Terra preta

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Fichier:Terra preta HC1.JPG
Terra preta.

La Modèle:Langue (prononcé en portugais : Modèle:MSAPI ou Modèle:MSAPI ; Modèle:Littéralement « terre noire »), également appelée terre noire amazonienne ou terre noire des Indiens dans la littérature scientifique<ref>C. L. Erickson, « Amazonia: The Historical Ecology of a Domesticated Landscape », Handbook of South American Archaeology, edited by Helaine Silverman and William H. Isbell., 2008</ref>, est un anthrosol<ref>Selon la Base de référence mondiale pour les ressources en sols de la FAO</ref>, un type de sol sombre amazonien. D’origine humaine et d'une fertilité exceptionnelle due à des concentrations particulièrement élevées en charbon de bois, en matière organique et en nutriments (notamment l'azote, le phosphore, le potassium et le calcium)<ref name="bayreuth">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Terra Preta Web Site, maintenu par Bruno Glaser de l'Université de Bayreuth.</ref>, il contient une quantité remarquable de tessons de poterie<ref name="ceramicscosta">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} The ceramic artifacts in archaeological black earth (terra preta) from lower Amazon region, Brazil: Mineralogy, par Marcondes Lima da Costa, Dirse Clara Kern, Alice Helena Eleotério Pinto, et al., magazine Acta Amazonica, 2004, vol 34 no 2, Modèle:P.165-178 [cité 13 mars 2007]. Étude et analyse poussée des fragments de poterie qui accompagnent la terra preta.</ref>, et l'activité microorganique y est des plus développées. La terra mulata est un autre type d'anthrosol qui lui est généralement associé.

Ces sols ont pour la plupart été créés par l’être humain entre −800 et 500<ref name="bechtold01">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Summary of Thesis about Anthrohumox in Brazilian Lowland, par G. BECHTOLD, 2007.</ref>, les plus vieux remontant pour leur part à −2800<ref name = "rostain"/>. Ils sont donc d'origine précolombienne. Des milliers d'années après leur création, ils sont si réputés au Brésil qu'ils sont récoltés et vendus comme terreau à rempoter (voir pédologie). Leur profondeur peut aller jusqu'à deux mètres<ref name = "rostain">Modèle:Ouvrage.</ref>.

Les étendues de terra preta sont généralement entourées de sols infertiles, principalement l'oxisol<ref name="bayreuth"/>, mais aussi ferralsols, acrisols et arénosols<ref group=b name="glaser06">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Modèle:Lien brisé, par Bruno Glaser, Institute of Soil Science and Soil Geography, Université de Bayreuth, 95440 Bayreuth, Germany. Publié online le 20 décembre 2006 dans Philosophic Transactions Royal Society B (2007) 362, 187–196. doi:10.1098/rstb.2006.1978. Cet article examine les évidences concernant le processus de génération de la terra preta, ainsi que les raisons pour lesquelles celle-ci est si supérieure en termes de rétention de matière organique et de nutriments, en comparaison aux sols qui l'entourent.</ref>.

Principales propriétés

La Modèle:Langue est un mélange complexe de terrain « naturel » (jaune ou rougeâtre et acide, dans le cas de l'Amazonie), de charbon, de fragments d’objets de poterie, de déchets organiques (résidus de récolte, déjections animales, os de poissonModèle:Etc.) et enfin de milliers de micro-organismes différents<ref name="Sington">Documental The Secret of Eldorado. Realizador: David SINGTON. DOX Productions, 2002. Emitido por vez primera por el programa Horizon de la BBC.</ref>.

La Modèle:Langue est très fertile, ce qui est une anomalie par rapport aux sols peu productifs de la forêt amazonienne<ref name="FAO">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Recuadro 4: Terra Preta - ¿manejo orgánico de los suelos? Brasil, Agricultura orgánica y recursos abióticos. Departamento de Desarrollo Sostenible, FAO, 2001. Consulté le Modèle:1er mai 2008.</ref>. Bien que les sols amazoniens exigent normalement des périodes de jachère entre huit et dix ans, six mois de repos peuvent suffire aux sols terra preta pour récupérer<ref name="FAO"/>. Dans au moins un cas, on sait qu’un sol de ce type a été en culture continue depuis plus de quarante ans sans apport externe d'engrais<ref group=b name="lehmann01"/>.

Localisation

On trouve ce sol principalement en Amazonie, où Sombroek Modèle:Et al.<ref name="lehmann03">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}Classification of Amazonian Dark Earths and other Ancient Anthropic Soils par Nestor Kaampf, W.I. Woods, W. Sombroek, D.C. Kern et T.J.F. Cunha. Chapitre 5 de Amazonian Dark Earths: origin, properties, and management 2003. (eds J. Lehmann, D. Kern, B. Glaser & W. Woods), Cité dans Lehmann et al., 2003, Modèle:P.77-102.</ref> estiment que ces terres occupent une surface d'au moins 0,1 à 0,3 % de la basse Amazonie enforestée, soit Modèle:Unité (cité par Denevan et Woods<ref name="devevanwoods">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“Discovery and awareness of anthropogenic amazonian dark earths (terra preta)”, par William M. Denevan, University of Wisconsin-Madison, et William I. Woods, Southern Illinois University, Edwardsville.</ref>) mais d'autres estiment cette surface à 1,0 % ou plus (jusqu’à deux fois la surface de la Grande-Bretagne)<ref name="eprida04">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} [1] Modèle:Lang (a posting to Energy Resources Group on Yahoo). Compte-rendu sur le symposium (EACU) en 2004 à l'Université de Georgia à Athens (Georgia, États-Unis). S'y est réuni un groupe de scientifiques aux intérêts très divers: chimie, archéologie, physique, anthropologie, microbiologie, pédologistes, agronomes, chercheurs sur les énergies renouvelables, et des représentants du DOE (Department of Environment), de l'USDA (....) et de l'industrie. Ordre du jour : observer les évidences d'utilisations massives de carbone dans l'histoire, faire le point sur la recherche présente, et étudier comment l'énergie négative du carbone peut être économiquement déployée aujourd'hui (Voir aussi [2]).</ref>. Leur distribution s'étend principalement le long des voies d'eau, de l'Amazonie de l'Est au bassin central de l'Amazonie<ref name="2003_www.css.cornell.edu" />.

On connaît également des sites de Modèle:Langue dans d'autres régions d'Amérique du Sud (Colombie, Équateur, Pérou, Guyane)<ref name="cnes">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Vivre en Guyane - compte rendu succinct de découverte de sites de Terra preta en Guyane.</ref>, en Afrique de l'Ouest (Bénin, Liberia), et dans les savanes d'Afrique du Sud<ref name="bayreuth"/>.

La Modèle:Langue existe en petites surfaces avoisinant Modèle:Unité mais on a aussi signalé l'existence de surfaces de Modèle:Unité<ref name="devevanwoods"/>. On les trouve dans des situations climatiques, géologiques et topographiques variées<ref name="devevanwoods"/>.

Terra mulata

La terra mulata est plus claire que la Modèle:Langue, contient beaucoup de charbon de bois mais moins de restes de poterie et d'os. La terra mulata se situe généralement en auréole autour de la Modèle:Langue, et occupe des surfaces beaucoup plus importantes. L'hypothèse généralement retenue pour expliquer son origine, est que la terra mulata correspond aux zones défrichées et cultivées situées autour des villages (la Modèle:Langue correspondant à l'emplacement du village). La terra mulata aurait été constituée par des techniques de brûlis contrôlés afin de favoriser la production de biochar et donc d'augmenter la fertilité du sol, dans le contexte de l'agriculture sur abattis-brûlis<ref>Modèle:Article.</ref>.

Histoire de sa redécouverte

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}}s === La redécouverte de la Modèle:Langue passe par celle des ouvrages en terre de la région et de la civilisation qui les a élaborés. En effet, le débat a, jusqu'à ces récentes années, tourné autour de la question de subsistance : les sols d'Amazonie, généralement pauvres et lessivés, ont-ils ou non pu subvenir aux besoins alimentaires de populations denses ?

  • 1541 : départ de la première expédition européenne de découverte de l'Amazone ; Francisco de Orellana descend le fleuve. L'expédition parle à son retour d'une région à l'agriculture riche et sophistiquée, à haute densité démographique, où la population habite aussi bien des fermes isolées que de grands villages entourées de hauts murs<ref name="mann">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} [3] Earthmovers of the Amazon par Charles C. Mann. Article de la série News Focus dans Science, 4 février 2000, vol. 287: 786-789. Cet article présente les recherches archéologiques dans la région du Beni directement liées au renouveau d'attention récent sur la terra preta, ainsi que des photos des reconstructions de ce mode d'agriculture.</ref>. Ses chroniques décrivent également ces villages reliés entre eux par des réseaux de commerce étendus, et des chefs dont le statut s'apparente à celui de la nobilité<ref name="discover07">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}"Black gold of the Amazon", article dans le magazine Discover, 2007.</ref>. La légende naît d'un « pays de l'Eldorado ».

Les expéditions subséquentes ne trouvent que quelques tribus isolées de chasseurs-cueilleurs principalement nomades et une organisation sociale et politique presque aussi limitée que l'agriculture. C'est la disgrâce pour Orellana et l'opinion publique européenne est fixée pour les quatre siècles suivants sur l'idée d'une région à potentiel de développement culturel limité par l'environnement<ref name="mann"/> – ce que l'anthropologue Michael Heckenberger appellera « le mythe des sauvages de l'âge de Pierre restés à l'aube des temps »<ref name="discover07"/>.

Pourtant, tout au long de cette période de plus de 400 ans, des récits divers émergent occasionnellement pour retomber aussitôt dans l'oubli de l'histoire. Ce sont principalement des comptes rendus de jésuites (anonymes fin {{#switch: XVI 

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}}, et 1743 ; Equiluz 1884 ; Eder 1888 ; Altamirano 1891), qui dirigèrent la région de 1668 à 1767 et décrivent les peuples indigènes, leurs coutumes, les paysages locaux et la vie des missions coloniales. La région était notée pour sa richesse agricole, notamment pour le cacao et le coton. Contrairement à bien des régions de l'Amazonie, les Baures ne souffrirent apparemment pas d'effondrement démographique jusqu'à la mort du missionnaire Modèle:Lien tué en 1703, à la suite de quoi les Espagnols dispersèrent les communautés indigènes en une écrasante répression par la guerre et l'esclavage. Après 1708, les missionnaires regroupèrent les survivants en plusieurs centres urbains, les principaux étant Concepción de Baures (la présente ville de Baures) et San Martin<ref name="mann"/>.

  • 1865-66 : Expédition Louis Agassiz en Amazonie.
  • À partir de 1867 : Établissement local de familles d'ex-soldats de la Guerre Civile des Confédérés.
  • 1870 : Le géologue et explorateur américain James Orton, professeur à Vasser, mentionne un sol « noir et très fertile » en Amazonie, dans son livre The Andes and the Amazon dédié à Charles Darwin qui avait correspondu avec lui. Puis en 1874 vient le rapport sur ces sols écrit par le géologue canadien Modèle:Lien, celui de son assistant Herbert Smith<ref name="smith1879">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Dans le Scribner’s Monthly, Herbert Smith décrit la fécondité extraordinaire des plantations de canne à sucre. Il écrit d'une fabrication de rhum que Modèle:Citation.</ref> en 1879, et celui des géologues britanniques Brown et Lidstone (1878). Ces rapports concernent particulièrement la région de Santarém en basse Amazonie. Cet afflux soudain d'informations provient d'une part de ce que Hartt<ref name="hartt">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} [4] Rock stars: Charles Frederick Hartt—A Pioneer of Brazilian Geology.</ref> fut membre de l'expédition Louis Agassiz en 1865-66, et d'autre part de l'établissement des ex-soldats dans cette région<ref name="devevanwoods"/>.
  • 1916-1918 : Nordenskiöld relate des vestiges de villages entourés de fossés et de plusieurs larges avenues et canaux, dans la région des Baures (une région au nord-est de la Bolivie et en bordure du bassin amazonien, aux sols naturels tout aussi pauvres que le reste des sols naturels d'Amazonie).
  • Années 1950 : La vision des « Smithsoniens » (principalement Betty J. Meggers, archéologue, et Evans, du Smithsonian Institute) prévaut d'une région incapable de subvenir aux besoins d'une population dense, et donc limitant le développement d'une société complexe<ref name="discover07"/>.
  • Fin des années 1950 : Lee (1979, 1995) et Pinto Parada (1987) découvrent de larges vestiges de réseaux d'avenues, de canaux et de groupements d'habitations, dans les pampas entre le Rio San Joaquin et le Rio San Martin (le « Complexe Hydraulique des Baures »). Lee et Botega survolèrent la région de nombreuses fois avec des scientifiques et des journalistes pour faire connaitre ces constructions, mais les vestiges ne furent pas examinés au sol par les archéologues<ref name="mann"/>.
  • 1961 : Pour sa thèse de géographie, William Denevan fait son premier voyage dans une région de l'Amazone bolivienne appelée le Beni. Situé entre les montagnes des Andes et le Río Guaporé (un affluent majeur de l'Amazone), isolé, presque inhabité et quasi sans routes, les saisons y sont marquées par un fort contraste sec/pluies. En 1966, Denevan décrit plusieurs avenues et canaux encore en usage par les habitants des Baures, et les villages entourés de fossés dans les Baures et à Magdalena<ref name="mann"/>.
  • Années 1960 : Donald Lathrap, archéologue à l'Université d'Illinois, se base sur des indices linguistiques et les céramiques pour présenter l'hypothèse que la confluence des rivières Amazone, Rio Negro et Madeira, fut le centre d'une civilisation avancée qui s'étendit des Caraïbes jusqu'au sud du Brésil<ref name="discover07"/>.

Reconnaissance scientifique : fin du Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle

  • 1966 : W. Sombroek publie Amazon soils. A reconnaissance of the soils of the Brazilian Amazon region, son premier ouvrage sur le potentiel de la terra preta comme régénérateur de sols et outil de séquestration du carbone (W. G. Sombroek, Interciência 17, 269–272)<ref name="mann"/>.
  • 1984-85 : Dougherty et Calandra conduisent une série d'excavations-tests pour des recherches archéologiques dans la ville de Baures et le long du Rio Negro et du Rio Blanco. Ils cherchent à construire une chronologie de la région à l'aide des tessons de poterie<ref name="mann"/>.
  • Début des années 1990 : l'anthropologue Michael Heckenberger (Université de Floride à Gainesville) découvre que les Kuikuro, une tribu indigène dans la région du haut Xingu environ 600 miles au sud-est de Manaus, ont une structure de classe dirigeante (aristocratie héréditaire) plus complexe que celle correspondant à un groupe de seulement 300 personnes. Ceci suggère que cette population était dans le passé plus nombreuse et plus sophistiquée qu'à présent. Au-delà des bordures du village il trouve des vestiges d'une civilisation antérieure : une très large place, des routes, des avenues, des canaux et des ponts. Vers le milieu des années 1990, Heckenberger invite James B. Petersen, son ancien professeur et un expert en céramiques, sur son terrain de recherches. Lors d'une exploration au-delà du camp, Heckenberger rencontre sur une berge du Rio Negro une zone de terra preta s'étendant sur trois kilomètres le long du Rio Negro. Dans les mois qui suivent, Heckenberger et Petersen lancent le « Central Amazon Project » avec Eduardo G. Neves<ref name="discover07"/>.
  • Années 1990 : une équipe américano-bolivienne menée par Clark Erickson commence la première recherche archéologique long terme sur les vestiges de constructions en terre de la région des Baures. Il découvre une quantité énorme de tessons de poterie associée à la terra preta. Un troisième archéologue, William Woods, de l'université de l'Illinois (SIU), retrouve les mêmes débris de poterie le long de la rivière Tapajos.
  • 1995 : Le « Central Amazon Project » commence ses recherches in situ à Açutuba, pour s'étendre en onze ans sur Modèle:Unité de la péninsule séparant le Rio Negro et le fleuve Amazone. Sur plus de 100 sites, Peterson et ses collègues découvrent des preuves de l'existence de civilisations disparues bien plus avancées, plus inter-connectées, et aux populations bien plus denses que l'on ne pensait auparavant des bandes de chasseurs-cueilleurs nomades locales. Les communautés pré-colombiennes de cette région du cœur de l'Amazone possédaient des routes, une agriculture, des systèmes d'irrigation, une gestion du sol, des céramiques et un commerce développé. À la différence des autres cultures natives sud-américaines telles celles ayant habité Chaco Canyon et Mesa Verde, les communautés de l'Amazone ne disposaient cependant pas de pierre pour leurs constructions ; les structures bâties en bois se sont donc désintégrées avec le temps. Ainsi, le seul legs de cette civilisation amazonienne est la terra preta. Le groupe abandonne la théorie de Meyer et adopte celle de Donald Lathrap<ref name="discover07"/>.
  • 1996 : Anna C. Roosevelt du Chicago’s Field Museum, publie des preuves démontrant que des sociétés évoluées ont colonisé la várzea (les plaines inondables d'Amazonie) et les coteaux (bluffs) qui l'entourent (Science, Modèle:Date-, Modèle:P.346 et 373; Modèle:Date-, Modèle:P.1821). Cité dans Earthmovers of the Amazon par Charles C. Mann<ref name="mann"/>.

Les archéologues sont dorénavant persuadés que l'Amazonie abrita jusqu'à l'arrivée des Espagnols une véritable civilisation, Modèle:Référence nécessaire. Selon Denevan, la région abritait Modèle:Citation (cité dans Earthmovers of the Amazon par Charles C. Mann<ref name="mann"/>), tout aussi sophistiquée que les cultures Aztèque, Inca et Maya bien que radicalement différente de celles-ci.

Ils auraient appliqué une pratique d'entretien du sol destinée à transformer un sol jaune argileux de productivité biologique limitée, en l'un des sols les plus riches de la planète. Selon William Balée, anthropologue de l'Université Tulane à La Nouvelle-Orléans, les étendues de forêt tropicale entre les zones de savane sont principalement voire entièrement anthropogéniques – une notion ayant des implications considérables pour l'agriculture en général, et la conservation future de la région en particulier. Pour Robert Langstroth, géographe culturel ayant obtenu son doctorat en 1996 à la University of Wisconsin sous la direction de Denevan, Modèle:Citation<ref name="mann"/>.

Pédologie

Modèle:Article connexe

La terra preta est définie comme un type de latosol, qui a un taux de carbone allant d'élevé à très élevé (plus de 13 - 14 % de matière organique) dans son horizon A, mais sans caractéristiques hydromorphiques<ref name="bechtold">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} « Terra Preta - Homepage about Anthrohumox in Brazilian Lowland », Gerhard Bechtold - Consultant for National (Geo-)Information Systems and Database Setup, for Natural Resources Assessments -, consulté le 13 novembre 2021.</ref>. La composition de la terra preta présente des variantes importantes. Par exemple, les jardins attenants aux habitations recevaient plus de nutriments que les champs plus éloignés<ref name="sciencenews">Modèle:Article.</ref>.

La capacité de la terra preta d'accroître son propre volume Modèle:Incise a été « découverte » par le pédologue William I. Woods de l'université d'Illinois<ref name="eprida04"/>. Ce mystère, le « Graal » de la terra preta, est activement étudié par les différents acteurs scientifiques concernés.

Les processus responsables de la formation des sols de terra preta sont<ref group=b name="glaser06"/> :

  • (1) l'incorporation de charbon de bois,
  • (2) l'incorporation de matières organiques et de nutriments,
  • (3) le rôle des micro-organismes et des animaux du sol.

Incorporation de charbon de bois

Méthode d'identification du charbon dans la terra preta

La transformation de la biomasse en charbon produit une série de dérivés charbonneux désignés sous le nom de carbone noir ou pyrogénique, dont la composition varie, allant de matière organique légèrement charbonnée, jusqu'à des particules de suie très graphitées formées par la recomposition de radicaux libres (Hedges et al. 2000)<ref name="hedges00">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“The molecularly uncharacterized component of nonliving organic matter in natural environments.” par J.I. Hedges et al., 2000 Org. Geochem. 31, 945–958. (doi:10.1016/S0146-6380(00)00096-6). Cité par B. Glaser dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century.</ref>. Ici, tous les types de matériaux charbonneux sont appelés charbon. Par convention, est considérée comme charbon la matière organique naturelle transformée thermiquement avec un pourcentage O/C (rapport oxygène/carbone) de moins de 0,6<ref name="hedges00"/> (des valeurs plus petites ont cependant été suggérées<ref name="Stoffyn97">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“The identification of black carbon particles with the analytical scanning electron microscope: methods and initial results.” P. Stoffyn-Egli, T.M. Potter, J.D. Leonard & R. Pocklington. 1997. Sci. Total Environ. 198, 211–223. (doi:10.1016/S0048-9697(97)05464-8). Cité par B. Glaser dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century,.</ref>). À cause des interactions possibles avec les minéraux du sol et la matière organique, il est quasiment impossible d'identifier le charbon avec sûreté en le déterminant uniquement par le simple pourcentage O/C. Le pourcentage H/C (rapport hydrogène/carbone)<ref name="kim04">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“Hydrogen-deficient molecules in natural riverine water samples—evidence for the existence of black carbon in DOM.” par S. Kim, L.A. Kaplan, R. Benner & P.G. Hatcher. 2004. Mar. Chem. 92, 225–234. (doi:10.1016/j.marchem.2004.06.042). Cité par B. Glaser dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century,.</ref> ou des marqueurs moléculaires comme l'acide benzènepolycarboxylique<ref name="glaser98">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“Black carbon in soils: the use of benzenecarboxylic acids as specific markers”, par B. Glaser, L. Haumaier, G. Guggenberger & W. Zech. 1998. Org. Geochem. 29, 811–819. (doi:10.1016/S0146-6380(98)00194-6). Cité par B. Glaser dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century,.</ref> sont donc utilisés comme seconde dimension d'identification<ref group=b name="glaser06"/>.

Charbon dans la terra preta

Du carbone a été ajouté aux sols pauvres, sous forme de charbon de bois fabriqué à basse température et en présence d'une quantité d'oxygène limitée (à l'aide de feu étouffés). William Woods (Université du Kansas, à Lawrence), expert en sites d'habitations abandonnés, a mesuré dans la terra preta jusqu'à 9 % de carbone noir (contre 0,5 % pour les sols environnants)<ref name="woodsmccann">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}W. Woods & J.M. McCann dans Yearbook Conf. Latin Am. Geogr. Vol. 25 (ed. Caviedes, C.) 7–14. (Univ. Texas, Austin, 1999). Cité dans Putting the carbon back: Black is the new green, article dans le journal Nature 442, 624-626, 10 aout 2006. Lien vers copie gratuite de l'article dans le site de Biopact à la suite et dans le cadre d'une entrée intitulée Terra Preta: how fuels can become carbon-negative and save the planet.</ref>. B. Glaser et al. ont trouvé jusqu'à 70 % de carbone de plus que dans les ferralsols avoisinants<ref group=b name="glaser06"/>, avec des valeurs moyennes approx. de Modèle:Unité<ref name="glaser01">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“The ‘Terra Preta’ phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics.” par B. Glaser, L. Haumaier, G. Guggenberger et W. Zech, 2001. Naturwissenschaften 88, 37–41 (doi:10.1007/s001140000193). Cité dans Weed composition and cover after three years of soil fertility management in the central Brazilian Amazon: Compost, fertilizer, manure and charcoal applications, par J. Major et al.</ref>.

La chercheuse finlandaise Janna Pitkien a mené des tests sur des matériaux à haute porosité tels que la zéolithe, le charbon actif et le charbon. Ces tests montrent, contrairement à ses attentes, que la croissance microbienne est substantiellement améliorée avec le charbon actif. Il est possible que ces petits morceaux de charbon tendent à migrer à l'intérieur du sol, fournissant un habitat pour les micro-organismes qui assimilent la biomasse de la couverture de surface<ref name="glaser07">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} B. Glaser & K.-H. Knorr, non encore publié, cité dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century, par Bruno Glaser.</ref>.

La structure chimique du charbon dans les sols de terra preta est caractérisée par des groupes aromatiques poly-condensés, à qui sont dus d'une part la stabilité biologique et chimique prolongée combattant la dégradation microbienne ; et d'autre part, après oxydation partielle, la plus grande rétention de nutriments<ref group=b name="glaser06"/>,<ref name="glaser01"/>. Le charbon de bois (mais non celui d'herbacées ou de charbon de matériaux à hautes teneurs en cellulose) fabriqué à basse température, a donc une couche interne de condensats d'huiles biologiques que les microbes consomment et qui est similaire à la cellulose de par ses effets sur la croissance microbienne (Christoph Steiner, EACU 2004). Le charbonnage à haute température fait perdre cette couche et accroît peu la fertilité du sol<ref name="eprida04"/>. Glaser et al. (1998<ref name="glaser98"/> et 2003<ref name="Glaser03">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Organic chemistry studies on Amazonian Dark Earths, par B. Glaser, G. Guggenberger et W. Zech. Chapitre 12 de Amazonian Dark Earths: origin, properties, and management, 2003. (eds J. Lehmann, D. Kern, B. Glaser & W. Woods), Modèle:P.227–241. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer.</ref>) et Brodowski et al. (2005<ref name="brodowski05">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} “Black carbon assessment using benzenepolycarboxylic acids: revised method”, par S. Brodowski, A. Rodionov, L. Haumaier, B. Glaser & W. Amelung. 2005. Org. Geochem. 36, 1299–1310. (doi:10.1016/j.orggeochem.2005.03.011).</ref>) ont démontré que la formation de structures aromatiques condensées dépend du processus de manufacture du charbon. C'est l'oxydation lente du charbon qui crée des groupes carboxyliques ; ceux-ci augmentent la capacité d'échange des cations dans le sol<ref name="bayreuth2">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} [5] Stability of soil organic matter in Terra Preta soils par Bruno Glaser, Ludwig Haumaier,Georg Guggenberger et Wolfgang Zech, Institut de Sciences des Sols, University of Bayreuth, D-95440 Bayreuth, Germany.</ref>,<ref name="zech90">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} “Ecological aspects of soil organic matter in tropical land use. In Humic substances in soil and crop sciences. Selected readings”, par W. Zech, L. Haumaier et R. Hempfling. 1990 (eds P. McCarthy, C. E. Clapp, R. L. Malcolm & P. R. Bloom), Modèle:P.187–202. Madison, WI: American Society of Agronomy and Soil Science Society of America. Cité par B. Glaser dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century.</ref>. Lehmann et al ont étudié le noyau des particules de carbone noir produit par la biomasse. Ils l'ont trouvé hautement aromatique même après des milliers d'années d'exposition dans le sol et présentant les caractéristiques spectrales du charbon frais. Autour de ce noyau et sur la surface des particules de carbone noir ont cependant été identifiées de bien plus larges proportions de formes de C carboxyliques et phénoliques spatialement et structuralement distinctes du noyau de la particule. L'analyse des groupes de molécules fournit des évidences à la fois pour l'oxydation de la particule de carbone noir même, aussi bien que pour l'adsorption de carbone non-noir<ref name="lehmann05">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} “Near- edge X- ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy for mapping nano-scale distribution of organic carbon forms in soil: Application to black carbon particles”, par Johannes Lehmann, Biqing Liang, Dawit Solomon, Mirna Lerotic, Flavio Luizao, James Kinyangi, Thorsten Schafer, Sue Wirick, et Chris Jacobsen. Global Biogeochemical Cycles, vol. 19, GB1013, doi:10.1029/2004GB002435, publié 16 février 2005.</ref>.

On a aussi montré (chez des plantes devenues invasives hors de leur aire naturelle de répartition, comme l'absinthe), que l'ajout de charbon de bois au sol, inhibe ou supprime l'allélopathie racinaire<ref name=Inderjit2017>Modèle:Article</ref>.

Ce charbon est ainsi décisif pour le caractère durable de la culture sur sols de terra preta<ref group=b name="lehmann01"/>,<ref name="bayreuth2"/>. Des amendements de Ferrasol avec du charbon de bois augmentent considérablement la productivité végétale<ref name="2003_www.css.cornell.edu"/>. Les sols agricoles ont perdu en moyenne à 50 % de leur carbone à cause de l'agriculture intensive et d'autres dégradations d'origine humaine<ref name="eprida04"/>.

Incorporation de matières organiques et de nutriments

Le charbon est micro-poreux, et un gramme de charbon activé (par ex. passé à la vapeur, qui ouvre les pores du charbon) développe une surface totale de plus de Modèle:Unité et pouvant aller jusqu'à Modèle:Unité. Cette structure offre non seulement des facultés d'adsorption exceptionnelles bien connues<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Value Added Products from Gasification – Activated Carbon, par Shoba Jhadhav. Laboratoire de Combustion, Gaséification et Propulsion (The Combustion, Gasification and Propulsion Laboratory - CGPL) à l'Institut Indien des Sciences (Indian Institute of Science - IISc).</ref> mais aussi un habitat privilégié pour les micro-organismes.

La porosité du charbon de bois amène une plus grande rétention de matière organique, d'eau et de nutriments organiques dissous<ref name="Pietikainen_Kiikkila_Fritze">Modèle:Article cité par Modèle:Article.</ref>, ainsi que des polluants comme des pesticides et des hydrocarbures aromatiques polycycliques<ref name="kopytko02">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“Biodegradation of two commercial herbicides (Gramoxone and Matancha) by the bacteria Pseudomonas putida”, par M. Kopytko, G. Chalela & F. Zauscher. 2002. Elec. J. Biotechnol. 5, 182–195. Cité par B. Glaser dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century.</ref>.

Matière organique

Le potentiel élevé de sorption des molécules organiques (et d'eau) est dû à la structure poreuse du charbon<ref group=b name="glaser06"/>. Les sols de terra preta, contenant ces grandes quantités de charbon, sont donc également caractérisés par une plus grande concentration de matière organique (en moyenne trois fois plus de matière organique que dans les sols pauvres environnants<ref group=b name="glaser06"/>,<ref name="glaser01"/>,<ref name="zech90"/>,<ref name="sombroek1966">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“Amazon soils. A reconnaissance of the soils of the Brazilian Amazon region”, par W. G. Sombroek, 1966. vol. 672, Modèle:P.283. Wageningen, The Netherlands: Verslagen van Landbouw-kundige Onderzoekingen. Cité par B. Glaser dans Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century,.</ref>), jusqu'à Modèle:Unité<ref name="2003_www.css.cornell.edu"/>. On peut trouver la matière organique à des profondeurs de 1 à Modèle:Unité<ref name="bechtold"/>. Gerhard Bechtold propose de ne parler de terra preta qu'en présence, à Modèle:Unité de profondeur, d'un taux de matière organique minimum supérieur à 2,0 ou 2,5 %. L'accumulation de matière organique dans les sols tropicaux humides est un paradoxe, à cause des conditions optimum de dégradation<ref name="glaser01"/>. Il est remarquable que ces anthroposols se régénèrent malgré les conditions tropicales humides prévalentes et les taux de minéralisation rapides<ref name="2003_www.css.cornell.edu"/>. Il a été démontré que la stabilité de la matière organique est en grande partie due aux résidus de la combustion incomplète de la biomasse<ref name="glaser01"/>.

Nutriments

Les sols de terra preta montrent aussi des quantités de nutriments plus élevées et une meilleure rétention de ces nutriments, que les sols environnants infertiles<ref name="glaser01"/>. La proportion de P présent atteint 200 - Modèle:Unité<ref group=b name="lehmann01"/>. La quantité de N s'est également montrée plus grande dans l'anthroposol, mais ce nutriment a été immobilisé dû à la proportion élevée de C par rapport à l'N dans le sol<ref name="2003_www.css.cornell.edu" />.

L'anthroposol montre une disponibilité de P, Ca, Mn et Zn clairement plus élevée que le Ferrasol voisin. L'absorption de P, K, Ca, Zn et Cu par les plantes augmente lorsqu'on augmente la quantité de charbon disponible ; la production de biomasse pour deux récoltes étudiées (riz et Vigna unguiculata (L.)Walp.) a augmenté de 38 - 45 % sans fertilisation (P < 0,05), par rapport à des récoltes faites dans du Ferrasol fertilisé<ref name="2003_www.css.cornell.edu" />.

Amender avec des morceaux de charbon d'approximativement Modèle:Unité, au lieu de charbon réduit en poudre grossière, n'a pas changé les résultats d'une expérience sauf pour le manganèse (Mn), dont l'absorption a considérablement augmenté<ref name="2003_www.css.cornell.edu" />.

Le drainage de nutriments est minimal dans l'anthroposol malgré leur abondante disponibilité. Ceci explique leur fertilité élevée. Cependant, lorsque des nutriments inorganiques sont appliqués au sol, le drainage de nutriments dans l'anthroposol excède celui dans le ferralsol fertilisé<ref name="2003_www.css.cornell.edu" />.

Pour les sources potentielles de nutriments, seuls le C (via la photosynthèse) et l'N (par fixation biologique) peuvent être produits in situ. Tous les autres éléments (P, K, Ca, Mg…) doivent être présents dans le sol. En Amazonie, l'approvisionnement de nutriments par compostage in situ est exclu pour les sols naturels lourdement lessivés (ferralsols, acrisols, lixisols, arénosols, uxisols…) qui ne contiennent pas de concentrations élevées de ces éléments. Dans le cas de la terra preta, seules sont possibles les sources de nutriments primaires et secondaires. On a trouvé les éléments suivants<ref name="glaser01"/> :

  • (1) excréments humains et animaux (riches en P et N),
  • (2) rebuts tels que des os de mammifères, arêtes de poissons, carapaces de tortues (riches en P et Ca),
  • (3) résidus de cendres de combustions incomplètes (riches en Ca, Mg, K, P et charbon),
  • (4) biomasse de plantes terrestres (ex : compost),
  • (5) biomasse de plantes aquatiques (ex : algues).

La saturation en pH et en base est plus importante que dans les sols environnants<ref>Sombroek, 1966; Smith, 1980; Kern and Kämpf, 1989; Sombroek et al., 1993; Glaser et al., 2000; Liang et al. 2006.</ref>,<ref name="lehmann03"/>.

Rôle des micro-organismes et des animaux du sol

Les micro-organismes et champignons vivent et meurent à l'intérieur du média poreux, augmentant ainsi sa quantité de carbone. Johannes Lehman et W. Zech, Bruno Glaser à l'Université de Bayreuth (Allemagne) et Embrapa (Manaus, Brésil) étudient ces phénomènes.

Les pores du charbon frais doivent d'abord « être chargés » avant de commencer à fonctionner en tant que biotope<ref name="gunther07">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Everyone’s carbon sequestration: decrease atmospheric carbon dioxide, earn money and improve the soil. par Folke Günther [6], Holon Ecosystem Consultants, Lund, Sweden. Papier présenté à l'Institut International pour l'Économie de l'Environnement Industriel (International Institute for Industrial Environmental Economics – IIIEE) le 26 mars 2007.</ref>.

En date de 2008, il n'y a aucune preuve scientifique qu'un micro-organisme particulier soit responsable de la formation de terra preta mais une production significative de carbone noir d'origine biologique a été identifiée, spécialement sous conditions tropicales humides<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} « Isotopic evidence for condensed aromatics from non-pyrogenic sources in soils: implications for current methods for quantifying soil black carbon » par Klaus-Holger Knorr et Bruno Glaser, 2008, Volume 22, Pages 935-942.</ref>. Dans ces travaux, il est supposé que Aspergillus niger en est le principal responsable. Les travaux de Topoliantz et Ponge, résumés dans un article synthétique<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} « Ingestion of charcoal by the Amazonian earthworm Pontoscolex corethrurus: a potential for tropical soil fertility » par Jean-François Ponge, Stéphanie Topoliantz, Sylvain Ballof, Jean-Pierre Rossi, Patrick Lavelle, Jean-Marie Betsch et Philippe Gaucher. Soil Biology & Biochemistry, Volume 38, Issue 7, July 2006, Pages 2008-2009.</ref>, montrent que le ver de terre Pontoscolex corethrurus, largement présent dans toute l'Amazonie, notamment dans les clairières après brûlis, était capable d'incorporer des particules de charbon de bois au sol minéral et de les broyer finement pour produire un humus particulier<ref>Barois I, Villemin G Lavelle P, Toutain F (1993) Transformation of the soil structure through Pontoscolex corethrurus (Oligoch aeta) intestinal tract. Geoderma 56, 57 - 66.</ref>. Ces auteurs, qui ont pu vérifier expérimentalement ce processus, pensent qu'il est à l'origine de la formation biologique des terra preta, associée à un savoir agronomique mettant en œuvre le dépôt de charbon de bois en une mince couche régulière favorable à son enfouissement par Pontoscolex corethrurus.

Séquestration de carbone et productivité

Productivité

Les sols de Modèle:Langue sont très populaires auprès des locaux qui les utilisent pour des cultures à haut rendement économique, telles que la papaye et la mangue<ref name="bayreuth"/>, ou le collectent pour le vendre comme terreau à rempoter<ref group=b name="glaser06"/>,<ref name="german&Cravo">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} German et Cravo, 1999. Cité dans Terra preta de Indio par Johannes Lehmann [7].</ref>. B. Glaser estime que la productivité des récoltes dans la terra preta est de deux<ref name="glaser">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}B. Glaser, B. Phil. Trans. R. Soc. (dans la presse). Cité dans Putting the carbon back: Black is the new green, article dans le journal Nature 442, 624-626, 10 aout 2006. Lien vers copie gratuite de l'article dans le site de Biopact à la suite et dans le cadre d'une entrée intitulée Terra Preta: how fuels can become carbon-negative and save the planet.</ref> à trois<ref name="bayreuth"/> fois celle des sols voisins infertiles. Les jachères y sont réduites parfois à seulement six mois alors que celles pour l'oxisol sont généralement de 8 à 10 ans<ref group=b name="lehmann01"/>. De nombreuses études au Brésil, Thaïlande, Japon et bien d'autres pays, ont montré des accroissements de productivité des récoltes de l'ordre de 20 à 50 %, associés à des accroissements de biomasse totale allant jusqu'à 280 %<ref name="eprida04"/>. D'après Beata Madari (Association Brésilienne de Recherches Agricoles) et d'autres scientifiques, la fertilité associée à la terra preta pourrait justifier la promotion de ce mode d'agriculture (citée dans le magazine Science News<ref name="sciencenews"/>).

Séquestration du carbone

Modèle:Article détaillé

Notons tout d'abord que planter des arbres n'est en soi qu'une solution à court terme pour la séquestration effective de carbone, puisque lors de la destruction de ceux-ci le carbone qu'ils ont séquestré est relâché dans l'atmosphère. Le bilan de cette opération est donc neutre sur le plan de séquestration de carbone. Par contre, transformer les arbres en charbon (qui est en théorie composé quasi uniquement de carbone) et enterrer ce charbon, amène de fait un bilan négatif (plus de carbone séquestré que relâché)<ref name="eprida04"/>. Le défrichage par brûlis (le slash-and-burn) relâche dans l'atmosphère environ 97 % du carbone accumulé par la végétation. Par contre, le défrichage avec feux couverts pour la production de charbon (le slash-and-char) ne relâche qu'environ 50 % de ce carbone (Lehmann, cité dans le magazine Science News<ref name="sciencenews"/>). Du charbon de bois correctement préparé peut augmenter les récoltes et séquestrer du carbone pour des milliers d'années (Modèle:Unité selon l'estimation de Dan Gavin, chercheur en datation au carbone à l'Université d'Illinois)<ref name="eprida04"/>.

De plus, les propriétés de renouvellement de la terra preta permettent de séquestrer encore plus de carbone grâce à l'augmentation de la biomasse végétale et de la population fongique et microbienne<ref name="eprida04"/>,<ref group=b name="lehmann01"/>.

Applications industrielles présentes

Le docteur Ogawa, de Kansai Environmental au Japon (une division de Kansai Electric Power Company, le deuxième plus grand producteur électrique de ce pays), a présenté les recherches de son équipe sur l'addition de charbon au sol. Leurs travaux, sur quinze ans d'études, ont étudié les causes des effets du charbon sur le sol, et ont amené le gouvernement japonais à approuver le charbon comme pratique officielle de gestion des sols. Kansai Electric fonde une plantation de recherche en reforestation en Australie-Occidentale (aride) avec Syd Shea, produisant du charbon et le retournant au sol pour augmenter les récoltes en milieu défavorisé<ref name="eprida04"/>.

Notes et références

Bibliographie

  • {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Amazonian Dark Earths: Origins, Properties, Management, par J. Lehmann, D.C. Kern, B. Glaser et W.I. Woods. 2003. Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 523p. Ce livre est un condensé des connaissances présentes sur la terra preta, écrit en collaboration avec des scientifiques de spécialités diverses (archéologues, pédologues, etc). Il est inspiré par et dédié à Wim Sombroek: scientifique respecté, Secrétaire Général de la Société Internationale de Science du Sol de 1978 à 1990, il était fasciné par ces sols dès le début de sa carrière et devint un moteur du mouvement de recherche et diffusion de la connaissance sur la terra preta. Modèle:M. Sombroek a aussi contribué au livre cité, avant son regretté décès en 2003 - l'année même de la publication de cet ouvrage qui fait à ce jour autorité en la matière.
  • {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Time and Complexity in Historical Ecology - Studies in the Neotropical Lowlands, par William L. Balée et Clark L. Erickson, Modèle:Date-. Cette collection d'études par des anthropologues, botanistes, écologistes et biologistes, met l’emphase sur la relation étroite entre les humains et leur environnement naturel par le biais de l'écologie historique ; notamment comment les paysages ont été aménagés et la diversité des espèces modifiée tout en conservant son hétérogénéité et en contrôlant les perturbations écologiques, sur les régions des Andes de l’Équateur, d’Amazonie, la côte désertique du Pérou, et d'autres régions tropicales.
  • La section « Pédologie » (voir supra) est principalement tirée des travaux de Bruno Glaser et al.[8], notamment Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century<ref group=b name="glaser06"/>; et ceux de Johannes Lehmann et al.<ref group=b name="lehmann01">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}« Terra Preta - Basic Information » Site Terra Preta de Indio - Soil Biogeochemistry, Université de Cornell, consulté le 13 novembre 2021.</ref>.

Ces deux scientifiques travaillent à Bayreuth (Allemagne) et Cornell (Ithaca, NY, États-Unis) respectivement, et ont collaboré ensemble sur un certain nombre d'articles clés, notamment Organic chemistry studies on Amazonian Dark Earths, dans Amazonian Dark Earths: origin, properties, and management (2003)<ref group=b name="glaser06"/>, Slash-and-char: a feasible alternative for soil fertility management in the Central Amazon? (2002)<ref group=b name="lehmann02">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“Slash-and-char: a feasible alternative for soil fertility management in the Central Amazon?”, par Johannes Lehmann, Jose Pereir Da Silva Jr., Marco Rondon, Cravo Manoel Da Silva, Jacqueline Greenwood, Thomas Nehls, Christoph Steiner et Bruno Glaser. Symposium no. 13, Paper no. 449. Modèle:17e WCSS, 14-21 août 2002, Thaïlande.</ref>, Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments, (2003)<ref name="2003_www.css.cornell.edu" />. Leur principal ouvrage reste toutefois le livre Amazonian Dark Earths: Origins, Properties, Management<ref group="b" name="lehmannglaser">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}}“Amazonian Dark Earths: Origins, Properties, Management”[9], par J. Lehmann, D.C. Kern, B. Glaser et W.I. Woods.2003. Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 523p.</ref>, écrit en collaboration avec D.C. Kern et W.I. Woods, et avec les contributions de scientifiques de spécialités diverses (archéologues, pédologues, etc) incluant de nombreux rapports jusque-là non publiés, ou publiés seulement en portugais donc non accessibles à un public international.

Références de la bibliographie

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Références

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Articles connexes

Liens externes

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