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Conference papers

Evolution saisonnière de la signature isotopique et moléculaire des MOD des solutions de sol : identification d’un transfert de MOD à l’échelle du versant

Résumé : Au cours d’une année hydrologique, les changements hydro-climatiques saisonniers entrainent une fluctuation de la nappe dans les sols de versant. Cette dynamique de nappe est responsable des changements de voie de circulation de l’eau dans les sols et par conséquent va intervenir dans les processus d’export des matières organiques dissoutes (MOD). A l’échelle d’un versant, la montée de la nappe pendant la période hivernale permet de connecter hydrologiquement l’horizon organique des sols de versant avec la rivière. L’observation des concentrations en carbone organique dissous (COD) à l’exutoire du bassin versant de Kervidy-Naizin a permis de mettre en évidence l’augmentation de la concentration en COD au moment de la montée de la nappe dans les versants puis une diminution progressive de ces concentrations (Aubert et al., 2013). Ces observations ont été interprétées comme la contribution à la rivière de MOD provenant des versants, rendu possible par l’établissement d’une connectivité hydraulique entre l’horizon de surface des sols de versants et la rivière, puis de l’épuisement progressif de ce réservoir de MOD. Cette hypothèse a été testée sur le bassin versant de Kervidy-Naizin (Bretagne), un bassin versant de tête de 4,9 km² situé en contexte agricole et appartenant à l’ORE AgrHyS. Sur un versant disposant d’un réseau de piézomètres permettant de suivre la dynamique de nappe, des solutions de sol ont été prélevées toutes les deux semaines pendant deux années hydrologiques. Ces solutions de sol proviennent (i) de l’horizon organique des sols de versant où la nappe est proche de la surface pendant la période hivernale et (ii) de l’horizon organique des sols de la zone humide riparienne où la nappe atteint la surface pendant toute la saison hivernale. Comme suggéré par Lambert et al. (2014), l’analyse de la signature isotopique du carbone des MOD (δ13C) pourrait permettre de discriminer les MOD provenant des deux parties du versant et ainsi mettre en évidence le transfert d’un réservoir de MOD provenant du versant et son transport à travers la zone humide riparienne. En complément de ces analyses isotopiques, une analyse de la composition moléculaire des MOD par THM-GC-MS (hydrolyse et méthylation assistée par la température, chromatographie gazeuse et spectrométrie de masse) a été réalisée. Les résultats obtenus ont permis de confirmer l’utilisation du δ13C comme traceur d’un transfert de versant. De plus, l’évolution du δ13C observé sur les MOD prélevées en zone humides riparienne lors de la mise en place de la connectivité hydrologique semble cohérente avec l’hypothèse d’un transfert de versant. Les analyses moléculaires par THM-GC-MS ont permis d’identifier la possibilité d’utiliser la distribution moléculaire des lignines comme traceur d’un transfert de versant. En revanche, l’évolution saisonnière de la distribution moléculaire des lignines ne semble pas être liée à la mise en place de ce transfert de versant. La comparaison de ces données avec celles obtenues pendant des épisodes de crues (Denis et al. In press) semblent toutefois indiquer que les variations de composition moléculaire observées seraient liées à la mise en place de mécanismes de solubilisation différents. Denis et al., New molecular evidence for surface and sub-surface soil erosion controls on the composition of stream DOM during storm events. Biogeosciences, In press. Aubert et al., Solute transport dynamics in small, shallow groundwater-dominated agricultural catchments: insights from a high-frequency, multisolute 10 yr-long monitoring study. Hydrol. Earth Syst. Sci. 17, 1379-1391, 2013 Lambert et al., DOC sources and DOC transport pathways in a small headwater catchment as revealed by carbon isotope fluctuation during storm events. Biogeosciences 11, 3043-3056, 2014
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https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01767306
Contributor : Isabelle Dubigeon <>
Submitted on : Monday, April 16, 2018 - 10:07:45 AM
Last modification on : Friday, September 18, 2020 - 9:38:04 AM

Identifiers

  • HAL Id : insu-01767306, version 1

Citation

Marie Denis, Laurent Jeanneau, Gérard Gruau, Patrice Petitjean, Anne-Catherine Pierson-Wickmann, et al.. Evolution saisonnière de la signature isotopique et moléculaire des MOD des solutions de sol : identification d’un transfert de MOD à l’échelle du versant. 4ème congrès du Réseau Matières Organiques, Feb 2018, Trégastel, France. ⟨insu-01767306⟩

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