1. A micromorphological analysis for quantifying structure descriptors in a young constructed Technosol
- Author
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Françoise Watteau, Christophe Schwartz, Nouhou Salifou Jangorzo, Laboratoire Sols et Environnement (LSE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lorraine (UL), Université Dan Dicko Dankoulodo de Maradi, and Université Dan Dicko Dan koulodo de Maradi (UDDM)
- Subjects
biological activity ,Technosol ,microstructure du sol ,analyse d'image ,010502 geochemistry & geophysics ,01 natural sciences ,Lumbricus castaneus ,micropedology ,image analysis ,structure dynamics ,[SDU.STU.AG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Applied geology ,0105 earth and related environmental sciences ,2. Zero hunger ,Physics ,activité biologique du sol ,porosité du sol ,Plant root ,04 agricultural and veterinary sciences ,15. Life on land ,Structural evolution ,Soilinsight® ,13. Climate action ,040103 agronomy & agriculture ,0401 agriculture, forestry, and fisheries ,General Earth and Planetary Sciences ,Humanities ,technosol - Abstract
espanolLa evaluacion de la dinamica estructural del suelo es una de las principales dificultades para analizar o modelar edafogenesis. Los Tecnosuelos construidos son considerados, por definicion, como buenos candidatos para el estudio de la edafogenesis, ya que tanto sus caracteristicas iniciales como las condiciones de implementacion estan controladas. Asi, desarrollamos un enfoque basado en el analisis de imagen de las microestructuras del suelo para especificar la dinamica estructural de un Tecnosuelo construido. Describimos y cuantificamos los descriptores de porosidad y agregacion a microescala en (1) imagenes captadas de un experimento en mesocosmos desarrollado durante 14 meses, mediante la utilizacion de un sistema innovador para la adquisicion automatica de imagenes de alta resolucion (Soilinsight®) y en (2) laminas delgadas muestreadas in situ en una parcela experimental de 1 ha a t0 y t2 (17 meses). La arquitectura del sistema radical de Lupinus albus y el comportamiento de las lombrices (Lumbricus castaneus) introducidas en los mesocosmos fueron descritos gracias al sistema Soilinsight®. Despues de 14 meses, la superficie de los poros es 10 veces mayor en presencia de plantas y macrofauna que en los controles. Si bien la actividad biologica promovio la formacion de los agregados, su dinamica fue irregular. De hecho, la proporcion de agregados vario en funcion de la edad de las raices y de la accion de las lombrices. In situ, el suelo ha sufrido una compactacion progresiva debido a una disminucion significativa del numero de poros > 2000 μm. De la misma forma, tres descriptores de los agregados -numero, area y forma- han sido seleccionados como los indicadores mas significativos de la evolucion de la agregacion del suelo durante las fases tempranas de la edafogenesis. En conclusion, el enfoque basado en la cuantificacion de parametros microestructurales ha permitido la descripcion y monitoreo en 2D de la dinamica estructural del suelo en condiciones de campo y de mesocosmos. Este analisis micromorfologico, combinado con datos de la estructura del suelo en 3D, puede contribuir a la modelacion del impacto de agentes climaticos y biologicos sobre la evolucion estructural de Tecnosuelos durante las primeras fases de la edafogenesis. EnglishEvaluating soil structure dynamics is a major challenge when analysing or modelling pedogenesis. Constructed Technosols are considered, by definition, to be good candi-dates for pedogenetic studies, insofar as their initial characteristics and implementation conditions are controlled. Thus, we developed an approach based on image analysis of soil microstructures in order to specify the struc-ture dynamics of a constructed Technosol. We described and quantified porosity and aggregation descriptors on a microscale (1) from pictures of mesocosms performed during 14 months, using an innovative automatic high-resolution image-acquisition device (Soi-linsight®), and (2) from thin sections sampled in situ in a 1 ha field experiment at t0 and t2 (17 months). Plant root system architecture of Lupinus albus and the behavior of introduced earthworms (Lumbricus castaneus) were described using the Soilinsight® device. After 14 months, the pore surface was 10 times greater in the presence of plants and macrofauna than in the control samples. Although the biological activ-ity promoted the genesis of aggregates, their dynamics were irregular. In fact, the propor-tion of aggregates varied depending on both root age and worm action. In situ, the soil was progressively compacted due to a significant decrease in the number of > 2000 μm pores. In the same way, three aggregate descriptors—number, area and shape—were selected as the most significant indicators of soil aggregation evolution during the early stages of pedogene-sis. In conclusion, this approach, based on the quantification of microstructure parameters, did indeed allow the description and monitor-ing of 2D soil structure dynamics in both field and mesocosms conditions. Completed with 3D soil structure data, this micromorpholog-ical analysis could advantageously contribute to the impact of climatic and biological agents modelling on a structural evolution of Techno-sols during initial pedogenesis.
- Published
- 2019