Materiał organiczny

Materii organicznej (OM) jest materiałem przez istot żywych ( roślin , zwierząt , grzybów i innych urządzeń do rozkładu w tym mikroorganizmy ).

Materia organiczna tworzy ich tkanki (łodyga, skorupa, mięśnie itp.). Stanowi żywą i martwą biomasę ( nekromasę ) w cyklu rozkładu/biosyntezy, w którym część tego materiału jest skamieniała (węgiel, ropa, gaz), mineralizowana lub poddawana recyklingowi  (in) w ekosystemach i agroekosystemach.

To z niego pochodzi kolor herbaciany ( kwasy humusowe ) wody płynącej w lasach lub torfowiskach oraz czarny kolor gleb bogatych w próchnicę lub niektóre osady bardzo bogate w materię organiczną.

Poprzez kompleksy gliniasto-humusowe odgrywa ważną rolę w konsystencji i stabilności gleb. Może być lokalnie skoncentrowany w osadach i mulistym rdzeniu estuariów, o szczególnym zachowaniu i ewolucji biochemicznej, w szczególności podczas przejścia z wody słodkiej do słonej. Poprawa zawartości węgla w glebie poprawia jej żyzność.

Specyfika

Materia organiczna różni się od reszty materii -  mineralnej  - na kilka sposobów: niewielki udział we wszechświecie; centralną rolę odgrywaną przez węgiel  ; szybka ewolucja w cyklach, szczególnie w ekosystemach, gdzie przechodzi przez etapy rozkładu.

Ilość

Wciąż trudno jest oszacować całkowitą masę węgla organicznego w glebach. Uważa się, że węgiel glebowy znajduje się głównie w tropikach i subtropikach, gdzie oszacowano (z grubsza, w latach 90.), że masa ta wynosi 1,22 × 10 18  g . Dla całego świata masa ta szacowana jest na 2,456 × 10 18  g , czyli ponad trzykrotnie więcej niż masa wszystkich materiałów organicznych znajdujących się nad powierzchnią Ziemi (w postaci drzew, innych roślin, głównie drobnoustrojów, planktonu i mikrobów). -organizmy). Zarządzanie węglem w glebie ma zatem ogromne znaczenie dla poziomu atmosferycznego CO2.

Żywa materia organiczna stanowi niewielki ułamek całego węgla planetarnego pochodzenia organicznego, ponieważ kopalny węgiel organiczny (gaz, ropa naftowa, węgiel) ma masę oszacowaną na 4 × 10 18  g .

Według Novotnego i in. (2009) węgiel jest magazynowany w glebie w sposób ciągły w ilości około 5,67 × 10 16  g/rok , pochodzący z martwych liści, martwego drewna, zwłok i odchodów zwierzęcych. Natomiast emisje dwutlenku węgla szacuje się na 5,50 × 10 16  g/rok .

Znaki chemiczne

Z punktu widzenia chemii , cechą materii organicznej jest zorganizowanie się z wody i materii węglowej , jej właściwości w połączeniu z nielicznymi pierwiastkami, z którymi obficie kojarzy się w przyrodzie ( wodór , tlen , azot itp.). Chemii organicznej i biochemii , zostały opracowane przez uwzględnieniem wielu z tych związków organicznych o właściwościach i zachowaniu określonych w porównaniu z chemii nieorganicznej . Organiczny charakter substancji, czy nie, jest zatem zasadniczym wyróżnieniem chemika , przed jakimkolwiek innym badaniem, wiele procesów i technologii chemicznych znacznie się różni w zależności od tego kryterium.

Zwłaszcza z ropy naftowej , węgla czy gazu chemia umożliwia tworzenie   nieznanych w przyrodzie „ związków organicznych ”. Jednak w przypadku tego sztucznego charakteru związki nie są zwykle częścią materii organicznej, niektóre jak tworzywa sztuczne, które nie są bardzo biodegradowalne, inne mogą szkodzić naturalnym cyklom biomasy.

Znaki ekologiczne

Z globalnego punktu widzenia materia organiczna to „materia żywa” ( biomasa ) lub taka, która była i stała się nekromasą . Z tego punktu widzenia im więcej materii organicznej, tym życie wydaje się bardziej intensywne lub natura wydaje się obecna i zróżnicowana w różnych ekosystemach, w których każdy żywy organizm ma swoje miejsce przed śmiercią i rozkładem.

Na określonych obszarach geograficznych podejście biologiczne do materii organicznej odbywa się poprzez inwentaryzację występujących gatunków roślin i zwierząt, czyli ich bioróżnorodności . Fauna odgrywa ważną rolę w tworzeniu, dyspersji i jakości materii organicznej w glebie.

W ograniczonym, ale użytecznym podejściu do człowieka, materia organiczna jest postrzegana w danym miejscu jako zasób lub potencjał do wytwarzania różnych organizmów, na przykład jako część gleby, która ją użyźnia , lub którą można poddać recyklingowi , umieszczając ją na kompost lub źródło biogazu .

Żywe istoty składające się głównie z wody (90% rośliny , 65% człowieka), materii organicznej – z wyłączeniem wody – stanowią niewielki procent masy organizmów, ale duża część materii wysycha np. po odwodnieniu .

Czasami dokonuje się rozróżnienia między naturalną materią organiczną a materią pochodzenia antropogenicznego; człowiek poprzez swoje działania bardzo zmodyfikował cykl materii organicznej.

Biodegradowalność i cykl

W naukach o środowisku materia organiczna kojarzona jest głównie ze stanem rozkładu , który następuje po śmierci organizmu i powoduje wejście w nowe cykle. Z tego punktu widzenia syntetyczne związki organiczne, takie jak tworzywa sztuczne, generalnie nie ulegają biodegradacji (do tego stopnia, że ​​są uważane za zanieczyszczenia , ich cykl rozkładu jest zbyt wolny, aby pozytywnie uczestniczyć w ekosystemach, a ich barwniki lub dodatki mogą negatywnie zakłócić funkcjonowanie ekosystemów).

Czynniki kontrolujące tempo rozkładu materii organicznej

Praca rozkładu jest wykonywana przez bakterie, grzyby, nicienie i inne organizmy nekrofagiczne , koprofagiczne lub rozkładające się .

Ogólnie rzecz biorąc, istnieją trzy rodzaje czynników, które mogą mieć wpływ na szybkość i jakość rozkładu:

Pedologia

Materia organiczna gleby reprezentuje wszystkie organiczne składniki gleb. Ma on przede wszystkim pochodzenia roślinnego (liści, drewno, korzenie roślin w lasach lub łąk, pozostałości roślin, obornika , kompostu , torfu ,  etc. ), bakteryjnego lub zwierzęcego (zwłok gleby fauny ). Złożona głównie z węgla, ta materia organiczna stanowi ważny rezerwuar węgla w skali planety (około trzykrotność ilości C, która występuje w atmosferze w postaci CO 2). W glebie materia organiczna pełni wiele funkcji (dostarczanie roślinom składników mineralnych odżywczych, zatrzymywanie wody, agregacja cząstek gleby, pożywienie dla wielu organizmów żyjących w glebie  itp .).

Obiegi wodne

W wodach rzek i oceanów materia organiczna występuje w kilku formach:

Obecność materii organicznej jest bardzo ważna z punktu widzenia jakości wody. Szczególnie decydująca jest biodegradowalność materii organicznej. Biologiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT) odzwierciedla biodegradacji zanieczyszczeń organicznych w wodzie, gdyż drobnoustroje są chętnie materii organicznej. Przy określaniu chemicznego zapotrzebowania tlenu (COD) bierze się pod uwagę rozpuszczoną materię organiczną, niezależnie od tego, czy jest ona biodegradowalna, czy nie.

Cykle węglowe

Gleby i osady zawierają większość niedawnej nekromasy i dlatego odgrywają ważną rolę jako pochłaniacze dwutlenku węgla . Tak więc, według Ademe, we Francji gleby rolne i leśne (na około 80% terytorium) pochłaniają obecnie 4 do 5  Gt węgla (15 do 18  Gt CO 2 ).), z czego prawie jedna trzecia w biomasie (głównie drzewa) i ponad dwie trzecie w glebie, a każda dodatnia lub ujemna zmienność tego stada wpływa na krajową emisję gazów cieplarnianych (GHG), szacowaną na  0,5 Gt CO 2 eq / rok (wartość z 2011 r.).

Gospodarka

Rolnictwo i gleby

Materia organiczna jest głównym rezerwuarem biodostępnego węgla w glebie (jeden z wyznaczników i jeden ze wskaźników jej żyzności i fizycznej spójności (poprzez tworzenie związków organiczno-mineralnych, „kompleks gliniasto-humusowy”)); głównym wyznacznikiem zdolności gleb do produkcji żywności i materiałów oraz do świadczenia innych usług ekosystemowych, takich jak regulacja klimatu i mikroklimatu, obieg wody lub jakość gleby .

Z pewnego punktu widzenia rolnictwo to zestaw technik agroekologicznych służących do wzbogacania i rozwoju materii organicznej w glebie. Jej wydajność jest zwiększona poprzez włączenie substancji organicznej ( kompost , obornik , zawiesiny , gnojówki ,  itp ). Interesujące związki chemiczne, takie jak azot i fosfor , obecne w materii organicznej, są powoli uwalniane z korzyścią dla uprawy, która powoli rozkłada tę materię przygotowaną w postaci i wprowadzoną do gleby jako nawozy .

Pomiary, raporty, kartografia

Od lat czterdziestych rolnicy dostrzegali znaczenie stosunku C/N i dokonywali pierwszych ocen materii organicznej w glebie. Opracowano mapy krajobrazu glebowego ( np.: miejskie mapowanie zawartości materii organicznej w glebach bretońskich ).

Niektóre ze sposobów dalszego badania dynamiki i kinetyki materii organicznej w glebach obejmują:

Zużycie energii

Do wiązania węgiel-węgiel są bogate w energię . Spalania związków organicznych uwalnia tę energię w postaci ciepła i może być wykorzystywane do różnych potrzeb: ogrzewanie , transportu .

Na dnie jezior, lagun, zasolonych lagun i mórz oraz na krawędziach szelfu kontynentalnego materia organiczna ewoluuje fizycznie i chemicznie po sedymentacji; jest więc źródłem kopalnych zasobów energetycznych powstałych w wyniku ich rozkładu od momentu pojawienia się życia:

Niejednoznaczność pojęcia materii organicznej

Materia organiczna niekoniecznie jest tworzona przez żywe organizmy, a żywe organizmy nie polegają wyłącznie na niej. Na przykład muszla małża, mimo że jest wytworem żywego organizmu, nie może zostać rozbita – przede wszystkim ze względu na brak cząsteczek organicznych. Kontrprzykładem jest mocznik , substancja organiczna, którą można syntetyzować bez uciekania się do aktywności biologicznej.

Korelacja między organizmem „organicznym” a żywym wywodzi się z porzuconej obecnie idei naukowej witalizmu , która przypisywała życiu szczególną siłę, która jako jedyna dawała mu moc tworzenia substancji organicznych. Synteza mocznika przez Friedricha Wöhlera w 1828 r. była pierwszym zakwestionowaniem tej teorii przed współczesną mikrobiologią.

Bibliografia

  1. Bissonnais, Y. i Arrouays, D. Stabilność kruszywa oraz ocena stanu gleby i skorupy Erodowalność II. Zastosowanie do gleb humusowo-gliniastych o różnej zawartości węgla organicznego , European Journal of Soil Science , 1997, 48 (1), 39-48, streszczenie: [1]
  2. Guerif J., Royère J. i Grison D., Wytrzymałość na rozciąganie kruszyw ziemnych: wpływ tekstury, materii organicznej i zawartości wody , Agronomie , 1988, 8 (5), 379-386.
  3. Etcheber, H., Biogeochemia materii organicznej w środowisku przyujściowym: zachowanie, równowaga, właściwości . Sprawa Żyrondy (rozprawa doktorska), 1983.
  4. Saliot, A., Lorre, A., Marty, JC, Scribe, P., Tronczyński, J., Meybeck, M.,… i Somville, M., Biogeochemia materii organicznej w środowiskach przyujściowych: strategie pobierania próbek i opracowane badania w Loire (Francja) , Oceanologica Acta , 1984, 7 (2), 191-207
  5. Lin, RG, Badanie potencjału degradacji cząstek organicznych w przejściu słodkowodnym i słonowodnym: przypadek ujścia rzeki Gironde , 1988 (rozprawa doktorska)
  6. Novotny, EH, Bonagamba, TJ, de Azevedo, ER i Hayes, MHB (2009). Charakterystyka jądrowego rezonansu magnetycznego 13 C kwasów huminowych ekstrahowanych z amazońskich ciemnych ziem (Terra Preta De Índio) . W Amazonian Dark Earths: Wim Wima Sombroeka (s. 373-391). Springera, Dordrecht.
  7. Sombroek WG, Nachtergaele FO, Hebel A (1993) Ilości, dynamika i sekwestracja węgla w glebach tropikalnych i subtropikalnych . Ambio 22: 417–426
  8. Batjes NH (1996) Całkowity węgiel i azot w glebach świata . Eur J Gleba Sci 47: 151-163
  9. Falkowski P, Scholes RJ, Boyle E, Canadell J, Canfield D, Elser J, Gruber N, Hibbard K, Hogberg P, Linder S, Mackenzie FT, Moore B, Pedersen T, Rosenthal Y, Seitzinger S, Smetacek V, Steffen W (2000) Globalny obieg węgla: Test naszej wiedzy o Ziemi jako systemie. Nauka 290: 291–296
  10. Janzen HH (2004) Obieg węgla w systemach ziemskich – perspektywa gleboznawcza . Rolniczy ekosystem około 104: 399–417
  11. Bouché, MB, Działanie fauny na stany materii organicznej w ekosystemach. Biodegradacja i humifikacja , sprawozdanie z konferencji międzynarodowej, 1975.
  12. Labanowski, J., Naturalna i antropogeniczna materia organiczna: ku lepszemu zrozumieniu jej reaktywności i jej charakteryzacji (rozprawa doktorska, Limoges), 2004.
  13. Rougon, D., Rougon, C., Trichet, J. i Levieux, J., Wzbogacenie materii organicznej gleby Sahelu w Nigrze przez owady koprofagiczne (Coleoptera, Scarabaeidae) . Implikacje agronomiczne, Revue d'Écologie et de Biologie du Sol , 1988, 25 (4), 413-434 ( podsumowanie ).
  14. Ademe, Węgiel organiczny w glebie: energia agroekologii, rozwiązanie dla klimatu i podsumowanie , lipiec 2014, 26  s.
  15. Feller, C., Materia organiczna gleby: wskaźnik żyzności: zastosowanie na obszarach Sahelu i Sudanu , Rolnictwo i rozwój , 1995, (8), 35-41. Podsumowanie: [2]
  16. Hénin, S. i Dupuis, M., Test równowagi materii organicznej w glebie . W Rocznikach Agronomicznych , 1945, t.  15, n o  jeden.
  17. Walter, C., Bouedo, T. i Aurousseau, P., Miejskie mapowanie zawartości materii organicznej w glebach bretońskich i analiza ich ewolucji czasowej w latach 1980-1995 , raport końcowy, Rada Regionalna Bretanii-Agencji Loire-Bretagne, 1995 .
  18. C. Cerri, C. Feller, J. Balesdent, R. Victoria i A. Plenecassagne, Zastosowanie naturalnego śledzenia izotopowego w 13C, do badania dynamiki materii organicznej w glebach , Relacje - sprawozdania sesje Akademii Nauk. Seria 2, Mechanika-fizyka, chemia, nauki o wszechświecie, nauki o Ziemi, 1985, 300 (9), 423-428.
  19. Feller, C., Metoda frakcjonowania granulometrycznego glebowej materii organicznej , Cah. Orstom, ser. Pedol., 1979, 17, 339-346.
  20. Caratini, C., Bellet, J. i Tissot, C., Mikroskopowe badanie materii organicznej: palinologia i palinofacja . Arnould M., Pelet R. Orgon, 1979, 215-265.
  21. Mariotti, A., Węgiel 13 w obfitości naturalnej, wskaźnik dynamiki materii organicznej gleby i ewolucji paleośrodowisk kontynentalnych . Cah. Orstom, ser. Pedol., 1991, 26, 299-313.
  22. Mounier, S., Patel, N., Quilici, L., Benaim, J.-Y. i Benamou, C., „Fluorescencja 3D rozpuszczonej materii organicznej Amazonki” ( Trójwymiarowa fluorescencja rozpuszczonej węgiel organiczny w Amazonii ) , Water Research , 1999, 33 (6), 1523-1533 ( podsumowanie )
  23. Standard: prNF XP U44-162
  24. XP U 44-162 standard
  25. (norma ISMO - XP U 44-162, grudzień 2009)
  26. Nduwamungu, C. (2006) Stabilność biologiczna i zdolność buforowania organicznych polepszaczy gleby i nawozów
  27. Kenig, F., Sedymentacja, dystrybucja i diageneza materii organicznej w środowisku węglanu nadsolnego, system laguny-sabkha Abu Dhabi (ZEA) (rozprawa doktorska), Notatka Inist-CNRS , 1991
  28. Buscail, R., Cykl węgla na marginesie kontynentu: biogeochemiczne aspekty transferu materii organicznej na styku woda-osad (rozprawa doktorska), Inist-CNRS Notice ), 1991

Załączniki

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne

Bibliografia