1. Dynamics of soil organic matter based on new Rock-Eval indices
- Author
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Michaël Aubert, Fabrice Bureau, Luca Trombino, T. Nyilas, Eric P. Verrecchia, Yoann Copard, Guillaume Cailleau, Lauric Cécillon, Remy Albrecht, Thibaud Decaëns, Jean-Robert Disnar, M. Hetényi, Thierry Adatte, David Sebag, Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hydrosciences Montpellier (HSM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Géologie et Paléontologie, Université de Lausanne = University of Lausanne (UNIL), Ecosystèmes montagnards (UR EMGR), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Géopolis Lausanne, DSA/CPTEC, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), Marchés, Organisations, Institutions et Stratégies d'Acteurs (UMR MOISA), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Étude et compréhension de la biodiversité (ECODIV), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU), Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biogéosystèmes Continentaux - UMR7327, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), University of Szeged [Szeged], Department of Earth and Environmental Sciences [Milano], Università degli Studi di Milano-Bicocca = University of Milano-Bicocca (UNIMIB), European Project: 226306,EC:FP7:ENERGY,FP7-ENERGY-2008-FET,CO2SOLSTOCK(2009), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lausanne (UNIL), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Department of Mineralogy, Geochemistry and Petrology, University of Szeged, department of mineralogy, geochemistry and petrology, university of Szeged, Università degli Studi di Milano-Bicocca [Milano] (UNIMIB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,Soil Science ,Mineralogy ,Soil science ,01 natural sciences ,Sedimentary organic matter ,Charcoal ,0105 earth and related environmental sciences ,Soil organic matter ,Decomposition ,Pedogenesis ,Chemistry ,Rock-Eval pyrolysis ,04 agricultural and veterinary sciences ,15. Life on land ,Stabilization ,Geochemistry ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,visual_art ,Soil water ,040103 agronomy & agriculture ,visual_art.visual_art_medium ,0401 agriculture, forestry, and fisheries ,Soil horizon ,Pyrolysis - Abstract
[Departement_IRSTEA]Territoires [TR1_IRSTEA]SEDYVIN; International audience; This paper aims to develop a new approach to interpret soil organic matter (SOM) dynamics from Rock-Eval pyrolysis. Rock-Eval standard parameters (TpS2, HI, OI) are limited when applied to SOM, as they were defined for tracking the origin of sedimentary organic matter (i.e. terrestrial vs aquatic and lacustrine vs marine). This study proposes new Rock Eval based indices, projected on a new diagram plotting > 1300 samples, including litter and soil horizons, pure compounds and organic material. These new parameters reflect the thermal stability of SOM rather than its bulk chemistry. Their calculations are based on the contribution of four different areas (A1 to A4) integrated below the S2 pyrogram (amounts of released hydrocarbon compounds during the pyrolysis step). Results demonstrate that the relative values of A1 to A4 parameters can be used to survey the evolution of SOM during pedogenesis. These Rock-Eval parameters revealed a consistent thermal differentiation of SOM with depth, from thermally labile biogenic SOM in soil organic horizons to thermally stable mineral-associated SOM compounds in organo-mineral and mineral soil horizons, indicating a pedogenetic stabilization of SOM. Finally, newly defined I- and R-indices integrate the respective parts of A1 to A4 parameters into SOM dynamics, the I-index emphasizing the degree of transformation of the immature organic fraction (related to SOM stabilization), the R-index highlighting the contribution of the most refractory fraction or persistent SOM (related to pedogenic and inherited contributions). Analyses of a wide range of soils and reference samples (cellulose, lignin, humic substances, lignite, charcoal, coal, etc.) allow end-members as well as particular trends (humic, spodic, inherited) to be drawn. Specific examples are provided in order to illustrate some applications and uses for this new Rock-Eval based I/R diagram, from the study of grain size fractions to the evolution of SOM in soil chronosequences.
- Published
- 2016
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