Caractérisation de la dynamique du carbone et de l'azote pendant le compostage et dans les sols amendés au compost au moyen de la technique de la teneur isotopique naturelle en 13C et en 15N

D. H. Lynch^a, R. P. Voroney^b et P. R. Warman^c

Résumé
La séparation isotopique au moment du compostage pourrait produire des matières organiques dont la signature en d13C et en d15N serait plus homogène, ce qui permettrait d'en étudier le sort dans les sols. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons contrôlé le contenu en C, N, d13C et d15N pendant les neuf mois qu'a duré le compostage couvert (thermophile; > 40 °C) d'ensilage de maïs.

La teneur en carbone a diminué de 83,3 %, passant de 10,34 à 1,73 g / (g cendre)¹, pendant le compostage. Les pertes d'azote ont compté pour 28,4 % du contenu azotique initial. La teneur en d13C du compost s'est légèrement étiolée et s'est uniformisée de plus en plus (–12,8 ± 0,6 ‰ à –14,1 ± 0,0 ‰) avec le compostage. La teneur en d15N (0,3 ± 1,3 ‰ à 8,2 ± 0,4 ‰) a augmenté avec une variation isotopique réduite similaire. 

Nous avons par la suite examiné le sort du carbone et de l'azote dans différents composts de sols. Nous avons caractérisé la teneur en C, N, d13C et d15N dans un sol intégral (0 à 5 cm), à fraction légère (< 1,7 g / cm³) et lourde (> 1,7 g / cm³), et à particules de tailles diverses (250 à 2 000 µm; 53 à 250 µm et < 53 µm). Les mesures ont été prises un an et deux ans après l'application en surface de compost de maïs d'ensilage (CME) de compost de fumier d'étable (CFE), de compost à base de boues résiduaires (CBR) et de compost additionné de purin d'étable (PE) sur un sol de prairie tempérée (C3). Les valeurs d'application de d13C et de C (mg / ha¹) étaient  : -27,3 ‰; 2,9 (PE), -26,6 ‰; 10,0 (CFE), -25,9 ‰; 10,9 (CBR) et -14,0 ‰; 4,6 et 9,2 (CME). La valeur de d13C dans le sol non amendé affichait une variabilité spatiale (-28,0 ‰ ± 0,2; n=96) et temporelle peu importante.

Tous les composts C4 (CME) et C3 (CFE et CBR), à l'exception du fumier C3 (FE) ont entraîné une modification importante au chapitre du d13C et du d15N dans le sol en vrac. Les estimations relatives à la rétention de carbone dans le sol provenant du compost étaient moins sensibles que celles obtenues au moyen des techniques de teneur isotopique en carbone. Un et deux ans après l'application, respectivement 95 % et 89 % (CME), 75 % et 63 % (CBR) et 88 % et 44 % (CFE) du carbone provenant du compost appliqué était toujours présent, la majorité se trouvant dans les matières particulaires (> 53 µm) et les fractions légères. Cependant, le compost C4 (CME) était facilement détectable (12 % du C de compost encore présent) dans les fractions minérales (< 53 µm). L'azote enrichi de d15N dans le compost vient étayer l'interprétation faite des données sur le d13C.

Nous pouvons conclure que les composts sont particulièrement récalcitrants lors de l'entreposage prolongé de C dans les fractions de sol non minérales. La sensibilité des techniques de teneur isotopique naturelle des traceurs pour caractériser le leur sort dans le sol augmente avec le compostage, alors que le carbone isotopique développe une signature plus homogène, emn plus des quantités relativement importantes de carbone stable appliqués au moyen de composts. 

Rapport complet

^aDépartement de phytologie et de biologie, Collège d'agriculture de la Nouvelle-Écosse (CANÉ)
C.P. 550, Truro (N.-É.) Canada B2N 5E3

^bDep. of Land Resource Science, Univ. of Guelph, Guelph, Ontario, Canada N1G 2W1

^cDep. of Environmental Science, NSAC, P.O. Box 550, Truro, Nova Scotia, Canada B2N 5E3.

Correspondance
D. H. Lynch
Téléphone : (902) 893-7621
Télécopieur : (902) 896-7095
Courriel : dlynch@nsac.ca

(Soil Biology and Biochemistry, sous presse)