La méthode de vérification décrite ici est adaptable pour surveiller la séquestration du carbone inorganique pédogène dans divers sols agricoles amendés avec des roches contenant des silicates métalliques alcalino-terreux tels que la wollastonite, le basalte et l’olivine. Cette méthode peut être facilement exploitée par des entités privées ou gouvernementales pour vérifier la teneur en carbone inorganique du sol en vue de qualifier les agriculteurs pour un crédit de carbone à émissions négatives. L’altération accrue des minéraux répandus sur les terres peut également entraîner la séquestration du carbone dans des scénarios autres que l’agriculture, tels que les pâturages, la foresterie ou les terres remises en état, et les sols adrian.
L’hétérogénéité des sols agricoles, tant en termes d’adrial que de profondeur, rend difficile la détermination précise de la teneur en carbone inorganique, et le sous-échantillonnage des échantillons contribue également à réduire la précision. L’utilisation d’ajouts standard de diviseurs d’échantillons de carbonate de calcium, la réplication étendue des analyses et l’analyse statistique peuvent aider les nouveaux chercheurs à gagner en confiance avec la méthodologie proposée. Stephen Vanderburgt, un étudiant à la maîtrise de notre laboratoire, fera la démonstration d’une partie des procédures sur le terrain.
Commencez par déterminer le nivellement de chaque placette à l’aide d’un récepteur GPS, puis placez des drapeaux aux limites de chaque placette pour faciliter l’échantillonnage ultérieur. Prélever des échantillons de carottes à partir de points aléatoires dans chaque sous-intrigue, un par sous-intrigue. Utilisez une sonde de sol ou un échantillonneur de carotte de sol pour recueillir la carotte de sol jusqu’à trois zones de profondeur de zéro à 15 centimètres, de 15 à 30 centimètres et de 30 à 60 centimètres.
Utilisez une tarière extensible pour recueillir des échantillons de sol profond à partir d’emplacements supplémentaires jusqu’à trois zones de profondeur de 60 à 100 centimètres, 100 à 175 centimètres et 175 à 250 centimètres. Transférer les échantillons de sol dans des seaux, un par chaque profondeur d’échantillon à chaque parcelle. Mélangez soigneusement les sols dans chaque seau, puis placez le testeur d’humidité portable dans l’échantillon de sol mélangé et attendez que la teneur en humidité se fixe à un point stable de la jauge de l’appareil.
Appuyez sur le bouton du support et enregistrez la valeur en tant que teneur en humidité en temps réel des sols mélangés. Étiquetez correctement les sacs d’échantillons avec des informations sur les parcelles, la profondeur du sol et la date d’échantillonnage, puis stockez les échantillons composites dans les sacs. Sécher à l’air les échantillons de sol dès que possible après l’échantillonnage afin de minimiser l’oxydation du carbone du sol.
Placez les échantillons de sol dans des boîtes en carton et placez-les dans une armoire de séchage à 50 degrés Celsius pendant 24 à 48 heures, jusqu’à ce que le sol soit sec. Entreposer les échantillons séchés à l’air dans des sacs d’échantillons jusqu’à une analyse plus approfondie. Avant le fractionnement du sol, faire passer les échantillons de sol à travers un tamis de deux millimètres pour éliminer les gros fragments de roches et les restes de plantes.
Sécher au four les sols tamisés en les plaçant dans un four à moufle maintenu à 105 degrés Celsius, pendant au moins 15 heures. Pour le fractionnement du sol, placez un kilogramme de l’échantillon séché au four sur la maille supérieure du tamis shaker composé de différentes tailles de mailles. Agiter les tamis à 60 tr/min pendant 15 minutes.
Utilisez des fractions de casserole de moins de 50 micromètres pour les analyses, car il s’agit de la fraction pédogène enrichie en carbonates dans le sol. Pour déterminer la teneur en carbone inorganique des échantillons de sol à l’aide d’une analyse calcimétrique, placer cinq grammes d’un échantillon de sol tamisé dans une fiole Erlenmeyer appropriée. Suspendre l’échantillon dans 20 millilitres d’eau ultra pure.
Ajouter sept millilitres de quatre acides chlorhydriques molaires à un petit tube à essai en verre à fond plat, puis placer ce tube droit à l’intérieur du ballon à l’aide d’une pince à épiler. Fixer soigneusement le ballon au calcimètre en fixant le bouchon en caoutchouc. Ajustez et lisez le niveau d’eau initial dans la burette et scellez son espace de tête en tournant la vanne supérieure à la position de mesure.
Agiter le ballon, renversant ainsi le tube acide, jusqu’à ce que le niveau d’eau dans la burette atteigne une valeur constante et qu’aucun bouillonnement ne soit observé dans la solution. Un ensemble typique de données pour un sol amendé par la wollastonite par rapport à un sol témoin non traité est présenté ici. Le pH du sol amendé est plus élevé de 1,15 unité par rapport au témoin, et la teneur en carbonate de calcium est près de cinq fois supérieure.
Dans la zone de profondeur de zéro à 15 centimètres, la teneur était quatre fois plus élevée dans le sol amendé que dans le témoin, et sa fraction pan était enrichie en carbonate de calcium. Les deux échantillons de profil profond avaient les teneurs les plus élevées, car ce sont des carbonates naturellement présents dans l’horizon C. Les différents oxydes présents dans le sol ont été déterminés par WDXRF.
Les principaux oxydes présents sont ceux qui constituent les principaux minéraux du sol, les nutriments végétaux et les métaux alcalino-terreux. Le motif XRD d’un sol amendé par la wollastonite est illustré ici. Les principaux sommets présents sont le quartz et l’albite, qui sont des minéraux prédominants dans les sols sableux et limoneux.
Des pics de wollastonite résiduelle modifiée et de calcite pédogène sont également visibles. Le sol amendé par la wollastonite a été céfique à l’aide de MEB après plusieurs semaines d’altération. Un examen plus attentif des particules de wollastonite montre les changements morphologiques qui se produisent à la surface.
La microanalyse de la surface wollastonite a été réalisée en obtenant une cartographie élémentaire de l’échantillon. Le spectre EDS de la zone cartographiée a révélé son profil chimique semi-quantitatif. Les cartes élémentaires antérieures montrent clairement que le silicium et le calcium détectés se trouvent en grande partie dans les particules de wollastonite aciculaires.
L’analyse ponctuelle de l’EDS a été effectuée sur les fragments plus petits dispersés dans l’échantillon de sol. Les fragments étaient riches en carbone et en oxygène, ce qui suggère qu’ils sont principalement constitués de matière organique. Lorsque vous essayez ce protocole, gardez à l’esprit que la profondeur d’échantillonnage peut varier selon les zones, en fonction de la facilité d’échantillonnage sur le profil vertical, de l’épaisseur de l’horizon du sol de surface, de la profondeur de la nappe phréatique et de la structure du sol.
La mesure de signatures de carbone isotopiques et radiogéniques stables sur le profil du sol et du sous-sol pourrait être intégrée à cette procédure afin de vérifier plus en détail la séquestration du CO2 atmosphérique dans les champs modifiés minéraux.
