La spectroscopie proche infrarouge : une méthode rapide pour évaluer la composition chimique des sols, des végétaux et des résidus organiques

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1 La spectroscopie proche infrarouge : une méthode rapide pour évaluer la composition chimique des sols, des végétaux et des résidus organiques Laboratoire Mixte International Intensification écologique des sols cultivés en Afrique de l Afrique de l Ouest UMR ECO&SOLS Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agrosystèmes LNRPV ISRA Laboratoire nationale de recherche sur les productions végétales. Bernard Barthés (IRD), Montpellier, France: Dominique MASSE (IRD), Dakar, Sénégal Aissatou DIOUF (ISRA), Dakar, Sénégal LOGO

2 Intensification écologique des sols cultivés en Afrique de l Ouest Une plateforme scientifique et technique, et de formation, en science du sol pour une augmentation de la production agricole et la préservation de l environnement Les participants Université Cheikh Anta Diop de Dakar Université de Ouagadougou Université de Thiès Institut de l Environnement et de la Recherche Agricole Institut Sénégalais de Recherche Agricole CIRAD IRD LOGO

3 Les Objectifs MENER DES RECHERCHES POUR UNE INGÉNIERIE ÉCOLOGIQUE DES SOLS ET DES AGROSYSTÈMES Facteurs biotiques et abiotiques des sols. Interactions biologiques. Concepts écologiques. Leviers d intensification de la productivité agricole : intrants organiques, associations culturales, agroforesterie, etc. Indicateurs d'impact environnemental DEVELOPPER LES CAPACITES ANALYTIQUES À LA DISPOSITION DE LA RECHERCHE ET DU DEVELOPPEMENT Deux laboratoires certifiés ÍSO9001 version 2008 à Dakar (centre ISRA IRD de Bel Air) et un laboratoire commun à Ouagadougou (Centre IRD de Ouagadougou). Mesures de la biodiversite microbienne (biologie moléculaire, enzymologie), des activités microbiennes (respiration basale, biomasse microbienne, minéralisation de la matière organique), des caractéristiques chimiques et physiques des sols, des végétaux et des produits résiduaires organiques. Des équipements performants : Microchromatographe en phase gazeuse, PCR, DGGE, PLFA, Extracteur de fibres (Van Soest), VIS-NIRS. Des observatoires sur les sols et les agrosyste mes. FORMER A LA SCIENCE DU SOL ET A L ÉCOLOGIE Organisation de modules d enseignement pour les masters pour les formations doctorales, de conférences pour les écoles doctorales. Organisation d écoles-chercheurs : exemple Microtrop 2012 ( Encadrement de stages de fin d étude, de thèses d université. Préparation d habilitation à diriger les recherches. Yacine NDOUR BADIANE ISRA Laboratoire National de Recherches sur les Productions Végétales (LNRPV) Centre ISRA IRD Bel Air BP 3120, Dakar, Sénégal Tél / Courriel : yacinendourba@yahoo.fr Dominique MASSE IRD UMR Ecologie Fonctionnelle & Biogéochimie des Sols & des Agroécosystèmes (Eco&Sols) Centre ISRA IRD BP1386 CP18524 Dakar Sénégal Tél / Courriel : dominique.masse@ird.fr

4 DESCRIPTION Principe La lumière infrarouge réfléchie ou absorbée par un matériau dépend de sa composition chimique. Cette information optique est contenue dans le spectre de réflectance ou d'absorbance sur une gamme de longueur d'ondes. On établit une relation statistique entre une propriété chimique et des spectres mesurées sur plusieurs échantillons. Le modèle établit, on prédit alors la propriété chimique voulue par une simple mesure de spectre Principe de la spectrométrie proche infrarouge Abs 1 Abs 2 Abs n Abs 3 Abs i Spectre d un échantillon A (Abs = absorbance) λ λ 1 2 λ 3 λ i λ n 1. Avec les spectres et les teneurs en C pour m échantillons, on détermine statistiquement les coefficients x i dans : C = x 1 Abs 1 + x 2 Abs x i Abs i +. + x n Abs n 2. Cette équation est ensuite utilisée pour prédire C sur d autres échantillons sur la base de leur seul spectre

5 AVANTAGES / CONCURRENCE Dosages quantitatifs et qualitatifs des produits Pas de préparation spécifique des échantillons Pas d utilisation de solvant ou de gaz Non destructif Rapide, coût d analyses réduit, sans compétence technique spécifique

6 STADE DE DEVELOPPEMENT Applications courantes Caractérisation de la teneur en azote et de l'humidité des céréales (en France la spectrométrie proche infrarouge est la norme pour ces caractérisations) Evaluation de la qualité des matières premières dans l'industrie de l'alimentation animale Analyse des huiles alimentaires (norme aux USA) et plus largement, dans l'agro-alimentaire Contrôle des lignes de fabrication dans l'industrie pharmaceutique De nombreux autres domaines sont en cours d'exploration, notamment dans le domaine des sols et des déchets

7 STADE DE DEVELOPPEMENT Exemple 1 : Applications à la prédiction de la teneur en carbone dans des sols tropicaux et dans des déchets Validation sur huit sites représentatifs des sols agricoles malgaches Au total, 360 échantillons de sols ferrallitiques, fersiallitiques, ferrugineux et alluviaux, de texture argileuse à sableuse (Rabenarivo et al., 2013). Exemple 2 : Applications à la prédiction de la teneur en carbone de produits résiduaires organiques (déchets, composts, boues, etc.) Prédiction de la teneur en carbone organique total sur 300 déchets organiques de France (composts de déchets urbains, co-composts de boues de station d'épuration et de déchets verts, fumiers, etc.) Échantillons d'étalonnage en noir, de validation en blanc (Peltre et al., 2010) C pré rédit par spectro proche IR (g kg -1 ) C prédit par NIRS (g kg -1 ) R²validation = 0.97 N = C mesuré (g kg -1 ) C mesuré (g kg -1 ) 1:1 Ex.1 Ex.2

8 SECTEUR VISE Environnement Agriculture Agro-industrie Gestion des déchets et effluents organiques

9 Aujourd hui, nous recherchons un partenaire pour - Développer ce savoir faire - et notamment collaborer sur des applications de caractérisation de sols ou de produits résiduaires organiques - Avec des partenaires industriels, cabinets d expertise, etc.