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Quantification of vertical solid matter transfers in soils during pedogenesis by a multi-tracer approach

Authors :
Marianna Jagercikova
Didier Bourlès
Christine Hatté
Olivier Evrard
Jérôme Balesdent
Sophie Cornu
Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Unité de recherche Géochimie des Sols et des Eaux (URGSE)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE)
Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Géochrononologie Traceurs Archéométrie (GEOTRAC)
Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
Géochimie Des Impacts (GEDI)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
French National Research Agency (ANR) [ANR-10-BLANC-605]
French National Institute for Agricultural Research (INRA)
INSU/CNRS
ANR through the 'Projets thematiques d'excellence' program for the 'Equipements d'excellence' ASTER-CEREGE action [ANR-10-EQPX-24-1]
IRD
CEA
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Journal of Soils and Sediments, Journal of Soils and Sediments, Springer Verlag, 2017, 17 (2), pp.408-422. ⟨10.1007/s11368-016-1560-9⟩, Journal of Soils and Sediments, 2017, 17 (2), pp.408-422. ⟨10.1007/s11368-016-1560-9⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; Purpose: Vertical transfer of solid matter in soils (bioturbation and translocation) is responsible for changes in soil properties over time through the redistribution of most of the soil constituents with depth. Such transfers are, however, still poorly quantified.Materials and methods: In this study, we examine matter transfer in four eutric Luvisols through an isotopic approach based on 137Cs, 210Pb(xs), and meteoric 10Be. These isotopes differ with respect to chemical behavior, input histories, and half-lives, which allows us to explore a large time range. Their vertical distributions were modeled by a diffusion-advection equation with depth-dependent parameters. We estimated a set of advection and diffusion coefficients able to simulate all isotope depth distributions and validated the resulting model by comparing the depth distribution of organic carbon (including 12/13C and 14C isotopes) and of the 0–2-μm particles with the data.Results and discussion: We showed that (i) the model satisfactorily reproduces the organic carbon, 13C, and 14C depth distributions, indicating that organic carbon content and age can be explained by transport without invoking depth-dependent decay rates; (ii) translocation partly explains the 0–2-μm particle accumulation in the Bt horizon; and (iii) estimates of diffusion coefficients that quantify the soil mixing rate by bioturbation are significantly higher for the studied plots than those obtained by ecological studies.Conclusions: This study presents a model capable of satisfactorily reproducing the isotopic profiles of several tracers and simulating the distribution of organic carbon and the translocation of 0–2-μm particles.

Details

Language :
English
ISSN :
14390108 and 16147480
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Soils and Sediments, Journal of Soils and Sediments, Springer Verlag, 2017, 17 (2), pp.408-422. ⟨10.1007/s11368-016-1560-9⟩, Journal of Soils and Sediments, 2017, 17 (2), pp.408-422. ⟨10.1007/s11368-016-1560-9⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....063e5d8edfbf149d9bf283c200d8d5cb
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s11368-016-1560-9⟩