Monitoring Pedogenic Inorganic Carbon Accumulation Due to Weathering of Amended Silicate Minerals in Agricultural Soils.

Résumé

La méthode de vérification décrite ici est adaptable pour surveiller la séquestration du carbone inorganique pédogène dans divers sols agricoles amendés avec des roches contenant du silicate métallique alcalino-terreux, telles que la wollastonite, le basalte et l’olivine. Ce type de validation est essentiel pour les programmes de crédits de carbone, qui peuvent bénéficier aux agriculteurs qui séquestrent le carbone dans leurs champs.

Résumé

La présente étude vise à démontrer une procédure systématique de surveillance du carbone inorganique induit par l’altération accrue des roches comminutées dans les sols agricoles. À cette fin, les échantillons de sol de carotte prélevés à différentes profondeurs (y compris des profils de 0 à 15 cm, 15 à 30 cm et de 30 à 60 cm) sont prélevés dans un champ agricole dont la couche arable a déjà été enrichie d’un silicate métallique alcalino-terreux contenant un minéral (comme la wollastonite). Après le transport au laboratoire, les échantillons de sol sont séchés à l’air et tamisés. Ensuite, la teneur en carbone inorganique des échantillons est déterminée par une méthode volumétrique appelée calcimétrie. Les résultats représentatifs présentés ici ont montré cinq incréments de carbone inorganique dans les sols amendés avec le ca-silicate par rapport aux sols témoins. Ce changement de composition s’est accompagné de plus de 1 unité d’augmentation du pH dans les sols amendés, ce qui implique une dissolution élevée du silicate. Les analyses minéralogiques et morphologiques, ainsi que la composition élémentaire, corroborent davantage l’augmentation de la teneur en carbone inorganique des sols amendés par silicate. Les méthodes d’échantillonnage et d’analyse présentées dans cette étude peuvent être adoptées par les chercheurs et les professionnels qui cherchent à retracer les changements de carbone inorganique pédogène dans les sols et les sous-sols, y compris ceux modifiés avec d’autres roches silicatées appropriées telles que le basalte et l’olivine. Ces méthodes peuvent également être exploitées comme outils de vérification de la séquestration du carbone inorganique dans le sol par des entités privées et gouvernementales afin de certifier et d’attribuer des crédits de carbone.

Introduction

Le CO₂ est un gaz à effet de serre (GES) majeur et sa concentration dans l’atmosphère ne cesse d’augmenter. La moyenne mondiale préindustrielle du CO₂ était d’environ 315 parties par million (ppm), et en avril 2020, la concentration atmosphérique de CO₂ a augmenté à plus de 416 ppm, provoquant ainsi un réchauffement climatique¹. Par conséquent, il est essentiel de réduire la concentration de ce GES qui emprisonne la chaleur dans l’atmosphère. Socolow² a suggéré que pour stabiliser la concentration de CO₂ atmosphérique à 500 ppm d’ici 2070, neuf « coins de stabilisation » seront....

Protocole

1. Méthode d’échantillonnage du sol et collecte des carottes

1. Divisez la zone d’intérêt des terres agricoles cartographiées et délimitées en différentes parcelles en fonction de l’altitude des terres, du rendement historique des cultures et/ou de la stratégie de gestion des terres. Déterminer le nivellement de chaque placette à l’aide d’un récepteur GPS, classer le rendement des cultures en fonction des enregistrements agricoles historiques (inférieur à la moyenne, moyen, supérieur à la moyenne) et de la stratégie de gestion des terres utilisée pour chaque parcelle (types d’amendements du sol utilisés, le cas échéant). Placez les drapeaux aux limites de chaqu....

Résultats

La teneur en CSIC des sols peut être déterminée à l’aide de diverses méthodes, y compris un analyseur de carbone automatisé ou un calcimètre. L’analyseur automatisé de carbone pour la détermination du carbone total du sol mesure la pression de CO₂ accumulée dans un récipient fermé³⁰. En calcimétrie, le volume évolué de CO₂ libéré après acidification, généralement par l’ajout d’acide HCl concentré, de l’échantillon contenant du carbonate est me.......

Discussion

Étant donné qu’il est habituellement difficile de prélever des échantillons dans des champs agricoles fertilisés, il est suggéré de prélever des échantillons avant l’épatée d’éléments nutritifs. Il est également conseillé d’éviter de prélever des échantillons dans des champs gelés. La profondeur d’échantillonnage peut varier selon les zones en fonction de la facilité d’échantillonnage sur le profil vertical et de la profondeur de la nappe phréatique. Le dispositif d’échantillonnage du sol choisi dépend de la structure du.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Échelle analytique	Sartorius	Quintix 224-S1	Quatre décimales.
Calcimètre	Eijkelkamp	Modèle 08.53	Pour déterminer le pourcentage en poids de CaCO3-équivalent dans l’échantillon.
Armoire de séchage/four à moufle	Thermo Scientific	F48055-60	50° ; C ou 103 ± ; 2&°C.
HCl	Fisher Scientific	A144S-500	Qualité réactif (36,5 %-38,0 %).
HNO3	Fisher Scientific	T003090500	Grade d’analyse des métaux traces (69,0 %-70,0 %)
Spectromètre de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS)	PerkinElmer	NexION	Pour déterminer la concentration de Ca dans le sol digéré par micro-ondes.
Digesteur à micro-ondes	PerkinElmer	Titan	Pour digérer les sols concentrés en HNO3.
PH-mètre	Oakton	700	Étalonné avec des solutions étalons avant chaque série de mesures ; température corrigée à 25 °C.
Microscope électronique à balayage - Spectroscope à dispersion d’énergie (MEB-EDS)	Oxford	X-Max20 SSD	Pour déterminer la morphologie des particules du sol.
Tamis secoueur	Retsch	AS-200	Pour le fractionnement du sol.
Échantillonneur de sol à tarière	Eijkelkamp	01-16	Profondeurs jusqu’à 700 cm.
Échantillonneur de sonde de sol Dakota	JMC	PN139	Profondeurs jusqu’à 100 cm.
Échantillonneur de sonde de sol	JMC	PN031	Profondeurs jusqu’à 30 cm.
Humidimètre de sol	Extech	MO750	Mesurez la teneur en humidité jusqu’à 50 %
Spectroscope à fluorescence X dispersive de longueur d’onde (WDXRF)	Malvern Panalytical	Zetium	Pour caractériser la composition élémentaire du sol.
Analyseur de diffraction des rayons X (XRD)	Empyrean	panalytique	Pour caractériser les propriétés minéralogiques du sol.