Emissions de Composés Organiques Volatils au sein des

formations végétales méditerranéennes et relation avec

les potentialités d’inflammation

NIV

E

D E

EN

C

UMR 6116

Ministère de l’agriculturede l’alimentation

de la pêcheet des affaires ruralesDERF

Convention 61 45 80 03 / 02Durée 3 ans2003 - 2005

RAPPORT D’AVANCEMENT DES TRAVAUX. Juin 2005

Mesures réalisées

COVB des végétaux en serre

COVB des végétaux in situ

COVB dans l’atmosphère in

situ

1

2. 3.

4.

Chambre en téflon enfermant une branche

Tube pour piéger les COVB

MILIEU OUVERT MILIEU FERME

Facteurs potentiellement modifiant les COVB

COVB émis

1. Nature du sol

CalcaireSiliceux

In situ 2. Compétition

Intraspécifique Interspécifique

4. Stress hydrique3. Structure du milieu

Structure du milieu

COVB dans l’atmosphère

Milieu ouvert Milieu fermé

En serre In situ

En serre

En serre

In situ

Influence du sol : C. albidus, in situ

Cistus albidus intersol

0

2

4

6

Monoterpènes Sesquiterpènes Total

µgC

OV

.g-1M

S.h

-1

Monoterpènes de C. albidus plus importantes sur silice

Ceci se reproduit seulement sur les sols siliceux les plus pauvres, comme les sols déjà incendiés.

Cependant

Calcaire (3 sols) Silice (3 sols) 4 individus/espèce

Rosmarinus officinalis intersol

0

2

4

6

Monoterpènes Sesquiterpènes Total

µg

CO

V.h

-1.g

-1M

SLes émissions de R. officinalis sont supérieures sur sol calcaire.

Résultat peut-être influencé par

Compétition intraspécifique plus importante sur calcaire, car espèce calcicole.

EN CONCLUSION :

Seulement dans les sols siliceux les plus pauvres, Cistus albidus présente les émissions en monoterpènes les plus élevées

R. officinalis émet davantage dans tous les sols calcaires

Influence du sol : C. albidus

CEPENDANT :

Pas de résultats significatifs en serre pour aucune des deux espèces

En serre pour C. albidus : un seul composé (α-cadinène) supérieur sur silice

PEUT-ETRE

Influence de l’âge (individus de 3 ans)

En serre : sol siliceux très pauvre en azote (0,86 g.kg-1), mais le sol calcaire aussi pauvre en azote (3, 2 g.kg-1), donc faible différence dans la production de COVB

R. officinalis atteint d’une maladie fongique ce qui a peut-être modifié les résultats

Influence du sol : P. halepensis et Q. coccifera

Pinus halepensis in situ

0

2

4

6

Monoterpènes Sesquiterpènes Total

µgC

OV

.g-1M

S.h

-1

Pas d’influence significative ni in situ, ni en serre.

Mais

α-pinène (=50% du total des émissions) est significativement plus important sur calcaire.

Quercus coccifera en serre

0

1

2

3

monoterpènes sesquiterpènes total

µg C

OV

g-1M

S.h

-1

Emissions de monoterpènes plus importantes sur silice

Peut-être car

Espèce très rarement présente sur silice : stress induit car elle a été plantée « artificiellement sur silice ».

Peu d’intérêt pour le GIS

Compétition intraspécifique (en pot)

Toutes les espèces et sur n’importe quel sol, émettent plus quand elles se trouvent en compétition intraspécifique

Pas de résultats pour R. officinalis (maladie fongique)

D’autres études du LBEM, IMEP (2000) sur C. albidus et in situ, corroborent ces résultats.

Pinus halepensis

0

3

6

9

12

Isol

é

Com

pétit

ion

Isol

é

Com

pétit

ion

Calcaire Silice

µgC

OV

B.g

-1M

S.h

-1

Cistus albidus

0

3

6

9

12

Isol

é

Com

pétit

ion

Isol

é

Com

pétit

ion

Calcaire Silice

µgC

OV

B.g

-1M

S.h

-1

Quercus coccifera

0

3

6

9

12

Isol

é

Com

pétit

ion

Isol

é

Com

pétit

ion

Calcaire Silice

µgC

OV

.g-1M

S.h

-1

De plus, C. albidus apparaît comme l’espèce la plus émettrice (printemps), mais il émet principalement des sesquiterpènes

Monoterpènes Sesquiterpènes

Stress hydrique (en pot)

Plot of Fitted Model

Pot hydr moy

Es

moy

19 22 25 28 31 340

0,5

1

1,5

2

2,5

3

ψ moyen (bar)

Es = 1/ (-3,54+132,74/ ψ)

r*** = 0,89

Es

(µg

CO

V.g

-1 M

S.h

-1)

Pinus halepensis

Plot of Fitted Model

Pot hydr

Es

0 10 20 30 40 50 600

2

4

6

8

10

Rosmarinus officinalis

Es (µ

g C

OV

.g-1 M

S.h

-1) Es = exp (0,17 + 0,03 ψ)

r= 0,77*

ψ moyen (bar)

Plot of Fitted Model

pOT HYDR

Es

kerm

22 27 32 37 42 47 520

1

2

3

4

5

Quercus coccifera

Es

(µ

g C

OV

.g-1

MS

.h-1

)

Es = -9,86 + 3,50 ln ψr= 0,87***

ψ moyen (bar)

Globalement, pour toutes les espèces, plus le stress hydrique est important, plus les émissions augmentent

Chez C. albidus et R. officinalis le stress hydrique est plus sévère que pour P. halepensis et Q. coccifera

Chez C. albidus et R. officinalis quand le stress hydrique est trop important, les émissions tendent à diminuer

Stress hydrique (jusqu’à 10 jours sans arroser)

Plot of Fitted Model

Pot moyen

Es

moy

enne

s

20 30 40 50 60 70 800

2

4

6

8

ψ moyen (bar)

Cistus albidusE

s (

µg C

OV

.g-1 M

S.h

-1)

Es = exp (-0,16 + 0,02 ψ)r*** = 0,85

Impact de la structure du milieu sur les émissions de COVB (In situ, été)

sesquiterpènes

Résultats significatifs

monoterpenes : 95 % du total des emissions.~ 20 monoterpenes~ 15 sesquiterpenes

α-pinene est le composé émit

le plus important

e.g. P. halepensis: 45 % fermé

65 % ouvert

monoterpènes et émissions totales

R. officinalis : Milieu Fermé

P. halepensis : Milieu Ouvert

0

4

8

12

16

20

24

28

ouvert fermé ouvert fermé ouvert fermé ouvert fermé

Cistus albidus Rosmarinusofficinalis

Pinus halepensis Quercus coccifera

µg C

OV

. h-1. g

-1M

S

SesquiterpenesMonoterpenes

45 % du total des émisions

Et forte occupation du sol

40 % du total des émisions

Mais, faible occupation du sol

Impact de la structure du milieu sur les terpènes de l’atmosphère (In situ, été)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Littière Plante 4 m audesssus

desplantes

7 m audessus

desplantes

Littière Plante 4 m audesssus

desplantes

7 m audessus

desplantes

atmosphere ouverte atmosphere fermé

µg C

OV

. l-1

Sesquiterpenes

Monoterpenes

En milieu fermé les concentrations d’ α-pinène à niveau de la litière sont significativement supérieures

Pas de gradient altitudinal significatif

α-pinene, qui represente le 50 % des COVB dans l’atmosphère a un gradient :

Cependant

Atmosphère milieu ouvert Atmosphère milieu fermé

CEPENDANT : concentrations peut-être trop faibles pour créer un risque réel d’incendie

0

0,1

0,2

0,3

0,4

Litter Plant 4 m aboveground

10 m aboveground

Milieu ouvertMilieu fermé

µg. l

-1

Impact de la structure du milieu sur d’autres COVB de l’atmosphère (In situ, été)

0

6

12

18

24

Litière Plante 4 metres audessus des

végétaux

7 metres audessus des

végétaux

µg

CO

V.

l-1

2 composés inattendus : hexane et bicyclohexane, très légers et inflammables (CEREN)

Ces deux composés présentent un gradient en hauteur sur les deux milieux

Concentrations entre 100 et 1000 fois supérieures en milieu fermé

Les mêmes composés et dans les mêmes proportions ont été trouvés dans les végétaux

De plus

MILIEU OUVERT

MILIEU FERME

0

1000

2000

3000

4000

Litière Plante 4 metres audessus des

végétaux

7 metres audessus des

végétaux

µg

CO

V.

l-1

!

Conclusions générales

C. albidus Sols siliceux les plus pauvres

R. officinalis Sols calcaires

P. halepensis

Plus de monoterpènes

Plus d’émissions totales

α-pinène = 50% des émissions totales

Sols calcaires

Q. coccifera Sols siliceuxPlus de monoterpènes

Conclusions générales

Milieu ouvert où Q. coccifera est l’espèce prédominante

Milieu fermé sur calcaire où R. officinalis est l’espèce prédominante

Deux milieux avec potentiellement un fort risque

d’inflammabilité

D’autant plus que

Dans un milieu fermé, la teneur en eau de cette espèce était la plus faible et l’intensité de combustion la plus forte lors des prélèvements. (Données CEREN)

En conditions de stress hydrique important, ce risque serait encore plus important sur les deux milieux, mais spécialement pour Q. coccifera car il présente de fortes émissions même dans des conditions de sécheresse extrême

1. Emission plus importantes en compétition intraspécifique

Conclusions générales

C’est pourquoi on a aussi pris en compte la compétition interspécifiqe (données non encore traitées)

2. La composition des émissions peut changer selon la saison

Le potentiel d’inflammation varie pour une même espèce selon la saison

Nous ne connaissons pas encore si les émissions seraient supérieures dans des peuplements monospécifiques ou hétérogènes

Cependant

C. albidus Q. coccifera

Eté

Printemps

Monoterpènes Monoterpènes

Monoterpènes ~ sesquiterpènes

(En serre)

Sesquiterpènes

Conclusions généralesTerpènes : pas de gradient en milieu fermé

Terpènes : pas de différence de concentration entre les deux milieux.

Possibles « Nappes » de COVB non terpéniques et très inflammables en milieu fermé, qui atteignent de très fortes concentrations (jusqu’à 4mg/l)

Cependant

1. Proviennent ces deux composés réellement des végétaux?

2. Si ce sont des composés d’origine anthropique, pourquoi sont-ils jusqu’à 1000 fois inférieurs en milieu ouvert?

3. Sont-ils le résultat de la décomposition dans l’atmosphère des émissions naturellement émises par les végétaux?

Répétition des mesures été 2005 :

mesures en continu, sur trois journées par milieu

Hexane et bicyclohexane : gradient en hauteur en milieu fermé ( litière)

Hexane et bicyclohexane : entre 100 et 1000 fois plus en milieu fermé

4. Les mesures n’ont été effectuées que pendant 1 heure et sur une seule journée sur chaque milieu en été (2004)