Element mobility in function of aerobic and anaerobic conditions in a rice ecosystem in Camargue
Mobilité des éléments selon les alternances aérobie-anaérobie dans un écosystème rizicole en Camargue
Résumé
In natural or cultivated soils from wet areas, the oxido-reductive conditions influence the mechanisms of element mobilisation or immobilisation. The mobility of elements is studied in paddy soils in Camargue. Soils are originally constituted of sediments which filled a Rhône paleochannel. Processes controlling the soil solution are analysed through continuously in situ recordings of physicochemical parameters. The impact of aerobic-anaerobic alternances, linked to annual irrigation cycle or to stormy precipitations, is studied at high frequency both in ground waters and in irrigation waters. In the waterlogged soil area, these perturbations generate mineral precipitation or dissolution. Thirty years of irrigation are enough for the annual dynamics to create an enriched horizon containing an oxido-reduction front. A year without irrigation initiates the dissolution of neoformed carbonates and oxides phases from this horizon. In the cultivated horizon, silicon, iron and lead are submitted to seasonal fluctuations linked to reductive conditions and plant activity. The amounts of dissolved iron, manganese and magnesium in waters are not controlled by known mineralogical phases. The acidification at pH 4 during the fourteen days of the pre-reproductive period allows the supply of nutrients from the dissolution of solid phases. Poor-crystallized clays and phytoliths are dissolved and provide silicon to rice.
Les variations des conditions d'oxydo-réduction dans les sols des zones humides, cultivés ou en friche, influent sur les mécanismes de mobilisation et d'immobilisation des éléments chimiques. La mobilité des éléments est étudiée dans des rizières de Camargue, dont les sols sont issus du comblement récent d'un paléochenal du Rhône. Les processus qui régissent les eaux de nappe sont déterminés à partir d'une acquisition en continu in situ des paramètres physico-chimiques. L'impact des alternances aérobie-anaérobie, liées au cycle annuel d'irrigation ou à des pluies orageuses, est analysé à haute fréquence dans les eaux de la nappe et de la lame de submersion. Dans la zone saturée du sol, en profondeur, ces perturbations engendrent précipitation et dissolution de phases minérales. Trente années d'irrigation ont suffi pour que la dynamique annuelle génère la création d'un horizon d'accumulation, contenant un front d'oxydo-réduction. Pendant une année sans irrigation, la dissolution des phases néoformées, carbonates et oxydes, de cet horizon, est amorcée. Dans l'horizon submergé de la rizière, silice, fer et plomb sont soumis à des fluctuations saisonnières, liées aux conditions réductrices et à l'activité du riz. Les teneurs en fer, manganèse et magnésium des eaux ne sont pas contrôlées par les phases minéralogiques connues. L'acidification à pH 4 par le riz pendant les quatorze jours de la phase de pré-reproduction fournit des éléments nutritifs à partir de la dissolution de phases solides. Les argiles mal cristallisées et les phytolithes sont altérés pour fournir du silicium à la plante.