Chapitre 4.2 Flashcards
Qu’est-ce qu’un groupe fonctionnel
Groupe d’atomes regroupés ensemble et attaché à une molécule. Cela donne une fonction spécifique à la molécule. (
Dans la MO, ces atomes sont attachés au carbone
Types de groupes fonctionnels
- Groupes fonctionnels acides: rendent la solution plus acide en étant des donneurs de protons (H+)
- Groupes fonctionnels basiques: rendent la solution plus basique en étant des accepteurs de protons (H+)
Principaux groupes fonctionnels acides
Carboxyliques (R-COOH)
Phénoliques (Ar-OH)
Énoliques (R1R2C=C-R3OH)
Lien entre pKa et force de l’acide
Quand est-ce qu’il y aura réaction?
Qu’elle est la réaction?
Abondance au québec fort ou faible ?
Plus le pKa est bas, plus l’acide est considéré fort
Réaction quand pH > pKa
Réaction: acide perd son H+, la molécule devient donc chargée négativement (charge variable)
Qc: plus d’acide faible que fort dans nos sol.
pKa des groupes carboxyliques et des groupes phénoliques
Carboxylique: 0 < pKa < 6
Phénoliques: 4 < pKa < 11
2 principaux groupes fonctionnels basiques
À base d’azote
À base de soufre
Quand est-ce que la réaction se passe pour les groupes fonctionnels basiques
pKa > pH
La molécule captera un H+ et deviendra chargée positivement.
Dans la MO quels groupes fonctionnels est plus abondant (acide vs basique)
Contribuent-ils à la CEC ou CEA?
Pourquoi est-ce important
Groupes fonctionnels acides
Contribuent à la CEC
Important, car aide à retenir les cations d’éléments nutritifs tel que le k+, etc
Quelles sont les propriétés chimiques du sol
Groupe fonctionnels acides et basiques
pH (tamponnement)
Échange ioniques (CEC, CEA)
Minéralisation (N,P,S): libération des éléments attachés au carbone (organique vers inorganique)
Propriétés biologiques du sol
Source d’éléments nutritifs
Support
Recap importance de l’humus. (qu’est ce qu’il influence)
Propriétés physiques du sol
- Couleur, rétention eau, structure
Propriétés chimiques du sol
- Groupes fonctionnels, pH, échanges ioniques, minéralisation
Propriétés biologiques du sol
- Source d’éléments nutritifs, support
Humus > Matière organique labile (substances non humifiés), quels sont-ils
Hydrate de carbone
N org., P org., S org.
Composés aromatiques
Acides organiques
Lipides
Hydrate de carbone
En ordre croissant de facilité de décomposition:
- Glucides simples
- Hémicelluloses
- Pectines
- Cellulose
- Lignines
Hémicellulose
Polymère de sucre autre que glucose
Dégradées en même temps que cellulose (mais plus facile)
Cellulose
Polymère de glucose
Structures en fibres (avec pont H)
Lignine
Composés aromatiques importants dans les sols
Azote organique
Représente 90% de l’azote contenu dans les horizons de surface des sols minéraux
Exemple: Acides aminés, sucres aminés, chlorophylle
Azote minéral (inoraganique)
NH4 + , majorité est lié aux minéraux
NO3 -, mais ne s’accumule pas, car négatif et d’autre ion plus fort vont former des liens avec les quelques cations disponible dans le sol. Résultat: perte par lessivage ruissellement, etc
Soufre organique
Forme principale de soufre dans la plupart des sols minéraux
Exemple: acides aminés, sulfolipides
Phosphore organique
Abondant ou?
Exemple
Très abondant dans les fumiers
Inositols phosphates
Phospholipides
Acides nucléiques
Matière organique stable (substances humifiées), quels sont les deux paradigmes
- Modèle des macromolécules humiques
- Modèle de l’agrégation moléculaire
Évolution de la MO
Minéralisation primaire
- MO facile à décomposer, rapide
Humification
- Formation de fraction plus stable
Minéralisation secondaire
- Minéralisation de la fraction stable, lent
En gros qu’est ce que le modèle des macromolécules humiques
Séquetration de C dans des molécules complexes qui ont été créent par les microorganismes
Fraction humine
Fraction acides humiques
Fractions acides fulviques
Qu’est ce qui ne fonctionne pas dans ce modèle (modèle macromoléculaire humique)
Énergétiquement parlant ce n’est pas viable pour un organisme de créer des grosses molécules complexes simplement pour créer des réserves.
Modèle de l’agrégation moléculaire
Agrégats
Surfaces minérales
C’est la stabilisation de la MO via la formation d’agrégat et de complexe organo-minérale
Propriétés de l’humus (fraction stable)
Réaction acide (humates,…)
Hydrophile
Colloïdes électronégatifs
Structure du sol -> complexe argilo-humiques
Azote (3 à 5%), phosphore, soufre
C/N = 10 - 12
Pourquoi C/N est important
Car microorganismes ont des exigences nutritionnelles (comme le N)
Il faut qu’il y ait un équilibre entre C/N, car affecte le taux de décomposition et quantité d’humus formée
Que se passe t il lorsque C/N est élevé
Beaucoup de C peu de N
Immobilisation de l’azote: compétition entre microorganismes et plantes pour l’azote disponible
Carence aux plantes = perte de rendement
Que se passe t il lorsque C/N est faible
Peu de C, beaucoup de N
Trop de N
Minéralisation de l’azote
Qu’est-ce qu’on recherche en C/N
C/N équilibré
Dépend aussi de la composition de la MO (exemple pas juste de la lignine)
Que se passe t il lorsque le C/N est optimal
Proportions C humus et C perdu
35% C transformé en humus (stable)
65% C perdu en CO2
Qu’Est ce que le coefficient isohumique (coefficient d’humification)
Quantité d’humus produit par un amendement organique
Analyse et fractionnement de la MO
- C organique et MO
- C total (combustion)
- Extraction des fractions humiques (vieux paradigme)
- Analyses des fibres
Qu’est ce que l’Analyse des fibres
Matières organiques soluble (SOL)
Hémicellulose (HEM)
Cellulose brute (CEL)
Lignine-cutine (LIC)
ISB (indice de stabilité biologique)
Cycle de l’Azote
Étudier la page 65 (diapo 130)
Entrés:
- Résidus animaux, végétaux, humains
- Fertilisant organiques et minérales
- Fixation biologique (plante)
- Déposition sèche ou humides
Pertes:
- Volatilisation (NH3)
- Dénitrification (N2, N2O, NO)
- Récolte (des cultures)
- Érosion
- Lessivage
Processus à l’interne
- Absorption par les racines (NO3-, NH4+)
- Adsorption/désorption à l’argile et
particules colloïdales
- Nitrification (ammonium -> nitrite ->
nitrate
- Ammonification
Immobilisation
5 procédés importants du cycle de l’azote
- Protéolyse
- Ammonification
- Nitrification
- Réduction des nitrates
- Fixation de l’Azote moléculaire
3 étapes de la minéralisation dans le cycle de l’azote
- Protéolyse
- Ammonification
- Nitrification
Protéolyse, qu’est-ce que c’est
Dégradations de protéines
Libération de l’azote dans les protéines
- Acides aminés
- Urée
Enzymes bactériennes
Ammonification (hydrolyse) qu’est-ce que c’Est?
Qu’est-ce qui peut être un inhibiteur ou catalyseur
Formation d’ion ammonium (NH4 +) ou d’ammoniac (NH3)
Acides aminés et urée de la protéolyse
Urée vers ammoniac gazeux, ammoniac gazeux vers ammonium
Dépend du pH:
- Basique = inhibiteur
- Acide - catalyseur
Nitrification, qu’est ce que c’est
Quelles sont les bactéries en jeux
Réaction d’oxydation
Formation de nitrates (NO3-) à partir d’ion ammonium (NH4+)
2 étapes:
- Nitrification: nitrosomonas
- Nitratation: nitrobacter
On espère que la nitratation se passe rapidement car le nitrite peut se dissiper et en plus c’est toxique pour un sol
Réduction des nitrates, qu’est-ce que c’est?
2 types
Types
- 1. Assimilatrice (immobilisation)
- 2. Dissimilatrice (pertes gazeuses)
Expliquer réduction assimilatrice et dissimilatrice
Réduction assimilatrice:
C’est l’absorption des NO3- par les microorganismes pour produire des NH4+. Se produit naturellement. Minimiser le phénomènes = avoir un équilibre dans le ratio C/N
Réduction dissimilatrice:
La dénitrification NO3- vers NO2- vers NO vers N2O vers N2. Se produit en condition anaérobique, lorsque l’oxygène est limité. Le nitrate devient donc accepteur d’électrons. Le premier symptome de ce phénomène est la couleur jaune des plantes, signe qu’il manque d’azote.
Quels sont les facteurs qui influencent la réduction des nitrates
- Disponibilité NO3-
- Source de C métabolisable
- Humidité (+ de contrôle)
- Aération (+ de contrôle)
- pH sol
- Température sol
NO3-, que se passe-t-il avec ces ions dans les sols
- Absorption par les plantes
- Dénitrification
- Immobilisation
- Lessivage
- Érosion, ruissellement
- +/- accumulation (car anion faible)
NH4+-, que se passe-t-il avec ces ions dans les sols
- Absorption par les plantes
- Immobilisation
- Nitrification
- Transforme en NH3 gazeux (pH trop élevé)
- Accumulation grâce à la CEC (phylo,
permanentes et variables) - Érosion/ruissellement
Qu’est-ce que la fixation de l’azote moléculaire (enzyme, types de fixation)
Azote vient de l’air
Catalyseur: enzyme nitrogénase (sensible à l’O2)
Types
- Symbiotiques (légumineuse-rhizobium)
- Asymbiotiques (cyanobactéries)
Quelles sont les conditions de fixation symbiotique de l’azote moléculaire
- Protection de l’enzyme
- Mo, Fe, P
- Absence de NH4+
- Absence de NO3-
- Énergie (photosynthèse)
Cycle biogéochimique du phosphore
Pas de red-ox, reste sous la même forme
Forme de base en solution: H2PO4-, HPO42- Ils sont très réactifs
Équilibre C/P, important
Saturation en phosphore, si saturé, phosphore sera lessivé
Entrées:
- fertilisants organiques
- Fertilisants minéraux
- Résidus (végétal, animal)
Sortie:
- Absorption par les plantes (récolte)
- Érosion
- Lessivage
Processus interne:
- Minéralisation/immobilisation
- Dissolution (minéraux primaires)
- Dissolution/précipitation (minéraux sec, phosphate de Ca, de Al et de Fe)
- Adorption/désorption: avec argiles et hydroxydes de Fe et Al
4 processus du cycle du phosphore
- Minéralisation du phosphore org
- Immobilisation du phosphore soluble
- Microorganismes et disponibilité du phosphore inorganique
- Bactérie
- Mycorhyzes
Minéralisation du phosphore organique
Lorsque le ratio C/P est bas
Phosphate de Fe, de Al et de Ca: dissolution vers H2PO4 ou HPO4
Immobilisation du phosphore organique
Lorsque le ratio C/P est élevé
Incorporation dans les microorganismes
Microorganismes et disponibilité du P inorganique 2 types
- Bactéries dissolvant le phosphore inorganique
- Mycorhizes
Rôles des actéries pour le phosphore inorganique
Microorganismes (bactéries, mycètes) capables de dissoudre le P inorganique.
- Production acides organiques
- Inoculation
Mycorhizes et disponibilité du P inorganique
- Mycètes (symbiose)
- Absorption du P par le mycète puis transfert à la plante hôte
- Ectomycorhizes
- Endomycorhyzes
- Inoculum
Différence entre endomycorhyzes et ectomycorhyzes
Abondance en agriculture
Ecto = à l’extérieur de la cellule végétale
Endo = À l’intérieur de la cellule végétale
Agriculture = endo
Foresterie = ecto
Facteurs favorisants les mycorhyzes
- travail réduit du sol
- Faible contenu en phosphore
- Présence de culture de couverture (culture)
- Pas de plante de la famille des Brassicacées dans la rotation
Cycle du soufre
SO4 2- en solution
Exemple de fertilisant = gypse
Entrées:
- Fertilisant minéral
- Résidus (végétal, animal)
- Dépôt aérien
Sortie:
- Absorption par les plantes
- Lessivage
- Volatilisation (S2-)
- Érosion
Processus interne
- Minéralisation/immobilisation
- Dissolution/précipitation
- RED/OX
- Adsorption/désoption
4 processus du cycle du soufre
- Minéralisation du soufre organique
- Oxydation du soufre
- Réduction du soufre
- Immobilisation du soufre
Minéralisation du soufre organique
S org devient sulfates, sulfures, composés volatils
Microorganismes hétérotrophes
- Bactéries
- Mycètes
Eau, pH, température, P dispo
Oxydation (perte d’électrons) du soufre
Souvent du H2S oxydés en SO4 2-.
Contribue à l’acidification des sols, car libère 2H+. lors de l’oxydation il forme un acide phosphorique fort qui se dissocie très rapidement.
Bactéries
Réduction (gain électrons) du soufre
Sulfates et sulfites accepteurs d’électrons
Immobilisation du soufre
Sulfates dans les tissus des microorganismes lorsque soufre peu abondant (C/S élevé)
Cycle du carbone
Entrées:
- Photosynthèse
- Résidus (végétal, animal)
Sorties:
- Lessivage
- Volatilisation
- Respiration hétérotrophe et autotrophe
- Utilisation énergie fossile
Cycle du potassium
Pas de potassium organique, mais il peut être retenu par la MO et dans les organismes vivants
Entrées:
- Fertilisant minéral
- Résidus (végétal, animal)
Sortie:
- Lessivage
- Érosion
Processus interne:
- Minéralisation
- Altération (dissolution)
- Absorption par les plantes
