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Assessing the vegetation history of european chernozems through qualitative near infrared spectroscopy

Reconstitution de l’histoire de la couverture végétale des chernozems d’Europe par la spectroscopie proche infrarouge qualitative
Barbora Strouhalová, Damien Ertlen, Luděk Šefrna, Tibor József Novák, Klára Virágh et Dominique Schwartz
p. 227-241

Résumés

Les chernozems sont réputés comme étant des sols typiques des steppes continentales. Cependant, on en trouve dans de nombreuses régions d’Europe Centrale au climat favorable au développement de la forêt. Par ailleurs, ces mêmes régions sont soumises à d’importantes influences anthropiques depuis le Néolithique. Il n’est donc pas possible de discuter des conditions naturelles de répartition des chernozems sans prendre en compte de manière approfondie des données paléoenvironnementales significatives. La spectrométrie proche infrarouge qualitative (NIRS) s’est révélée être une méthode innovante et robuste pour identifier l’origine végétale de la matière organique des sols (SOM). Dans notre étude, nous avons développé une bibliothèque de référence spécifique pour les chernozems et autres sols développés sur loess, fondée sur deux groupes de référence : les sols sous végétation prairiale et ceux sous végétation arborée. Afin d’identifier leur histoire paléoenvironnementale, nous avons comparé la signature NIRS de 23 chernozems européens à cette base de références. Il en ressort que la SOM de la majorité des chernozems a bien une signature prairiale, mais que certains de ces sols ont évolué sous végétation forestière. Il apparaît également que les chernozems qui sont actuellement recouverts de forêt ont eu dans le passé une histoire prairiale. Il apparaît également que le type d’occupation du sol est un facteur crucial pour la pédogenèse des chernozems depuis le Néolithique. Ainsi, l’évolution de ces sols ne correspond pas à un seul scénario et il n’est pas possible de les considérer comme un témoin indubitable de la présence de steppes pendant l’Holocène.

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Extrait du texte

Ce document sera publié en ligne en texte intégral en septembre 2021.

Plan

1 - Introduction
2 - Material and methods
2.1 - Regional setting
2.2 - Near infrared spectroscopy: a tool to study vegetational origin of the Som
2.2.1 - Principle of the method
2.2.2 - Development of the two-sided NIRS spectral reference library
2.2.3 - NIRS analysis of soils with an unknown history
2.2.4 - Acquisition and treatment of the spectra
2.3 - Analytical properties
3 - Results
3.1 - Properties of studied soils
3.2 - Reliability of the two-sided NIRS reference library
3.3 - Application of the NIRS model to the soils with an unknown origin of vegetation
3.4 - Evolution of the landcover evolution
4 - Discussion
4.1 - The reliability of the nirs approach
4.2 - Contributions of the NIRS to the palaeo-environmental questions
4.3 - Pedological implications for the Holocene
5 - Conclusion

Aperçu du texte

1 - Introduction

Various environmental characteristics influence the development of soils. The factors interacting in the pedogenesis of soils are climate, parent material, biota, topography, time and man (Jenny, 1994). When the strength of the climate factor overrides the influence of the other factors over a sufficient length of time, the soils are named as zonal soils (Dokuchaev, 1883). Consequently, the zonality associates the soil types to specific environments. The environmental conditions of chernozems are characterised by a continental climate and by a tall-grass steppe, which are typical for vast zonal belts of chernozems in Eurasia and North America (IUSS Working Group WRB, 2015).

Chernozem is defined as dark brown or black soil because of its richness in organic matter. Organic horizons are at least 40 cm thick. The saturation in bases, in particular Ca2 + and Mg2 + is high, the pH close to 7; the structure of the aggregates is stable and the bioturbation well expressed (Du...

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Pour citer cet article

Référence papier

Barbora Strouhalová, Damien Ertlen, Luděk Šefrna, Tibor József Novák, Klára Virágh et Dominique Schwartz, « Assessing the vegetation history of european chernozems through qualitative near infrared spectroscopy », Quaternaire, vol. 30/3 | 2019, 227-241.

Référence électronique

Barbora Strouhalová, Damien Ertlen, Luděk Šefrna, Tibor József Novák, Klára Virágh et Dominique Schwartz, « Assessing the vegetation history of european chernozems through qualitative near infrared spectroscopy », Quaternaire [En ligne], vol. 30/3 | 2019, mis en ligne le 01 septembre 2021, consulté le 13 décembre 2019. URL : http://journals.openedition.org/quaternaire/12101 ; DOI : 10.4000/quaternaire.12101

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Auteurs

Barbora Strouhalová

Institute of Archaeology of the Czech Academy of Sciences, Prague, v.v.i., Letenská 4, CZ-118 01 PRAGUE. Email: strouhalova@arup.cas.cz; University of Strasbourg, Faculté de Géographie et d’Aménagement, Laboratoire Image, Ville Environment, 3 rue de l´Argonne, FR-67000 STRASBOURG.

Damien Ertlen

University of Strasbourg, Faculté de Géographie et d’Aménagement, Laboratoire Image, Ville Environment, 3 rue de l´Argonne, FR-67000 STRASBOURG. Email: damien.ertlen@live‑cnrs.unistra.fr

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Luděk Šefrna

Charles University in Prague, Faculty of Science, Department of Physical Geography and Geoecology, Albertov 6, CZ-128 43 PRAGUE. Email: ludek.sefrna@natur.cuni.cz

Tibor József Novák

University of Debrecen, Department for Landscape Protection and Environmental Geography, Egyetem tér 1, P. O. Box 400, HU-4002 DEBRECEN. Email: novak.tibor@science.unideb.hu

Klára Virágh

5 Institute of Ecology and Botany, Centre for Ecological Research, Institute of Ecology and Botany, Hungarian Academy of Sciences, Alkotmány 2-4, HU-2163, VÁCRÁTÓT. Email: viragh1951@gmail.com

Dominique Schwartz

 University of Strasbourg, Faculté de Géographie et d’Aménagement, Laboratoire Image, Ville Environment, 3 rue de l´Argonne, FR‑67000 STRASBOURG. Email: dominique.schwartz@live‑cnrs.unistra.fr

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