogéniques situés dans la zone de Köln-Bergheim (dans la zone de lignite du Rhin). Ces sols ont été recultivés après une redéposition de lœss comme matière sèche 20 ans auparavant. Depuis lors, quatre d’entre eux ont été utilisés comme forêt d’érables et de charmes, quatre comme pâturages et quatre comme terres arables.,
l’activité déshydrogénase et la biomasse microbienne étaient les plus élevées dans la couche de 0-10 cm des sols de pâturage, intermédiaire dans la même couche des sols forestiers, et les plus faibles dans la couche labourée (0-30 cm) des sols arables. L’Accumulation d’humus et D’azote était également plus évidente dans la couche de 0 à 10 cm des sols forestiers et des pâturages que dans la couche de 0 à 30 cm des sols arables. L’activité déshydrogénase et la biomasse microbienne ont également été déterminées dans la couche de 10 à 30 cm des sols de pâturage et de forêt et les valeurs obtenues étaient inférieures à celles enregistrées dans la couche de 0 à 10 cm., Les teneurs en Humus et en azote diminuent avec la profondeur d’échantillonnage dans tous les sols. Il convient d’ajouter que de nombreux terriers de vers de terre ont été observés dans les sols forestiers et de pâturage, mais seulement quelques-uns se sont produits dans les sols arables.
bien que les propriétés biologiques et chimiques de la couche de 0-10 cm soient meilleures dans les sols de pâturage que dans les sols arables, les propriétés physiques des sols de pâturage étaient insatisfaisantes, car leur couche de 30-40 cm était compactée sous la piste des animaux de pâturage car la couverture herbagère n’était pas encore résistante aux perturbations mécaniques., En conclusion, au cours des premières décennies, les sols recultivés ne sont pas recommandés pour une utilisation comme pâturages.
dans la poursuite de ces enquêtes, Schumacher et coll. (1993) ont échantillonné, au début du mois de mars 1992, deux parcelles jeunes (< 12 ans) et quatre parcelles anciennes (> 25 ans) de lœss recultées. L’une des jeunes parcelles contenait du sol arable et l’autre était sous végétation forestière. Les quatre anciennes parcelles servaient respectivement de terres arables, de forêts et de prairies non exploitées et de terres agricoles. Un sol de lœss arable indigène était le contrôle., Les profondeurs d’échantillonnage étaient de 0-15 et 15-30 cm (sols arables), L’horizon Ah (principalement la profondeur de 5-10 cm) et l’horizon Y1 (jusqu’à 30 cm de profondeur) (sols forestiers et de prairies). Les activités de déshydrogénase et d’invertase et la respiration induite par le substrat (évolution du CO2 à partir d’échantillons modifiés par le glucose) ont toujours été les plus élevées dans le vieux sol de prairie et les plus faibles dans le jeune sol arable. Les sols forestiers jeunes et anciens étaient plus actifs que les anciens sols arables. Étonnamment, la gestion agricole de l’ancien sol arable n’a pas entraîné d’augmentation des activités et de la respiration*., En concordance avec ces résultats, la teneur en C organique était faible dans les sols arables et montrait des accumulations importantes dans l’ordre: vieux sol forestier > vieux sol de prairie > jeune sol forestier.
Dans une étude similaire, Schneider et coll. (1995) ont comparé environ 10 et 25 ans de terres de recultivation (loess) parcelles utilisées comme terres arables ou forêts. Les échantillonnages ont été effectués au printemps de la période 1988-1993. L’activité déshydrogénase et la respiration induite par le substrat ont été déterminées dans les deux agrégats de sol entier (> 1.,5 cm) et dans leurs parties externes, moyennes et intérieures des couches de 5-10 cm de parcelles de déblais arables de 10 et 25 ans n’ont pas montré de différences significatives selon l’âge de la parcelle et les parties agrégées du sol. À l’inverse, l’activité déshydrogénase et la respiration dans les couches de 5 à 10 cm des sols forestiers étaient significativement plus élevées dans les parcelles de 25 à 10 ans que dans les parcelles de 10 ans et augmentaient, dans les agrégats de sol, des parties externes vers les parties internes, dans les parcelles des deux âges., Aux couches de 20-25 cm des mêmes sols, l’activité et la respiration ont donné des valeurs faibles, n’étaient pas dépendantes de l’âge et ne présentaient pas de différences évidentes dans les trois parties des agrégats du sol. La teneur en C organique s’est de nouveau accumulée dans les sols forestiers. L’abondance de différents Invertébrés, y compris les vers de terre, était également plus grande dans la forêt que dans les sols arables., En conclusion, Il a été recommandé que la recultation agricole des résidus de lignite dans la région étudiée commence par la recultation forestière; dans de telles conditions, les sols arables atteindront plus rapidement un « stade de maturité”.
Schröder et Schneider (1992) et Schneider et Schröder (1995) ont réitéré certains des résultats des études complexes sur les sols, y compris les études enzymologiques, réalisées dans la région du lignite rhénan et examinées ci-dessus.,
dans la zone Halle-Leipzig, Machulla et Hickisch (1988) ont analysé, d’un point de vue enzymologique et microbiologique, les amoncellements de déblais (principalement limoneux brun ou marneux) résultant de l’extraction de lignite à Espenhain. En 1987, des échantillons ont été prélevés dans la couche de 0 à 20 cm de tas de 1, 9, 18 et 27 ans. Le tas de 1 an n’a pas été semé avec des plantes cultivées. L’un des tas de 9 ans a été cultivé avec de la luzerne, tandis qu’un autre tas de 9 ans et les tas de 18 et 27 ans ont été fertilisés avec de la bouse liquide diluée et cultivés en céréales., Une jachère en marge du site minier et une parcelle laissée en jachère dans un champ de céréales étaient les contrôles.
Les activités de la Catalase et de la déshydrogénase et le nombre de bactéries, d’actinomycètes, de microfungi, de micro-organismes cellulolytiques et mobilisateurs de phosphates et de cellules Pseudomonas fluorescens ont été déterminés. La présence de microorganismes protéolytiques, l’abondance D’Azotobacter chroococcum et l’intensité de la décomposition de la cellulose ont également été étudiées.,
les résultats ont montré que les activités enzymatiques augmentaient et que la microflore s’enrichissait quantitativement et qualitativement parallèlement à l’âge des tas de déchets. Après 18-27 ans de recul, l’activité de la catalase et la microflore dans les tas sont devenues similaires à celles des sols témoins. Au contraire, l’activité déshydrogénase est restée beaucoup plus faible même dans le tas de 27 ans par rapport à l’activité mesurée dans les sols témoins.,
dans la région minière de la bande de lignite de Wetterau, au nord de Francfort-sur-le-Main, Des études de sol complexes ont été effectuées par Schröder et Schneider (1992) et Schneider et Schroder (1995). Pour la recultation des résidus (loess; pH 7,4-7,7), la méthode de dépôt SEC a été appliquée. Les jeunes (8-11 Ans) et les vieux (20-25 ans) ont étudié les parcelles de déblais et les parcelles de sol non perturbées à usage agricole.
L’Accumulation de C organique et de N total au cours des années a été très lente dans la couche de 0 à 30 cm et même beaucoup plus lente dans les couches plus profondes des parcelles de déblais., Mais l’activité de la déshydrogénase était nettement plus élevée dans les vieilles parcelles que dans les jeunes. Cependant, le niveau d’activité des sols non perturbés n’a pas été atteint.
pour la caractérisation du butin dans la zone d’extraction de lignite de Niederlausitz (Basse-Lusace) (Région de Cottbus), Katzur et Haubold-Rosar (1996) et Kolk et Hüttl (1996) ont également appliqué des méthodes enzymologiques.
Ces butins sont très acides (pH 1,7-3.,5) en raison de leur teneur en disulfure de fer (pyrite, marcassite), à partir de laquelle l’acide sulfurique est généré par l’altération chimique et bactérienne (Thiobacillus ferrooxydans); leurs décharges restent stériles de végétation pendant des décennies, si elles ne sont pas recouvertes d’une couche de sol cultivable de 100 cm d’épaisseur ou ne sont pas Pour l’amélioration, les dépotoirs sont traités avec de la chaux ou des cendres de lignite riches en base (pour élever le pH à 5,0 dans la couche de 0-45 cm requise pour le reboisement) et avec des engrais minéraux (à raison de 100-150 kg de N, 25-50 kg de P et 100-200 kg de K ha-1)., La chaux ou la cendre doit être incorporée dans le butin à une profondeur de 60 cm, mieux 100 cm. Les engrais sont simplement incorporés dans la couche supérieure de résidus. Ensuite, les dépotoirs améliorés sont plantés d’espèces d’arbres forestiers.
Katzur et Haubold-Rosar (1996) ont constaté que l’activité de la catalase et la respiration induite par le substrat (glucose), déterminées dans les couches superficielles organiques et les couches supérieures des dépotoirs améliorés et reculés par la forêt, étaient plus élevées dans les feuillus que dans les peuplements forestiers de conifères., Par exemple, dans des dépotoirs traités aux cendres sous différents peuplements forestiers d’âges différents, les valeurs de l’activité catalase et de la respiration ont augmenté dans L’ordre suivant: Pinus sylvestris (22 ans) < P. sylvestris (27 ans) < Quercus rubra-Tilia cordata (31 ans) < Populus nigra (29 ans). L’Accumulation de C et de N était également la plus élevée sous le peuplier et la plus faible sous le pin vieux de 22 ans.,
Kolk et Hüttl (1996) ont déterminé l’activité de la phosphatase alcaline dans la couche minérale de 0-10 cm de jeunes décharges (< 5 ans) plantées de clones de peupliers et de saules à croissance rapide (à la mine Welzow-Süd). Les parcelles de butin non recouvertes de sol forestier (à la mine de Reichwalde) servaient de comparaison. Ces parcelles témoins ne contenaient pas de charbon ou seulement de petites quantités de poudre de charbon.,
l’ordre d’activité de la phosphatase alcaline dans les déchets échantillonnés en avril 1996 était le suivant: parcelle témoin ne contenant pas de charbon<parcelle témoin contenant de petites quantités de poudre de charbon< parcelle de peuplier ≈ parcelle de saule.
Il a également été constaté que l’activité de la phosphatase alcaline est un paramètre incomparablement plus sensible pour la caractérisation des résidus que la biomasse microbienne, car la biomasse microbienne dans la couche minérale de 0-10 cm relativement hautement phosphatase active des parcelles de peupliers et de saules n’était pas mesurable, étant très petite.