Materiale organico

La materia organica (OM) è il materiale prodotto dagli esseri viventi ( piante , animali , funghi e altri decompositori compresi i microrganismi ).

La materia organica costituisce i loro tessuti (stelo, conchiglia, muscoli, ecc.). Costituisce biomassa viva e morta ( necromassa ) all'interno di un ciclo di decomposizione/biosintesi in cui parte di questo materiale è fossilizzato (carbone, petrolio, gas), mineralizzato o riciclato  (in) in ecosistemi e agro-ecosistemi.

È all'origine del colore del tè ( acidi umici ) dell'acqua che scorre nei boschi o delle torbiere , e del colore nero dei suoli ricchi di humus o di alcuni sedimenti molto ricchi di materia organica.

Attraverso complessi argillosi-umici, svolge un ruolo importante nella consistenza e stabilità dei terreni. Può essere localmente concentrato nei sedimenti e nel nucleo fangoso degli estuari, con un comportamento ed evoluzione biochimica particolare, in particolare durante il passaggio dall'acqua dolce all'acqua salata. Migliorare il livello di carbonio di un suolo ne migliora la fertilità.

Specificità

La materia organica si distingue dal resto della materia -  minerale  - in diversi modi: una piccola proporzione nell'universo; il ruolo centrale svolto dal carbonio  ; rapida evoluzione all'interno dei cicli, in particolare negli ecosistemi dove attraversa fasi di decomposizione.

Quantità

È ancora difficile stimare la massa totale di carbonio organico nei suoli. Si ritiene che il carbonio nel suolo si trovi principalmente nei tropici e subtropicali dove è stato stimato (molto approssimativamente, negli anni '90) che questa massa sia compresa tra 1,22 × 10 18  g . Per il mondo intero, questa massa è stimata in 2,456 × 10 18  g , che è più di tre volte la massa di tutti i materiali organici situati al di sopra della superficie terrestre (sotto forma di alberi, altre piante, principalmente microbi, plancton e micro -organismi). La gestione del carbonio nel suolo ha quindi una grande importanza sul livello di CO2 atmosferica.

La materia organica vivente costituisce una minuscola frazione di tutto il carbonio planetario di origine organica, poiché il carbonio organico fossile (gas, petrolio, carbone) ha una massa che è stata stimata in 4 × 10 18  g .

Secondo Novotny & al. (2009), il carbonio viene immagazzinato nel suolo in modo continuo al ritmo di circa 5,67 × 10 16  g/anno , proveniente da foglie morte, legno morto, cadaveri ed escrementi di animali. Mentre le emissioni di carbonio sono stimate a 5,50 × 10 16  g/anno .

Caratteri chimici

Dal punto di vista della chimica , la caratteristica della materia organica è quella di essere organizzata da acqua e materia carboniosa , le sue proprietà in combinazione con i pochi elementi ai quali si associa abbondantemente in natura ( idrogeno , ossigeno , azoto , ecc.). La chimica organica e la biochimica , sono state sviluppate considerando la moltitudine di questi composti organici con proprietà e comportamento specifici, rispetto alla chimica inorganica . Il carattere organico o meno di una sostanza è dunque la distinzione essenziale del chimico , prima di ogni altra indagine, molti dei processi e delle tecnologie della chimica differiscono fortemente secondo questo criterio.

In particolare dal petrolio , dal carbone o dal gas, la chimica permette di sviluppare "  composti organici  " sconosciuti in natura. Tuttavia per questo carattere artificiale, i composti non fanno normalmente parte della materia organica, alcuni come le plastiche essendo poco biodegradabili, altri essendo in grado di danneggiare i cicli naturali della biomassa.

Personaggi ecologici

Da un punto di vista globale, la materia organica è "materia viva" ( biomassa ) ovvero che era ed è diventata necromassa . Da questo punto di vista, più la materia è organica, più la vita sembra intensa o la natura sembra presente e diversificata all'interno di vari ecosistemi in cui ogni organismo vivente ha un posto prima di morire e decomporsi.

All'interno di aree geografiche definite, viene effettuato un approccio biologico alla materia organica attraverso l'inventario delle specie vegetali e animali presenti, vale a dire la sua biodiversità . La fauna svolge un ruolo importante nella formazione, dispersione e qualità della materia organica nel suolo.

Negli approcci ristretti ma utili all'uomo, la materia organica è vista, in un dato sito, come una risorsa o come potenziale per la generazione di vari organismi, ad esempio come parte del suolo che lo fertilizza, o che può essere riciclato mettendolo in compost. o fonte di biogas .

Gli esseri viventi costituiti principalmente da acqua (90% di una pianta , 65% di un essere umano), la materia organica - acqua esclusa - costituisce una piccola percentuale della massa degli organismi, ma gran parte della materia si secca, ad esempio dopo la disidratazione .

Talvolta viene fatta una distinzione tra la materia organica naturale e quella di origine antropica; l'uomo, attraverso le sue attività, ha notevolmente modificato il ciclo della materia organica.

Biodegradabilità e ciclo

Nelle scienze ambientali , la materia organica è principalmente associata allo stato di decomposizione , uno stato che segue la morte dell'organismo e lo fa entrare in nuovi cicli. Da questo punto di vista, i composti organici sintetici, come le plastiche, in genere non sono biodegradabili (al punto da essere considerati inquinanti , il loro ciclo di decomposizione è troppo lento per partecipare positivamente agli ecosistemi e i loro coloranti o additivi possono disturbare negativamente il funzionamento di ecosistemi).

Fattori che controllano i tassi di decomposizione della materia organica

Il lavoro di decomposizione è svolto da batteri, funghi, nematodi e altri organismi necrofagi , coprofagi o in decomposizione .

Ci sono generalmente tre tipi di fattori che possono influenzare la velocità e la qualità della decomposizione:

pedologia

La materia organica del suolo rappresenta tutti i costituenti organici dei suoli. Ha un'origine prevalentemente vegetale (foglie, legno, radici di piante in boschi o prati, residui colturali, letame , compost , torba ,  ecc. ), microbica o animale (cadaveri, fauna del suolo ). Composta principalmente da carbonio, questa materia organica rappresenta un importante serbatoio di carbonio su scala planetaria (circa tre volte la quantità di C che esiste nell'atmosfera sotto forma di CO 2). Nel suolo, la materia organica svolge molte funzioni (fornitura di elementi minerali nutritivi alle piante, ritenzione idrica, aggregazione delle particelle del suolo, cibo per un'ampia varietà di organismi che vivono nel suolo,  ecc .).

Cicli dell'acqua

Nel acqua dei fiumi e degli oceani, la materia organica si verifica in diverse forme:

La presenza di materia organica è molto importante dal punto di vista della qualità dell'acqua. Particolarmente determinante è la biodegradabilità della materia organica. La domanda biologica di ossigeno (BOD) riflette la biodegradabilità dell'inquinamento organico nell'acqua, poiché i microrganismi sono desiderosi di materia organica. La determinazione della domanda chimica di ossigeno (COD) tiene conto della materia organica disciolta, sia essa organica biodegradabile o meno.

Cicli del carbonio

Suoli e sedimenti contengono la maggior parte della necromassa recente e quindi svolgono un ruolo importante in termini di pozzi di carbonio . Così, secondo Ademe, in Francia, i suoli agricoli e forestali (su circa l'80% del territorio) attualmente sequestrano da 4 a 5  Gt di carbonio (da 15 a 18  Gt CO 2) di cui quasi un terzo nella biomassa (principalmente alberi) e più di due terzi nei suoli, e qualsiasi variazione positiva o negativa di questo stock influenza le emissioni nazionali di gas serra (GHG), stimate in  0,5 Gt CO 2 eq/anno (valore 2011).

Economia

Agricoltura e suoli

La materia organica è il principale serbatoio di carbonio biodisponibile nel suolo (uno dei determinanti e uno degli indicatori della sua fertilità e della sua coerenza fisica (attraverso la formazione di associazioni organo-minerali, il “complesso argilloso-umico”); è uno dei principali determinanti della capacità dei suoli di produrre cibo e materiali e di fornire altri servizi ecosistemici come la regolazione del clima e dei microclimi, il ciclo dell'acqua o la qualità del suolo .

Da un certo punto di vista, l'agricoltura è un insieme di tecniche agroecologiche per la valorizzazione e lo sviluppo della sostanza organica del suolo. Le sue rese sono aumentate dall'incorporazione di materia organica ( compost , letame , liquame , liquame ,  ecc .). Sostanze chimiche interessanti, come azoto e fosforo , presenti nella materia organica vengono rilasciate lentamente a beneficio della coltura in quanto lentamente si decompone questa materia preparata sotto forma di e incorporata nel terreno come fertilizzanti .

Misure, report, cartografia

A partire dagli anni '40 , l'importanza del rapporto C/N fu riconosciuta dagli agricoltori e furono fatte le prime valutazioni della sostanza organica nel suolo. Sono state prodotte mappe del paesaggio del suolo ( es: mappatura municipale del contenuto di materia organica nei suoli bretoni ).

Alcuni dei modi per studiare ulteriormente la dinamica e la cinetica della materia organica nei suoli includono:

Usi energetici

I legami carbonio-carbonio sono ricchi di energia . La combustione di composti organici libera questa energia sotto forma di calore e può essere utilizzata per svariate esigenze: riscaldamento , trasporto .

Nei fondali di laghi, lagune, lagune e mari ipersalini, e ai margini della piattaforma continentale , la materia organica evolve fisicamente e chimicamente dopo essersi sedimentata; è quindi all'origine delle risorse energetiche fossili derivanti dalla loro decomposizione sin dalla comparsa della vita:

Ambiguità del concetto di materia organica

La materia organica non è necessariamente creata da organismi viventi e gli organismi viventi non si basano esclusivamente su di essa. Il guscio di una vongola, ad esempio, sebbene sia il prodotto di un organismo vivente, non può essere scomposto, principalmente a causa della sua mancanza di molecole organiche. Un controesempio è l' urea , sostanza organica che può essere sintetizzata senza ricorrere all'attività biologica.

La correlazione tra "organico" e organismo vivente deriva dall'idea scientifica, ormai abbandonata, del vitalismo , che attribuiva alla vita una forza speciale che da sola le dava il potere di creare sostanze organiche. La sintesi dell'urea di Friedrich Wöhler nel 1828 fu una prima messa in discussione di questa teoria, prima della moderna microbiologia.

Riferimenti

  1. Il Bissonnais, Y. e Arrouays, D. Stabilità degli aggregati e valutazione del suolo e della crostabilità Erodibilità II. Applicazione ai terreni umici argillosi con vari contenuti di carbonio organico , European Journal of Soil Science , 1997, 48 (1), 39-48, abstract: [1]
  2. Guerif, J., Royère, J. e Grison, D., Resistenza alla trazione degli aggregati terrosi: influenza della tessitura, della materia organica e del contenuto di acqua , Agronomie , 1988, 8 (5), 379-386.
  3. Etcheber, H., Biogeochimica della materia organica in un ambiente di estuario: comportamento, equilibrio, proprietà . Caso della Gironda (Tesi di dottorato), 1983.
  4. Saliot, A., Lorre, A., Marty, JC, Scribe, P., Tronczynski, J., Meybeck, M.,… and Somville, M., Biogeochimica della materia organica negli ambienti di estuario: strategie di campionamento e ricerche sviluppate in Loire (Francia) , Oceanologica Acta , 1984, 7 (2), 191-207
  5. Lin, RG, Studio del potenziale di degradazione del particolato organico al passaggio acqua dolce-salata: caso dell'estuario della Gironda , 1988 (Tesi di dottorato)
  6. Novotny, EH, Bonagamba, TJ, de Azevedo, ER, & Hayes, MHB (2009). Caratterizzazione a risonanza magnetica nucleare 13 C allo stato solido di acidi umici estratti da terre oscure amazzoniche (Terra Preta De Índio) . In Amazonian Dark Earths: Wim Sombroek's Vision (pp. 373-391). Springer, Dordrecht.
  7. Sombroek WG, Nachtergaele FO, Hebel A (1993) Quantità, dinamica e sequestro del carbonio in suoli tropicali e subtropicali . Ambio 22: 417–426
  8. Batjes NH (1996) Carbonio totale e azoto nei suoli del mondo . Eur J Suolo Sci 47: 151-163
  9. Falkowski P, Scholes RJ, Boyle E, Canadell J, Canfield D, Elser J, Gruber N, Hibbard K, Hogberg P, Linder S, Mackenzie FT, Moore B, Pedersen T, Rosenthal Y, Seitzinger S, Smetacek V, Steffen W (2000) Il ciclo globale del carbonio: un test della nostra conoscenza della terra come sistema. Scienza 290: 291–296
  10. Janzen HH (2004) Ciclo del carbonio nei sistemi terrestri - una prospettiva della scienza del suolo . Agric Ecosyst Circa 104: 399–417
  11. Bouché, MB, Azione della fauna sugli stati della materia organica negli ecosistemi. Biodegradazione e umificazione , relazione della conferenza internazionale, 1975.
  12. Labanowski, J., Materia organica naturale e antropica: verso una migliore comprensione della sua reattività e della sua caratterizzazione (Tesi di dottorato, Limoges), 2004.
  13. Rougon, D., Rougon, C., Trichet, J. e Levieux, J., Arricchimento di sostanza organica di un suolo saheliano in Niger da parte di insetti coprofagi (Coleoptera, Scarabaeidae) . Implicazioni agronomiche, Revue d'Écologie et de Biologie du Sol , 1988, 25 (4), 413-434 ( sommario ).
  14. Ademe, Carbonio organico nel suolo: l'energia dell'agroecologia, una soluzione per il clima e sintesi , luglio 2014, 26  p.
  15. Feller, C., Sostanza organica del suolo: un indicatore di fertilità: applicazione alle aree del Sahel e del Sudan , Agricoltura e sviluppo , 1995, (8), 35-41. Sommario: [2]
  16. Hénin, S. e Dupuis, M., Test sull'equilibrio della materia organica del suolo . Negli Annali Agronomici , 1945, vol.  15, n °  1.
  17. Walter, C., Bouedo, T. e Aurousseau, P., Mappatura municipale del contenuto di materia organica nei suoli bretoni e analisi della loro evoluzione temporale dal 1980 al 1995 , relazione finale, Consiglio regionale della Bretagna-Agence Loire-Bretagne, 1995 .
  18. Cerri, C., Feller, C., Balesdent, J., Victoria, R. e Plenecassagne, A., Applicazione del tracciato isotopico naturale in 13C, allo studio della dinamica della materia organica nei suoli , Conti - rapporti di le sessioni dell'Accademia delle Scienze. Serie 2, Meccanica-fisica, chimica, scienze dell'universo, scienze della terra, 1985, 300 (9), 423-428.
  19. Feller, C., Un metodo di frazionamento granulometrico della materia organica del suolo , Cah. Orstom, ser. Pedol., 1979, 17, 339-346.
  20. Caratini, C., Bellet, J. e Tissot, C., Studio microscopico della materia organica: palinologia e palinofacies . Arnould M., Pelet R. Orgon, 1979, 215-265.
  21. Mariotti, A., Carbonio 13 in abbondanza naturale, un tracciante della dinamica della sostanza organica del suolo e dell'evoluzione dei paleoambienti continentali . Cah. Orstom, ser. Pedol., 1991, 26, 299-313.
  22. Mounier, S., Patel, N., Quilici, L., Benaim, J.-Y. e Benamou, C., “fluorescenza 3D della materia organica disciolta del Rio delle Amazzoni” ( Fluorescenza tridimensionale del disciolto carbonio organico nel Rio delle Amazzoni ) , Water Research , 1999, 33 (6), 1523-1533 ( sommario )
  23. standard: prNF XP U44-162
  24. XP U 44-162 di serie
  25. (ISMO - standard XP U 44-162, dicembre 2009)
  26. Nduwamungu, C. (2006) Stabilità biologica e capacità tampone di ammendanti e fertilizzanti organici
  27. Kenig, F., Sedimentazione, distribuzione e diagenesi della materia organica in ambiente carbonatico ipersalino, sistema lagunare-sabkha di Abu Dhabi (UAE) (Tesi di dottorato), Avviso Inist-CNRS , 1991
  28. Buscail, R., Il ciclo del carbonio su un margine continentale: aspetti biogeochimici del trasferimento di materia organica all'interfaccia acqua-sedimenti (Tesi di dottorato), Avviso Inist-CNRS , 1991

Appendici

Articoli Correlati

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Bibliografia