Terra preta - Terra preta

Terra preta ( Prononciation portugaise :  [ˈtɛʁɐ ˈpɾetɐ] , localement[ˈtɛha ˈpɾeta] , littéralement « terre noire » en portugais ) est un type de sol artificiel ( anthropique )très sombre et fertile que l'on trouve dans le bassin amazonien . Elle est également connue sous le nom de "terre noire amazonienne" ou "terre noire indienne" . En portugais, son nom complet est terra preta do índio ou terra preta de índio (« terre noire des Indiens », « terre noire des Indiens »). Terra mulata ("terre de mulâtre") est de couleur plus claire ou brunâtre.

Terre preta maison, avec des morceaux de charbon indiqués par des flèches blanches

La terra preta doit sa couleur noire caractéristique à sa teneur en charbon de bois altéré et a été fabriquée en ajoutant un mélange de charbon de bois, d'os, de poterie brisée, de compost et de fumier au sol amazonien à faible fertilité. Produit de la gestion indigène des sols et de l' agriculture sur rémanents et ombles , le charbon de bois est stable et reste dans le sol pendant des milliers d'années, liant et retenant les minéraux et les nutriments.

La terra preta se caractérise par la présence de résidus de charbon de bois à basse température en concentrations élevées ; de grandes quantités de petits tessons de poterie ; de matières organiques telles que des résidus végétaux, des excréments d' animaux , des os de poissons et d'animaux et d'autres matières ; et de nutriments tels que l' azote , le phosphore , le calcium , le zinc et le manganèse . Les sols fertiles tels que la terra preta présentent des niveaux élevés d' activités microorganiques et d'autres caractéristiques spécifiques au sein d' écosystèmes particuliers .

Les zones de terra preta sont généralement entourées de terra comum ([ˈtɛhɐ koˈmũ] ou[ˈtɛhɐ kuˈmũ] ), ou "terre commune" ; ce sont des sols infertiles, principalement des acrisols , mais aussi des ferralsols et des arénosols . Les sols arables déboisés en Amazonie sont productifs pendant une courte période avant que leurs nutriments ne soient consommés ou lessivés par la pluie ou les inondations. Cela oblige les agriculteurs à migrer vers une zone non brûlée et à la nettoyer (par le feu). La terra preta est moins sujette au lessivage des nutriments en raison de sa forte concentration de charbon de bois, de vie microbienne et de matière organique. La combinaison accumule les nutriments, les minéraux et les micro-organismes et résiste au lessivage.

Les sols de terra preta ont été créés par des communautés agricoles entre 450 avant notre ère et 950 après JC. Les profondeurs du sol peuvent atteindre 2 mètres (6,6 pieds). On rapporte qu'il se régénère au rythme de 1 centimètre (0,4 po) par an.

Histoire

Les premières théories

Les origines des terres noires amazoniennes n'étaient pas immédiatement claires pour les colons ultérieurs. Une idée était qu'ils résultaient des chutes de cendres des volcans des Andes , car ils se produisent plus fréquemment sur les fronts des terrasses plus élevées. Une autre théorie considérait sa formation comme le résultat d'une sédimentation dans des lacs tertiaires ou dans des étangs récents.

Racines anthropiques

Les sols avec une teneur élevée en charbon de bois et une présence commune de restes de poterie peuvent s'accumuler accidentellement à proximité des locaux d'habitation, car des résidus de préparation des aliments, de feux de cuisson, d' arêtes d' animaux et de poisson , de poterie brisée, etc., s'accumulent. On pense maintenant que de nombreuses structures de sol en terra preta se sont formées sous les amas de cuisine , ainsi qu'elles ont été fabriquées intentionnellement à plus grande échelle. Les zones cultivées autour des zones de vie sont appelées terra mulata . Les sols de la terra mulata sont plus fertiles que les sols environnants mais moins fertiles que la terra preta et ont très probablement été intentionnellement améliorés à l'aide de charbon de bois.

Ce type de sol est apparu entre 450 avant notre ère et 950 après JC sur des sites du bassin amazonien . Des recherches récentes ont rapporté que la terra preta peut être d'origine naturelle, suggérant que les peuples précolombiens utilisaient et amélioraient intentionnellement les zones existantes de fertilité du sol dispersées entre les zones à faible fertilité.

Amazonie

Les Amazoniens ont formé des formations sociales complexes et de grande envergure, comprenant des chefferies (en particulier dans les régions interfluviales) et même de grandes villes. Par exemple, la culture de l'île de Marajó a peut-être développé une stratification sociale et a soutenu une population de 100 000 habitants. Les Amazoniens ont peut-être utilisé la terra preta pour rendre la terre propice à l'agriculture à grande échelle.

L' explorateur espagnol Francisco de Orellana a été le premier Européen à traverser le fleuve Amazone au XVIe siècle. Il a signalé des régions densément peuplées s'étendant sur des centaines de kilomètres le long du fleuve, suggérant des niveaux de population dépassant même ceux d'aujourd'hui. Orellana a peut-être exagéré le niveau de développement, bien que cela soit contesté. Les preuves à l'appui de son affirmation proviennent de la découverte de géoglyphes datant de 0 à 1250 de notre ère et de terra preta . Au-delà des géoglyphes, ces populations n'ont laissé aucun monument durable, peut-être parce qu'elles ont construit avec du bois, qui aurait pourri dans le climat humide, la pierre n'étant pas disponible.

Quelle que soit son étendue, cette civilisation a disparu après l' effondrement démographique des XVIe et XVIIe siècles, en raison de maladies introduites en Europe comme la variole. Les agraires sédentaires redevinrent des nomades, tout en conservant les traditions spécifiques de leurs ancêtres sédentaires. Leurs descendants semi-nomades se distinguent parmi les sociétés indigènes tribales d'une aristocratie héréditaire, mais sans terre , une anomalie historique pour une société sans culture agraire sédentaire.

De plus, de nombreux peuples autochtones se sont adaptés à un mode de vie plus mobile pour échapper au colonialisme . Cela aurait pu rendre les avantages de la terra preta , tels que sa capacité d'auto-renouvellement, moins attractifs : les agriculteurs n'auraient pas été en mesure de cultiver le sol renouvelé lors de leur migration. L'agriculture sur rémanents et ombles a peut-être été une adaptation à ces conditions. Pendant 350 ans après l'arrivée des Européens, la partie portugaise du bassin est restée inoccupée.

Emplacement

Les sols de terra preta se trouvent principalement en Amazonie brésilienne , où Sombroek et al. estimer qu'ils couvrent au moins 0,1 à 0,3%, ou 6 300 à 18 900 kilomètres carrés (2 400 à 7 300 milles carrés) d'Amazonie peu boisée ; mais d'autres estiment cette surface à 10,0% ou plus (deux fois la superficie de la Grande-Bretagne ). Des prédictions récentes basées sur des modèles suggèrent que l'étendue des sols de terra preta pourrait représenter 3,2 % de la forêt.

La terra preta existe dans de petites parcelles d'une moyenne de 20 hectares (49 acres), mais des superficies de près de 360 ​​hectares (890 acres) ont également été signalées. On les retrouve dans diverses situations climatiques, géologiques et topographiques . Leurs distributions suivent soit les principaux cours d'eau, de l'est de l'Amazonie au bassin central, soit se situent sur des sites interfluviaux (principalement de forme circulaire ou lenticulaire ) et de plus petite taille en moyenne quelque 1,4 hectares (3,5 acres), (voir la carte de distribution de terra sites preta dans le bassin amazonien Les étendues de forêt tropicale entre les savanes pourraient être principalement anthropiques, une notion aux implications dramatiques dans le monde entier pour l' agriculture et la conservation .

Des sites de terra preta sont également connus dans les Llanos de Moxos de Bolivie, d' Équateur , du Pérou et de Guyane française , et sur le continent africain au Bénin , au Libéria et dans les savanes sud-africaines .

Pédologie

Dans le système international de classification des sols, la base de référence mondiale pour les ressources en sols (WRB) Terra preta est appelée Pretic Anthrosol . Le sol originel le plus commun avant d'être transformé en terra preta est le Ferralsol . Terra preta a une teneur en carbone allant d'élevée à très élevée (plus de 13-14% de matière organique) dans son horizon A, mais sans caractéristiques hydromorphes. Terra preta présente des variantes importantes. Par exemple, les jardins proches des habitations ont reçu plus de nutriments que les champs plus éloignés. Les variations des terres noires amazoniennes empêchent de déterminer clairement si elles ont toutes été créées intentionnellement pour l'amélioration des sols ou si les variantes les plus légères sont un sous-produit de l'habitation.

La capacité de Terra preta à augmenter son propre volume, donc à séquestrer plus de carbone, a été documentée pour la première fois par le pédologue William I. Woods de l'Université du Kansas. Cela reste le mystère central de la terra preta.

Les processus responsables de la formation des sols de terra preta sont :

  • Incorporation de charbon de bois
  • Incorporation de matière organique et de nutriments
  • Croissance de micro-organismes et d'animaux dans le sol

Charbon de bois

La transformation de la biomasse en charbon de bois produit une série de dérivés du charbon appelés pyrogènes ou carbone noir , dont la composition varie de la matière organique légèrement carbonisée, aux particules de suie riches en graphite formées par recomposition de radicaux libres . Tous les types de matériaux carbonisés sont appelés charbon de bois. Par convention, on entend par charbon toute matière organique naturelle transformée thermiquement ou par réaction de déshydratation avec un rapport oxygène/carbone (O/C) inférieur à 60 ; des valeurs plus petites ont été suggérées. En raison des interactions possibles avec les minéraux et la matière organique du sol, il est presque impossible d'identifier le charbon de bois en ne déterminant que la proportion d'O/C. Le pourcentage hydrogène/carbone ou des marqueurs moléculaires tels que l'acide benzènepolycarboxylique, sont utilisés comme deuxième niveau d'identification.

Les peuples autochtones ont ajouté du charbon de bois à basse température aux sols pauvres. Jusqu'à 9 % de noir de carbone a été mesuré dans certaines terra preta (contre 0,5 % dans les sols environnants). D'autres mesures ont trouvé des niveaux de carbone 70 fois plus élevés que dans les ferralsols environnants , avec des valeurs moyennes approximatives de 50 Mg/ha/m.

La structure chimique du charbon de bois dans les sols de terra preta est caractérisée par des groupes aromatiques polycondensés qui assurent une stabilité biologique et chimique prolongée contre la dégradation microbienne ; il fournit également, après oxydation partielle, la plus grande rétention des nutriments. Le charbon de bois à basse température (mais pas celui des herbes ou des matériaux à haute teneur en cellulose ) a une couche interne de condensats de pétrole biologique que les bactéries consomment, et est similaire à la cellulose dans ses effets sur la croissance microbienne. La carbonisation à haute température consomme cette couche et n'augmente guère la fertilité du sol. La formation de structures aromatiques condensées dépend du mode de fabrication du charbon de bois. La lente oxydation du charbon crée des groupes carboxyliques ; ceux-ci augmentent la capacité d'échange de cations du sol. Le noyau de particules de noir de carbone produit par la biomasse reste aromatique même après des milliers d'années et présente les caractéristiques spectrales du charbon de bois frais. Autour de ce noyau et à la surface des particules de noir de carbone se trouvent des proportions plus élevées de formes de carbones carboxyliques et phénoliques spatialement et structurellement distinctes du noyau de la particule. L'analyse des groupes de molécules fournit des preuves à la fois de l'oxydation de la particule de carbone noir elle-même, ainsi que de l'adsorption du carbone non noir.

Ce charbon de bois est donc déterminant pour la pérennité de la terra preta . L'amendement du ferralsol avec du charbon de bois augmente considérablement la productivité. À l'échelle mondiale, les terres agricoles ont perdu en moyenne 50 % de leur carbone en raison de la culture intensive et d'autres dommages d'origine humaine.

Le charbon de bois frais doit être « chargé » avant de pouvoir fonctionner comme biotope . Plusieurs expériences démontrent que le charbon de bois non chargé peut entraîner un épuisement provisoire des nutriments disponibles lors de sa première mise en terre, c'est-à-dire jusqu'à ce que ses pores se remplissent de nutriments. Ceci est surmonté en trempant le charbon de bois pendant deux à quatre semaines dans n'importe quel nutriment liquide (urine, thé végétal, etc.).

Matière organique et nutriments

La porosité du charbon de bois apporte une meilleure rétention de la matière organique, de l'eau et des nutriments dissous, ainsi que des polluants tels que les pesticides et les hydrocarbures aromatiques polycycliques.

Matière organique

Le fort potentiel d'absorption des molécules organiques (et de l'eau) du charbon est dû à sa structure poreuse. La forte concentration de charbon de Terra preta supporte une forte concentration de matière organique (en moyenne trois fois plus que dans les sols pauvres environnants), jusqu'à 150 g/kg. La matière organique peut être trouvée à 1 à 2 mètres (3 pi 3 po à 6 pi 7 po) de profondeur.

Bechtold propose d'utiliser la terra preta pour les sols qui présentent, à 50 centimètres (20 pouces) de profondeur, une proportion minimale de matière organique de plus de 2,0 à 2,5 %. L'accumulation de matière organique dans les sols tropicaux humides est un paradoxe, en raison des conditions optimales de dégradation de la matière organique. Il est remarquable que les anthrosols se régénèrent malgré la prévalence de ces conditions tropicales et leurs taux de minéralisation rapides. La stabilité de la matière organique est principalement due au fait que la biomasse n'est que partiellement consommée.

Nutriments

Les sols de terra preta présentent également des quantités plus élevées de nutriments et une meilleure rétention de ces nutriments que les sols infertiles environnants. La proportion de P atteint 200–400 mg/kg. La quantité de N est également plus élevée dans l'anthrosol, mais ce nutriment est immobilisé en raison de la forte proportion de C sur N dans le sol.

La disponibilité de l'Anthrosol en P , Ca , Mn et Zn est supérieure à celle du ferrasol. L'absorption de P , K , Ca , Zn et Cu par les plantes augmente lorsque la quantité de charbon disponible augmente. La production de biomasse pour deux cultures ( riz et Vigna unguiculata ) a augmenté de 38 à 45 % sans fertilisation ( P  < 0,05), par rapport aux cultures sur ferralsol fertilisé.

La modification avec des morceaux de charbon d'environ 20 millimètres (0,79 in) de diamètre, au lieu de charbon moulu, n'a pas changé les résultats, sauf pour le manganèse (Mn) , pour lequel l'absorption a considérablement augmenté.

La lixiviation des nutriments est minime dans cet anthrosol, malgré leur abondance, ce qui entraîne une fertilité élevée. Cependant, lorsque des nutriments inorganiques sont appliqués au sol, le drainage des nutriments dans l'anthrosol dépasse celui du ferralsol fertilisé.

En tant que sources potentielles de nutriments, seuls le C (via la photosynthèse ) et le N (issu de la fixation biologique) peuvent être produits in situ . Tous les autres éléments (P, K, Ca, Mg, etc.) doivent être présents dans le sol. En Amazonie, l'approvisionnement en nutriments provenant de la décomposition de la matière organique naturellement disponible échoue car les fortes pluies emportent les nutriments libérés et les sols naturels (ferralsols, acrisols, lixisols, arénosols, uxisols, etc.) manquent de la matière minérale pour les fournir. nutriments. La matière argileuse qui existe dans ces sols n'est capable de retenir qu'une petite fraction des éléments nutritifs rendus disponibles par la décomposition. Dans le cas de la terra preta , les seules sources de nutriments possibles sont primaires et secondaires. Les composants suivants ont été trouvés :

  • Humaine et animale excréments (riches en P et N );
  • Déchets de cuisine, tels que les os d'animaux et les carapaces de tortue (riches en P et Ca );
  • Résidus de cendres de combustion incomplète (riches en Ca , Mg , K , P et charbon de bois);
  • Biomasse des plantes terrestres (ex. compost ) ; et
  • Biomasse de plantes aquatiques (ex. algues ).

La saturation en pH et en base est plus importante que dans les sols environnants.

Micro-organismes et animaux

Le lombric pèlerin Pontoscolex corethrurus ( Oligochaeta : Glossoscolecidae ) ingère du charbon de bois et le mélange en une forme finement broyée avec le sol minéral. P. corethrurus est répandu en Amazonie et notamment dans les clairières après brûlis grâce à sa tolérance à une faible teneur en matière organique du sol. Ceci comme un élément essentiel dans la génération de terra preta , associé à des connaissances agronomiques consistant à marcotter le charbon de bois en couches minces régulières favorables à son enfouissement par P. corethrurus .

Certaines fourmis sont repoussées par la terra preta fraîche ; leur densité est faible environ 10 jours après la production par rapport à celle des sols témoins.

Recherche moderne sur la création de terra preta

Terre preta synthétique

Un terme nouvellement inventé est « terra preta synthétique ». STP est un engrais constitué de matériaux pensé pour reproduire les matériaux d' origine, y compris l' argile broyée, le sang et la farine d' os, le fumier et le biochar est de nature particulaire et capable de se déplacer vers le bas le profil du sol et l' amélioration de la fertilité du sol et du carbone dans le sol en cours peds et agrégats sur une période de temps viable. Un tel mélange apporte de multiples améliorations du sol atteignant au moins la qualité de la terra mulata . Le sang, la farine d'os et le fumier de poulet sont utiles pour l'ajout de fumier organique à court terme. La partie la plus importante et la plus unique de l'amélioration de la fertilité des sols est peut-être le carbone, qui aurait été progressivement incorporé il y a 4 à 10 000 ans. Le biochar est capable de diminuer l' acidité du sol et s'il est trempé dans un liquide riche en nutriments, il peut lentement libérer des nutriments et fournir un habitat aux microbes dans le sol en raison de sa surface à haute porosité .

L'objectif est un processus économiquement viable qui pourrait être inclus dans l'agriculture moderne. Les sols tropicaux pauvres moyens sont facilement enrichis en terra preta nova par l'ajout de charbon de bois et de fumée condensée. La terra preta pourrait être une voie importante pour la séquestration future du carbone tout en inversant le déclin mondial actuel de la fertilité des sols et de la désertification associée . Que cela soit possible à plus grande échelle n'a pas encore été prouvé. La luzerne (tagasaste ou Cytisus proliferus ) est un type d' arbre fertilisant utilisé pour fabriquer de la terra preta . Des efforts pour recréer ces sols sont en cours par des entreprises telles que l' Embrapa et d'autres organisations au Brésil.

La terre preta synthétique est produite au Centre Sachamama pour la régénération bioculturelle en Haute Amazonie, au Pérou. Cette zone a beaucoup de terra preta zones de sol, ce qui démontre que cette anthrosol a été créé non seulement dans le bassin amazonien, mais aussi à des altitudes plus élevées.

Un processus synthétique de terra preta a été développé par Alfons-Eduard Krieger pour produire un sol riche en humus, riche en nutriments et absorbant l'eau.

Assainissement en terre cuite

Les systèmes d'assainissement Terra preta (TPS) ont été étudiés en tant qu'option d' assainissement alternative en utilisant les effets des conditions d'aide lactique dans les toilettes sèches à déviation d'urine et un traitement ultérieur par lombricompostage .

Voir également

Remarques

Les références

Liens externes