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Jun 23, 2023

Propriétés physiques et chimiques des débris ligneux grossiers soumis au processus naturel de décomposition dans un fragment de forêt atlantique secondaire au Brésil

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 7377 (2023) Citer cet article 449 Accès aux détails de Metrics Les débris ligneux grossiers (DDC) sont constamment exposés au processus de décomposition naturel du bois,

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7377 (2023) Citer cet article

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Les débris ligneux grossiers (DDC) sont constamment exposés au processus naturel de décomposition du bois, ce qui peut entraîner une modification de ses propriétés physico-chimiques. Cependant, ces changements n’ont pas encore été entièrement élucidés, ce qui nécessite des études supplémentaires pour aider à comprendre l’effet de ce processus sur la dégradation des CWD. Ainsi, les objectifs de cette étude étaient : (i) vérifier si la décomposition affecte les propriétés physico-chimiques des CWD ; (ii) vérifier si la composition chimique structurale des CWD est altérée en fonction de la décomposition, par analyse chimique et thermogravimétrique immédiate. Des échantillons de bois ont été collectés auprès des CWD pour réaliser ces analyses, en considérant des morceaux de diamètre ≥ 5 cm séparés en 4 classes de décomposition. Les résultats ont indiqué que la densité apparente moyenne diminuait en fonction de l'augmentation de la décomposition des CWD (0,62 à 0,37 g cm−3). Les teneurs moyennes en carbone et en azote ont subi moins d'impact avec l'augmentation des décompositions des CWD, allant de 49,66 à 48,80 % et de 0,52 à 0,58 %, respectivement. Une analyse chimique et thermogravimétrique immédiate a indiqué une perte d'holocelluloses et d'extraits et une augmentation de la concentration de lignine et de cendres tout au long du processus de décomposition. La perte de poids analysée par analyse thermogravimétrique était plus importante pour les MDC moins décomposées et de plus grand diamètre. L'utilisation de ces analyses supprime la subjectivité des classes de désintégration des CWD, réduisant ainsi le nombre de tests pour déterminer les propriétés physico-chimiques des CWD et augmentant la précision des études axées sur le cycle du carbone de ces matériaux.

Les débris ligneux grossiers (DDC) jouent un rôle écologique important au sein de l'écosystème forestier1,2,3, servant de nourriture aux organismes saprophages4,5, d'habitat pour les vertébrés et les invertébrés6 et comme composante du cycle du carbone7,8,9. L’importance des DDC dans le cycle du carbone s’est accrue au fil des années en raison de l’augmentation de la mortalité des arbres10. Des facteurs tels que la dégradation des forêts11,12, le changement d’affectation des terres13,14 et les effets négatifs du changement climatique15,16 sont les principaux responsables de cette augmentation de la mortalité des arbres dans les forêts du monde entier, y compris les forêts de la forêt atlantique brésilienne17,18.

Le carbone contenu dans les DDC peut être stocké pendant plus de 30 ans dans des environnements tropicaux19,20. Cependant, le processus de décomposition fait de cette composante forestière une source émettrice de carbone dans l’atmosphère21,22,23. La décomposition des CWD est un processus qui implique une série complexe de transformations, qui conduit à la réduction des structures organiques à leur forme minérale24. Au cours de ce processus, les propriétés physiques et chimiques des MDC sont altérées en raison de l'action microbienne (respiration et transformation biologique), des insectes, de la dégradation physique, du lessivage et du feu1,25,26,27.

Les changements dans les propriétés physiques et chimiques des MDC commencent par la dégradation des parois cellulaires du bois, qui sont principalement constituées d'holocelluloses (cellulose et hémicellulose) et de lignine28,29. Les concentrations de ces composés structuraux dans le bois mort se modifient au fur et à mesure de la décomposition30. La concentration d'holocelluloses est préférentiellement réduite dans les premiers stades de décomposition des CWD. À des stades plus avancés, les holocelluloses sont décomposées sélectivement et la concentration de lignine a tendance à augmenter dans les matériaux restants31,32,33.

Ces modifications des concentrations d'holocelluloses et de lignine dues au processus de décomposition affectent la densité apparente34,35 et la teneur en composés chimiques tels que le carbone (C) et l'azote (N) des CWD36,37,38,39. De plus, les concentrations de ces composés structuraux influencent la résistance des CWD à la décomposition24,40 et déterminent le degré de détérioration du bois déjà soumis à ce processus, éliminant ainsi la subjectivité dans la classification de la classe de décomposition de ces matériaux1,25,38. En ce sens, les analyses chimiques telles que l'analyse immédiate et l'analyse thermogravimétrique, qui indiquent la composition chimique structurelle des DHC à partir de la détermination de la teneur en matières volatiles, du carbone fixe, du poids résiduel (cendres) et de la perte de poids dans différentes plages de température, deviennent essentielles pour comprendre le effet de la décomposition des CWD.