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INSTITUTION DE RECHERCHE ET D’ENSEIGNEMENT
SUPERIEUR AGRICOLES
ECOLE SUPERIEURE D’AGRICULTURE DU KEF
COURS DE FERTILITE DU SOL
PAR
AZAIEZ GHARBI
Destiné à la formation à distance des techniciens principaux
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SOMMAIRE
Page
Chapitre premier
La fertilité du sol à travers l’histoire…………………………………………….2
Chapitre 2
Les éléments essentiels à la croissance des végétaux…..………………………..5
Chapitre 3.
Les relations sol – plante………………………………………………….…….15
Chapitre 4.
L’azote du sol et les engrais azotés……………………………………….…… 21
Chapitre 5.
Le phosphore du sol et les engrais phosphatés…………………………………33
Chapitre 6.
Le potassium du sol et les engrais potassiques…………………………………43
Chapitre 7.
Acidité du sol et chaulage………………………………………………………49
Chapitre 8
Epandage des engrais minéraux…… …………………………………………54
Chapitre 9
Evaluation de la fertilité du sol…………………………………………………59
2
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Références bibliographiques……………………………………………………67
Chapitre premier
La fertilité du sol à travers l’histoire
La fertilité du sol est définie comme étant la capacité d’un sol de produire des
récoltes en fonction de ses qualités intrinsèques et des techniques culturales utilisées.
1.1. La fertilité du sol chez les populations anciennes
La fertilité du sol fut mentionnée pour la première fois dans les écrits des
populations de la Mésopotamie 2500 ans A.J.C. qui rapportèrent qu’une graine d’orge
semée dans les sols fertiles de cette région donna 300 graines. Hérodotus (historien
grec) rapporta après son voyage en Mésopotamie que les niveaux du rendement des
cultures obtenus par ces populations furent phénoménaux et attribua ceci à l’irrigation
et à la richesse des alluvions du Tigre et de l’Euphrate en éléments fertilisants.
Homer (poète grec) mentionna dans ses poèmes, 900 ans A.J.C., l’apport du
fumier aux vignobles en tant que technique d’augmentation des niveaux du rendement
des cultures.
Théophrastus recommanda 300 ans A.J.C. l’apport de fumier en quantité
importante pour les sols peu profonds et pauvres et en quantité faible pour les sols
profonds et riches. Il mit également en évidence l’importance de l’engrais. Il rapporta
que les grecs de la Macédoine enfouirent la culture du haricot dans le sol pour améliorer
son statut de fertilité.
L’utilisation des eaux usées en tant que technique d’amélioration de la fertilité
du sol fut mentionnée également par les grecs. En effet, les jardins et oliveraies situés
autour de la capitale Athènes furent irrigués à l’eau usée.
Le poète perse Omar Al khayyam évoqua le haut niveau de fertilité des sols des
cimetières et l’importance des cendres minérales. En fait, l’utilisation des engrais
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minéraux et de la chaux fut une technique connue par les grecs et ensuite par les
romains.
1.2. La fertilité du sol pendant les 18 premiers siècles
Après la chute de Rome, très peu de contribution au développement agricole eut
lieu. En 1563, Palissy confirma que le contenu des cendres des plantes est exporté du
sol. Francis Bacon (1561-1624) affirma que le principal élément dans la nutrition des
plantes est l’eau. Glaubert (1604-1668) montra que le sel KNO3 et non seulement l’eau
qui forme la source de nourriture.
En 1672, John Wynn Baker établit la première parcelle expérimentale en
Angleterre pour vulgariser les résultats de ses expérimentations. En 1775, Francis
Home affirma qu’il n’y a pas un seul élément nécessaire à la plante mais probablement
plusieurs tels que l’eau, l’air, la terre, les sels, l’huile et le feu.
1.3 . La fertilité du sol pendant le 19è siècle
Au début du siècle, De Sassure montra que le sol fournit seulement une petite
fraction des nutriments exigés par la plante et que le carbone du tissu de la plante
provient de l’air.
Justus Von Liebig (1803-1873) découvrit que
- le carbone de la plante provient du CO2 atmosphérique
- l’hydrogène et l’oxygène proviennent de l’eau- les métaux alcalins sont exigés pour neutraliser l’acidité du sol.
- les phosphates sont nécessaires pour la formation de la graine.
- les plantes absorbent tous les éléments sans aucune sélection et rejettent les
éléments qui ne leur sont pas utiles.
- les ions NH4+ sont assimilables par la plante et proviennent du fumier, de l’air et
du sol.
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Evidemment, les conclusions de Liebig ne furent pas toutes correctes mais il
développa la loi du minimum.
Thomas Way constata en 1852 que les agriculteurs du Yorkshire anglais furent
capables de réduire l’ammoniac provenant du fumier en ajoutant au sol un autre sol
fertile. Il découvrit pour la première fois le phénomène de la capacité d’échange des
cations. Mais ses découvertes ne furent pas immédiatement acceptées même par le
grand Liebig.
GeorgeVille, un français de Vincennes eut pour la première fois l’idée d’utiliser
les engrais chimiques pour maintenir la fertilité du sol.
1.4. La fertilité du sol en Tunisie
Le statut de fertilité des sols tunisiens connut une diminution notable depuis les
temps des romains dont les références révélèrent qu’Ifriqia fut le grenier de Rome. Les
invasions successives des hilaliens des turcs, des espagnols et des civilisations qui leur
succédèrent adoptèrent par méconnaissance un système cultural érosif. La colonisation
française et plus particulièrement l’acte du 12 Mai 1881 qui installa les colons français
sur les terres agricoles mit les sols tunisiens dans un état de fertilité lamentable au point
que pendant les années 50 du siècle dernier l’exploitation des sols sans apport d’engrais
était une opération non rentable. Avec l’utilisation des engrais chimiques le niveau de
fertilité des sols s’est amélioré remarquablement au point q’une étude faite au
laboratoire des sciences du sol de l’Ecole Supérieure d’Agriculture du Kef a montré
qu’un grand pourcentage des sols céréaliers contient un taux de phosphore assimilable
supérieur au niveau critique (6 ppm).
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Chapitre 2Les éléments essentiels à la croissance des végétaux
2.1. Les facteurs qui affectent la croissance des végétaux
La croissance est définie comme étant le développement progressif d’un
organisme vivant. Ce développement intéresse aussi bien un organe de la plante que la
plante entière. La croissance peut être exprimée en terme d’accroissement de poids ou
de longueur ou de hauteur ou encore de diamètre.
La croissance est affectée par un certain nombre de facteurs internes et
environnementaux comme le montre la figure n°1.
Fig. n°1. Les facteurs qui contrôlent la croissance des végétaux
Travail du sol
Fertilisation
Semis
Traitements phytosanitaires
Taille
Pollinisation
Récolte
Lumière Température Pluies Sol Variété Pratiques culturales
Processus
métaboliques de la plante
Rendement+
qualité
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Le rendement et la qualité de la récolte résultent de l’effet simultané des différents
facteurs sur les processus métaboliques de la plante.
La fertilité du sol est la fertilisation affectent la croissance de la plante selon la
figure n°2.
Fig. n° 2. Effet de la fertilité du sol et de la fertilisation sur la croissance des végétaux
2.2. Les éléments essentiels :
La nature des éléments essentiels est déterminée à partir de la composition
minérale du végétal. En effet, la plante est constituée en moyenne de 75% d’eau et de
25% de matière sèche. Cette dernière est obtenue après séchage de la matière fraîche.
Elle est composée de 23% de matière organique et de 2% d’éléments minéraux. La
matière organique est composée en moyenne de 60% d’hydrates de carbone, 25% de
lignine, 10% de protéines et enfin 5% de lipides soit de 11% de C, 10% de O2, et 2% de
H2. La calcination de la matière sèche oxyde la matière organique et libère des cendres
blanches qui contiennent tous les éléments essentiels à la croissance.
Fertilisation
Sol
Réaction du sol à la fertilisation
Réaction de la plante à la fertilité du sol
Rendement + qualité
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La plante obtient le carbone et l’oxygène de l’atmosphère l’hydrogène provient
de l’eau mais tous les éléments minéraux arrivent à la plante à travers le sol.
Les éléments minéraux sont divisés en 2 catégories :
- Les éléments majeurs : l’azote (N), le phosphore (P), Le potassium (K), le
calcium (Ca), le magnésium (Mg) et le soufre (S). Ces éléments sont exigés par la
plante en quantité substantielle.
- Les oligo-éléments : Le bore (B), le manganèse (Mn), le cuivre (Cu), le fer
(Fe), le zinc (Zn), le molybdène (Mo), le cobalt (Co), le chlore (Cl), le sodium (Na), le
silicium (Si) et le vanadium (Va). Ils sont exigés par la plante en quantité minime
Tous ces éléments sont indispensables, l’absence d’un seul affecte un processus
métabolique quelconque ce qui se répercute négativement sur le rendement.
Loi de Mitscherlich
Lorsqu’une plante reçoit tous les éléments en quantité adéquate à l’exception
d’un seul sa croissance devient proportionnelle à la quantité de l’élément limitant
apportée
Dy / dx = C (A-Y)
Dy = Accroissement du rendement
Dx = Accroissement de l’élément limitant
C = Coefficient de proportionnalité
A = Rendement maximum
Y = Rendement obtenu à la suite d’un accroissement de l’élément
Limitant
Loi du minimum (Liebig)
Si tous les éléments essentiels à la croissance se trouvent dans le milieu en
quantité adéquate à l’exception d’un seul, ce dernier détermine le rendement.
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2.2.1. L’azote
C’est l’élément le plus absorbé par la plante parmi tous les autres éléments
minéraux. Certains l’appèlent le pivot du rendement à cause de son effet spectaculaire
sur ce paramètre.
L’azote est assimilé par la plante sous les formes ammoniacale (NH4+) et
nitrique (NO3-). Dans les sols alcalins où la nitrification est possible il est assimilé sous
la forme nitrique. Aussitôt qu’ils pénètrent dans les racines les ions NO3- subissent une
réduction par l’enzyme nitrate-réductase et se transforment en ions ammonium qui se
combinent avec les hydrates de carbone pour former l’acide glutamique qui à son tour
est élaboré en une centaine d’acides aminés. La réduction est active et utilise l’énergie
libérée par la photosynthèse. Dans l’hémisphère nord ou la photosynthèse est faible les
nitrates s’accumulent dans les vacuoles des cellules devenant ainsi cancérigènes au
consommateur.
La disponibilité de l’azote détermine le taux de transformation des hydrates de
carbone en protéines et par conséquent l’hydratation du tissu du végétal. En effet, en
cas de carence en azote les hydrates de carbone s’accumulent dans le tissu causant son
épaississement et sa rigidité. Au contraire, une teneur adéquate en azote donne un
protoplasme hautement hydraté donnant un tissu assez succulent et mou. Un excès en
azote engendre un excès de succulence du tissu ce qui provoque la verse chez les
céréales.
En plus de son rôle constitutif des protéines, l’azote est une partie intégrante de
la molécule de la chlorophylle. En effet, l’azote se trouve dans les quatre noyaux
pyrrole autour de l’ion Mg++. Une nutrition adéquate en azote donne au tissu une
coloration verte. Au contraire, une carence en azote se traduit par une coloration jaune
(chlorose).
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L’azote favorise la croissance végétative retardant ainsi la maturité des fruits
(tableau N°1).
Tableau n°1 La relation entre la fertilisation azotée et la précocité de la récolte
du coton.
------------------------------------------------------------------------------------------
Apport de N 1ère récolte % de la récolte totale récolte totale
(Kg/ha) (Kg/ha) (Kg/ha)
---------------- ------------- --------------------------- ---------------
0 1240 71 1758
72 1039 56 1843
------------------------------------------------------------------------------------------
L’azote est un élément mobile dans la plante les symptômes de carence
apparaissent au début sur le tissu âgé de base avant de se propager sur l’ensemble du
tissu. Les symptômes se traduisent par un jaunissement des feuilles âgées, par une taille
naine de la plante, par un tissu rigide cassant et enfin par un nombre de talles faible
chez les céréales.
2.2.2. Le phosphore
Il est assimilé sous la forme d’orthophosphate primaire (H2PO4-) et
d’orthophosphate secondaire HPO4- -. Dans les sols acides l’assimilation des ions HPO4
-
est la plus favorisée alors que dans les sols alcalins c’est l’autre forme qui est la plus
assimilée.
Le phosphore est indispensable à la synthèse des acides nucléiques et des
phospholipides. Il entre dans la composition des molécules énergétiques (ADP et ATP).
Il se trouve en quantité importante dans les fruits et les grains. Une fertilisation
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phosphatée adéquate engendre une bonne croissance des racines et confère à la tige une
rigidité appréciable.
Le phosphore est un élément mobile dans la plante, les symptômes de carence se
présentent sous forme de coloration rouge violacée sur la base des feuilles âgées.
2.2.3. Le potassium
Contrairement à N et à P le potassium n’est un élément constitutif de la cellule
mais il joue un rôle catalytique. Le potassium est assimilé par la plante sous forme
d’ion K
+
. Il est impliqué dans les relations hydriques de la plante où il contrôlel’absorption de l’eau et la transpiration. En effet, la plante accumule le potassium dans
les cellules épidermiques des racines réduisant ainsi le potentiel hydrique et créant un
gradient de potentiel qui favorise l’absorption de l’eau. Pour transpirer la plante
accumule le potassium dans les cellules de garde des stomates baissant ainsi le potentiel
hydrique. L’eau remplit ces cellules causant ainsi leur gonflement et par conséquent
l’ouverture de l’ostiole. De plus le potassium fournit à la plante une résistance contre
les maladies microbiennes.
Le potassium est un élément mobile dans la plante, les symptômes de carence se
manifestent par un l’apparition de nécroses de couleur ivoire sur les bords des feuilles
âgées. Sur le trèfle apparaît une surface nécrotique de couleur marron.
2.2.4. Le calcium
Il est assimilé par la plante sous forme d’ion Ca++. Il se trouve dans le tissu
végétal précipité sous forme d’oxalate de calcium. Il est indispensable pour la mitose et
pour la synthèse des pectates de calcium localisés dans les membranes cellulaires. Il
permet d’augmenter le taux des protéines dans les mitochondries.
Le calcium est un élément immobile dans la plante les symptômes de carence
apparaissent en premier lieu sur les feuilles jeunes et se manifestent par l’apparition de
nécroses noires sur les bords des feuilles jeunes.
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2.2.5. Le magnésium
Il est assimilé par la plante sous forme d’ion Mg++. Il est constitutif de la
molécule de la chlorophylle. Il est impliqué dans la synthèse des huiles chez les
espèces oléagineuses. C’est un élément mobile dans la plante, les symptômes de
carence se manifestent par une décoloration du tissu entre les nervures des feuilles
âgées.
2.2.6. Le soufre
Il est absorbé par la plante exclusivement sous forme d’ions sulfates (SO4--).
Aussitôt qu’ils pénètrent dans la plante il subissent une réduction en groupements–SH
et forment les protéines soufrées, telles que la méthionine et la cystine. Le soufre est
impliqué dans la synthèse des huiles chez les espèces oléicoles. C’est un constituant de
certaines vitamines et coenzymes.
Le soufre est un élément immobile dans la plante. Une carence en soufre se
traduit par un retard de croissance et par l’apparition d’une chlorose uniformément
distribuée sur la surface des feuilles jeunes.
2.2.7. Le bore
Il est absorbé par la plante sous forme d’ions B4O7--, H2BO3
-, HBO3-- et BO3--- Il
est exigé en quantité élevée par la luzerne et en quantité moindre par les autres plantes
et notamment par la famille des haricots. Le bore contrôle la formation des
polysaccharides.
Le bore est un élément immobile dans la plante. Une carence en bore réduit le
taux des acides nucléiques des extrémités des tiges et des racines. Les symptômes de
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carence se traduisent par une légère décoloration du tissu des jeunes feuilles et par une
déformation de ces feuilles qui s’enroulent et se disposent en spirales.
2.2.8. Le fer
Il est assimilé par les racines sous forme d’ions Fe++ et rarement sous la forme
Fe+++ ou bien sous la forme de complexes organiques. Il est assimilable par les feuilles
sous formes de chélates ou de complexes en cas de pulvérisation foliaire.
Le fer intervient dans l’activation de plusieurs enzymes telles que le cytochromeoxydase, la catalase et l’hydrogènase.
Le fer est un élément immobile sa carence se traduit par une chlorose sur les
feuilles jeunes.
2.2.9. Le manganèse
Il est assimilé aussi bien par les racines que par les feuilles sous forme d’ions
Mn++ et de complexes. Le manganèse entre dans la composition de certaines enzymes
qui se rapportent au métabolisme des hydrates de carbone.
Le manganèse est un élément immobile dans la plante. Les symptômes de
carence se présentent sous forme de petites surfaces chlorotiques entre les nervures
chez les dicotylédones et sous forme de taches nécrotiques de couleur marron chez
l’avoine.
2.2.10. Le cuivre
Il est absorbé sous forme d’ions Cu++ ou sous forme de complexes cupriques
aussi bien par les racines que par les feuilles. Le cuivre est un activateur de plusieurs
enzymes telles que l’acide ascorbique oxydase et le butyryl- coA- deshydrogénase.
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Le cuivre est un élément immobile dans la plante. Les symptômes de carence
varient en fonction des espèces. Chez le mais les jeunes feuilles jaunissent et
deviennent naines. Chez les céréales les jeunes feuilles se décolorent complètement,
s’enroulent et prennent la forme en zigzag.
2.2.11. Le zinc
Il est assimilé par la plante sous forme d’ions Zn++ aussi bien par les racines que
par les feuilles. Le zinc est un activateur de plusieurs enzymes. Le zinc est un élément
immobile dans la plante les symptômes de carence varient en fonction de l’espèce.
Chez le mais le tissu de part et d’autre de la nervure centrale des feuilles jeunes se
décolore. Chez les arbres fruitiers les feuilles jeunes se disposent en rosettes àl’extrémité des rameaux.
2.2.12. Le molybdène
Il est assimilé par la plante sous la forme ionique MoO4--. Il est exigé notamment
par la luzerne, la tomate et le soja. Chez les légumineuses il est exigé par le rhizobium
pour fixer l’azote atmosphérique. Une carence en molybdène se traduit par uneréduction dans la fixation de l’azote. Les symptômes de carence varient en fonction de
l’espèce. Chez les légumineuses les feuilles âgées tournent jaunes pales. Il s’agit d’une
carence en azote induite par une carence en molybdène.
2.2.13. Le chlore
Il est absorbé sous forme d’ions Cl-
. Une carence en chlore se traduit par un
flétrissement de la plante, par une chlorose ou encore par un bronzage des feuilles.
2.2.14. Le cobalt
Comme le molybdène le cobalt est exigé chez les légumineuses par le rhizobium
fixateur de l’azote atmosphérique. Il est impliqué dans la synthèse des vitamines. Une
carence en cobalt se traduit par un jaunissement total de la plante. Chez casuarina on
assiste à une chute totale des feuilles.
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2.2.15. Le silicium
Il est assimilé sous la forme Si++++
, il est exigé par le riz et par l’orge ou ilintervient en tant que facteur responsable de l’accroissement de la hauteur de la plante,
du nombre de tiges et enfin des poids frais et sec de la plante.
2.2.16. Le sodium
Il est assimilé sous la forme Na+. Il est exigé par la betterave à sucre en tant
qu’un élément régulateur des relations hydriques de la plante. Il influence ainsi sarésistance à la sécheresse.
2.2.17. Le vanadium
Il exigé par les algues vertes mais il n’existe aucune évidence quant à son
exigence par les plantes supérieures.
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Chapitre 3Les relations sol – plante
3.1. Les échanges ioniques :
Ils se réalisent entre les cations et anions adsorbés à la surface des colloïdes et
entre ceux existant dans la solution du sol. Les échanges sont continuellement
réversibles.
3.1.1. Echanges cationiques :
Les argiles développent des charges électriques selon 2 mécanismes : La
substitution isomorphique et l’ionisation et protonisation des groupements hydroxyles.
Le premier régénère des charges permanentes négatives et le second des charges
variables en fonction du pH. En milieu acide ces charges sont positives et en milieu
alcalin elles sont négatives.
Milieu acide Milieu alcalin
Argile-OH2+ < H+ + Argile --OH + OH Argile—O- + H2O
L’humus développe des charges électriques selon le mécanisme d’ionisation et
de protonisation des groupements fonctionnels (OH, COOH et NH2). Ces charges sont
variables en fonction du pH. Dans les sols alcalins l’humus présente des charges
négatives et dans les sols acides des charges positives.
Les charges négatives du complexe argilo-humique sont neutralisées par les
cations adsorbés. Ces derniers sont en équilibre avec les cations de la solution du sol.
Chaque fois que cet équilibre est rompu par un facteur quelconque une réaction
d’échange se déclenche pour rétablir un nouvel équilibre.
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Argile-K + Na+ -------------------) Argile –Na + K +
A travers cette réaction le sodium de la solution du sol a chassé l’ion K +
adsorbé vers la solution du sol et a pris sa place sur le colloïde. Les réactions
d’échanges sont gérées par la loi de la concentration et la loi de la valence.
- Réaction d’échange à la suite d’une fertilisation potassique.
Argile –Ca + 2 K + ------------) Argile - 2K + + Ca++
A travers cette réaction le complexe argilo-humique adsorbe l’engrais
potassique et le protège contre les pertes par lixiviation.
- Réaction d’échange à la suite d’un appauvrissement de la solution du sol par
les racines.
Argile - 2K + + 2H+ -------------) Argile – 2H+ + 2K +
A travers cette réaction le complexe argilo-humique fournit à la plante le
potassium qu’il a épargné contre les pertes par lixiviation.
La capacité d’échange cationique est par définition la somme des cations
échangeables. Le pourcentage de saturation en bases (% S B) est défini comme étant :
(Na+) + (K +) + (Ca++) + (Mg++)
% SB = -------------------------------------------- * 100
CEC
Le % SB est un indice de fertilité du sol. En effet, un sol ayant un %SB
supérieur à 80% est nettement plus apte pour nourrir la plante plus facilement que le
même sol avec un %SB inférieur à 40%.
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3.2. Mouvement des ions vers les racines
Pour être absorbés par la plante Les ions en solution doivent se déplacer versles racines. Ce déplacement se fait par trois mécanismes : l’interception racinaire, le
mass- flow et enfin la diffusion
3.2.1. Interception racinaire
Au cours de leur développement, les racines interceptent des ions dans la
solution du sol. Dans ce cas, ce sont les racines qui se déplacent vers les ionsnutritifs.
3.2.2. Mass flow
Les ions en solution se déplacent avec l’eau du sol sous l’effet d’un gradient de
pression crée par une pluie ou par une irrigation ou bien sous l’effet d’un gradient de
potentiel crée par l’appauvrissement de la rhizosphère en eau par les racines. Aussi bienle gradient de pression (sol saturé) que le gradient de potentiel (sol non saturé)
déplacent l’eau avec les ions du milieu où le potentiel est élevé (sol) vers le milieu où
le potentiel est faible (rhizosphère). Les ions Ca++, Mg++ et NO3- sont les ions les plus
concernés par ce mécanisme.
3.2.3. Diffusion
Le déplacement des ions par diffusion se fait au sein de la solution du sol sans
que cette dernière ne se mette en mouvement. La diffusion est contrôlée par un gradient
de concentration généralement crée par l’appauvrissement de la solution du sol par
l’absorption racinaire. Les ions se déplacent du milieu où la concentration des ions est
élevée (sol) vers le milieu où la concentration est faible (rhizosphère).
La diffusion est gérée par la loi de Fick
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dQ / dt = - D. A. P. dc / dx
dQ / d t = le flux d’ions qui traversent une unité de surface par unité de temps
D = Coefficient de diffusion
A = Facteur de tortuosité des pores
P = Porosité fractionnelle.
dc / dx = gradient de concentration.
Les ions les plus concernés par la diffusion sont H2PO4- et K +, mais l’ion K +
diffuse cent fois plus rapidement que l’ion H2PO4-.
L’importance du mass-flow et de la diffusion dépend de la capacité des
colloïdes d’approvisionner la solution du sol en ions. La concentration de cette dernière
en ions est affectée par la nature des argiles et par le % SB. Selon Mehlich de la
Caroline du Nord (USA) une Beidellite (2/1) saturée à 80% donne à la solution du sol
une quantité de Ca++ égale à celle donnée par une kaolinite (1/1) saturée à 35%.
La concentration est également affectée par la complémentarité ionique définie
comme étant l’influence d’un ion adsorbé sur la libération d’un autre vers la solution du
sol.
Les colloïdes du sol adsorbent les cations bivalents plus fortement que les
cations monovalents. Ces derniers sont libérés vers la solution du sol où ils sont
absorbés. Lorsque le rapport ions monovalents / ions bivalents est élevé la plante
manifeste des symptômes de carence en ions divalents. L’hypomagnésémie est une
maladie courante des ruminants ayant pâturé une prairie excessivement fertilisée avec
un engrais potassique.
Le mouvement des ions par mass-flow et par diffusion est également affecté par
la texture du sol et par l’humidité. Les sols à texture fine tendent à freiner le
déplacement des ions car les argiles tendent à adsorber les ions en déplacement.
Les ions diffusent plus rapidement dans les films d’eau épais que dans les films
d’eau minces.
19
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Le déplacement par diffusion est de l’ordre de 2mm pour l’ion H 2PO4- et de 5
mm pour Ca++ et 10mm pour K + et Na+. Compte tenu de la lenteur qui caractérise le
déplacement ionique le développement racinaire est par conséquent capital.
3.3. La capacité d’échange cationique des racines
Les cellules épidermiques des racines portent des charges électriques négatives
et sont par conséquent capables d’adsorber des cations. La CEC des racines varie entre
12 et 60 meq / 100g de racines sèches. En général les légumineuses préfèrent adsorber
les cations divalents aux cations monovalents. Les monocotylédones au contraire préfèrent les monovalents aux divalents. C’est pour cette raison que dans un champ de
vesce avoine où le potassium est déficient seule la vesce survit.
Dans la rhizosphère les ions en solution sont en équilibre avec les ions adsorbés
sur les racines et qui sont surtout des ions H+ et des ions OH-. Des réactions d’échange
similaires à celles avec les colloïdes prennent place. A travers ces réactions les ions en
solution passent sur les surfaces racinaires, en contre partie, pour maintenir la neutralitéélectrique les racines libèrent en solution des ions H+ ou des ions OH-. Les racines
peuvent adsorber un excès de cations par rapport au nombre d’anions elle libère en
contre partie des ions H+ ce qui acidifie le sol. L’inverse est possible, dans ce cas la
plante libère des ions OH- et alcalinise le sol.
3.4. L’Absorption des ions par les racines
L’adsorption précède l’absorption. Au cours de cette phase les ions pénètrent
dans la racine par simple échange ou par diffusion c’est l’absorption passive. Ils
peuvent exiger un transporteur pour y pénétrer, c’est l’absorption active, mais cette
dernière nécessite de l’énergie.
3.4.1. La voie passive
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Les ions adsorbés sur les surfaces racinaires pénètrent dans la racine en
empruntant les espaces intercellulaires de l’épiderme et du cortex ainsi que les micelles
élémentaires de la membrane squelettique. Une partie de ces ions peut pénétrer dans les
cellules de l’épiderme et du cortex pour contribuer au potentiel osmotique négatif des
racines. Les mécanismes de déplacement employés dans cette voie passive sont la
diffusion et le mass-flow.
3.4.2. La voie active
Dans ce cas les ions pénètrent dans le cytoplasme des cellules épidermiques et
ensuite dans les vacuoles en traversant les membranes. Le transfert des ions se faitensuite d’une vacuole à une autre jusqu’à atteindre le xylème. Ce déplacement se fait
contre un gradient de concentration et semble impliquer des transporteurs qui sont des
enzymes formées métaboliquement et qui sont très spécifiques aux ions ce qui explique
la sélectivité du transport. L’enzyme se combine avec l’ion libre. Ils traversent
ensemble la membrane et lorsque le transfert est accompli le complexe se brise et l’ion
se libère à l’intérieur de la cellule.
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Chapitre 4 :
L’azote du sol et les engrais azotés
4.1. L’azote du sol
L’azote se trouve dans l’atmosphère à concurrence de 78% de l’ensemble des
gaz. Toutefois, l’azote gazeux n’est pas assimilable par la plante et nécessite par
conséquent d’être fixé avant d’être assimilé. Il existe trois modes de fixation : la
fixation par décharge électrique, la fixation biologique et la fixation industrielle.
4.1.1. Fixation de l’azote atmosphérique
4.1.1.1. Fixation par décharge électrique
Pendant les orages la décharge électrique formée par l’éclair transforme l’azote
gazeux en ions NO3-. Ce dernier est véhiculé vers le sol par les pluies devenant ainsi
assimilable par la plante. Seulement 10 à 20% de l’azote descendu de l’atmosphère sont
sous la forme de NO3- le reste est formé surtout d’NH3 qui se trouve en quantité
importante dans l’atmosphère notamment autours des zones industrielles.
4.1.1.2. Fixation biologique
Elle est assurée par des microorganismes vivant dans le sol. Cette dernière peut
être symbiotique et dans ce cas elle est assurée par une bactérie du genre rhizobium
vivant en symbiose avec la légumineuse. Le rhizobium qui vit dans les racines des
légumineuses au sein des nodosités transforme l’azote de l’atmosphère du sol en azote
métabolisable qu’il fournit à la plante. En contre partie, la plante fournit à la bactérie
tous les autres éléments dont elle a besoin. L’introduction de la légumineuse en rotation
avec la céréale avait comme principal objectif de diminuer le coût de production en
utilisant l’azote atmosphérique gratuit.
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Tableau n° 2. Fixation de l’azote par l’association rhizobium - légumineuses.
----------------------------------------------------------------------------
Légumineuses Azote fixé
(Kg/ha)
----------------------------------------------------------------------------
Luzerne 230
Pois 85
Soja 120
Haricot 48
----------------------------------------------------------------------------
La fixation symbiotique est maximale lorsque le taux d’azote minéral dans le sol
est minimum. Il est donc recommandé de ne pas apporter d’engrais azotés à la
légumineuse sauf au démarrage de la culture pour garantir une bonne croissance
racinaire facilitant l’infection par le rhizobium.
La fixation de l’azote atmosphérique peut être asymbiotique, elle est assurée par
des microorganismes vivant à l’état libre tels que les algues bleu vert et les bactéries du
genre azotobacter Beijerinckia et chlostridium. Ces organismes transforment l’azote
atmosphérique en ions minéraux assimilables enrichissant ainsi la solution du sol.
4.1.1.3. Fixation industrielle
Elle se fait dans les usines selon la réaction
N2 + 3 H2 ----------------------) 2 NH3
Cette réaction nécessite un catalyseur à base de fer, une température comprise
entre 400 et 500°C et une pression comprise entre 200 et 1000 atmosphères. Dans cette
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réaction la source de l’azote est gratuite (courant d’air) mais la source d’hydrogène est
très coûteuse.
L’hydrogène est obtenu en faisant réagir le méthane avec la vapeur d’eau
CH4 + H2O --------------------------) CO + 3 H2
CO + H2O --------------------------) CO2 + H2
.
NH3 est à la base de préparation de tous les engrais azotés.
4.1.2. Les formes de l’azote dans le sol.
4.1.2.1. L’azote organique
La principale source de l’azote dans le sol est la matière organique. Cette
dernière subit une minéralisation biologique. L’azote organique se trouve sous forme de
protéines qui subissent 3 étapes successives : l’aminisation, l’ammonification et la
nitrification. Les 2 premières sont assurées par des microorganismes hétérotrophes (la
source de carbone est organique) et la 3
ème
par des bactéries autotrophes (énergie à partir de l’oxydation des sels minéraux et carbone à partir du CO2 atmosphérique)
4.1.2.1.1. Aminisation
C’est une décomposition des protéines en acides aminés. Elle est assurée par
plusieurs groupes de bactéries et de champignons. Chaque groupe est responsable d’une
étape et le produit de chaque étape sert de substrat pour l’étape suivante.
Protéines ----------------) R-NH2 + CO2 + E + autres produits
4.1.2.1.2. Ammonification
C’est une décomposition des acides aminés en composés ammoniacaux assurée
par des microorganismes hétérotrophes.
24
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R-NH2 + HOH --------------------) NH3 + R-OH + E
L’ammoniac libéré se transforme rapidement en ions NH4+
4.1.2.1.3. Nitrification
C’est une oxydation biologique des ions NH4+ en ions nitrites (NO2
-) et ensuite
en ions nitrates (NO3-) assurée par deux bactéries autotrophes : Nitrosomonas et
Nitrobacter. Cette oxydation se fait en 2 étapes.
2 NH4+ + 3 O2 ---------------------) 2 NO2
- + 2 H2O + 4 H+
Nitrosomonas
2 NO2- + O2 ---------------------) 2 NO3
-
Nitrobacter
La première réaction libère des protons et acidifie le sol.
La nitrification est affectée par un certain nombre de facteurs.
- La disponibilité des ions NH4+
Les ions NH4+ peuvent faire défaut dans le sol à cause de l’immobilisation par des
microorganismes ou bien à cause de leur fixation entre les feuillets des argiles de type
2/1.
- Disponibilité des populations bactériennes nitrifiantes.
L’intensité de la nitrification est proportionnelle aux dimensions des populations
nitrifiantes du sol. Plus ces populations sont abondantes plus la nitrification est intense.
25
5 ml d’inoculum
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Fig. n°3. Effet de la population bactérienne sur la nitrification
- pH du sol
La nitrification est possible dans les sols ayant un pH compris entre 5.5 et 10.0
avec un optimum à pH= 8.5. La nitrification peut se produire dans les sols ayant un
pH= 3.8 mais elle est assurée par un champignon appelé Aspergillus Flavus.
- Aération du sol
Les bactéries nitrifiantes sont aérobies. Par conséquent, la présence d’oxygène
dans l’atmosphère du sol est indispensable. L’intensité de la nitrification est
proportionnelle à la pression de l’oxygène dans le sol.
5 ml d’inoculum0.5 ml d’inoculum
Témoin
NO3
-
(ppm)
400
300
200
100
0
0.5 1.0 1.5 2.0 semaines d’incubation
26
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Fig. n°4. Effet de l’aération sur la nitrification
- Humidité du sol
Les bactéries sont sensibles aussi bien à des excès d’humidité qu’à des
insuffisances d’humidité.
Fig. n° 5. Effet de l’humidité du sol sur la nitrification
0 5 10 15 20 %O2
NO3
-
(ppm)
100
80
60
40
20
0
27
Jours
160
120
80
40
0
NO3
(ppm)
0 7 14 21 28
15 bar (point de flétrissement)
7 bar (humidité > point de
flétrissement)
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La nitrification est plus intense dans un milieu ayant une humidité égale à 7 bars
qu’avec une humidité égale à 15 bars (point de flétrissement permanent).
-Température du sol
La nitrification est possible à une température comprise entre 16 et 30°C avec
un optimum à 30°C.
Fig. n° 6. Effet de la température sur la nitrification
4.1.2.2. L’azote minéral
Les principales formes minérales qui intéressent la fertilité du sol sont les ions
NH4+, les ions NO2
- et les ions NO3-. Les formes gazeuses de l’azote N2, N2O et
NO sont de moindre importance. Les formes ioniques minérales se trouvant dans la
solution du sol sont l’objet de plusieurs transformations.
- Adsorption sur les surfaces colloïdales
Les ions NH4+ sont attirés par les charges négatives des argiles où ils sont
adsorbés. Cette adsorption conserve les ions NH4+ contre les pertes par lixiviation. Les
ions NO3
-
par contre migrent en profondeur et se perdent dans les nappes(eutrophisation)
15 20 25 30 Température
14 jours d’incubation
28 jours d’incubation
NO3
(ppm)
120
80
40
0
28
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Fig. n ° 7. Migration des ions NH4+ et NO3- en profondeur
- Fixation des ions NH4+
Les NH4+ sont susceptibles d’être fixés entre les feuillets des argiles de type 2/1
tels que l’Illite, la vermiculite et parfois même la montmorillonite. Le mécanisme de
fixation est simple. Les oxygènes et le silicium des surfaces siloxanes aménagent des
cavités ayant un diamètre exactement égal au diamètre de l’ion NH4+. Lorsque ce
dernier traverse l’espace inter foliaire il tombe dans la cavité et s’emprisonne. La
fixation se fait lorsque le sol est sec et elle empêche l’eau et les autres ions d’y pénétrer.
29
NH4+ NO3
-
Profondeur du
sol Profondeur du
sol
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Fig. n°8. Fixation des ions NH4+
- Immobilisation par les microorganismes
Les ions minéraux peuvent être utilisés par les microorganismes autotrophes du
sol pour satisfaire leurs besoins métaboliques. Ces ions sont alors transformés en
composés organiques. A la mort de ces organismes l’azote se libèrera dans le sol.
-Perte de l’azote du sol à l’état gazeux
+ Dénitrification
C’est une réaction de réduction des ions NO3- en azote gazeux sous des
conditions d’excès d’eau (hydromorphie). Elle est assurée par des bactéries anaérobies
capables d’obtenir leur oxygène des nitrates et des nitrites en libérant l’azote gazeux
dans l’atmosphère (Thiobacillus dénitrificans et thiobacillus thioparus).
NH4
+
libérées
Cas d’un sol secIons d’oxygène
Ion de NH4
+
Cas d’un sol humide
30
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2 HNO3 -----------) 2 HNO2 ----------) H2 N2O2 -------) N2O -------) N2
La dénitrification se solde par une perte d’azote du sol. Elle est affectée par le
pH. Lorsque ce dernier est entre 4.9 et 5.6 les pertes sont sous forme de N2O. Lorsque
le pH est entre 7.3 et 7.9 les pertes sont sous forme de N 2.
+ Volatilisation de l’ammoniac
Cette réaction se fait dans les sols basiques. Les ions NH4+ réagissent avec l’eau
du sol et libèrent l’ammoniac gazeux qui peut être perdu par volatilisation.
NH4+ + H2O + OH- -------------) NH3 + 2 H2O.
Les fortes températures et l’évaporation élevée intensifient ces pertes.
4.2. Les engrais azotés.
Ils sont tous préparés à partir de NH3
Les engrais ammoniacaux sont les engrais qui contiennent dans leur molécule
l’azote sous forme d’ion NH4+.Les principaux sont l’urée, le nitrate d’ammonium,
le sulfate d’ammonium et les orthophosphates d’ammonium.
4.2.1. L’urée : CO (NH2)2
C’est l’engrais qui contient le plus grand pourcentage d’azote (45%) parmi tous
les engrais solides. Elle est préparée en faisant réagir NH3 avec le CO2
2 NH3 + CO2 ----------------) NH2COONH4
NH2COONH4 ----------------) CO (NH2)2
L’urée subit rapidement une hydrolyse dans le sol et se transforme en carbonate
d’ammonium.
31
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CO (NH2)2 + 2 H2O --------------------) (NH4)2 CO3
(NH4)2 CO3 est instable dans le sol et se transforme rapidement en NH3 et en
CO2.
L’urée est un excellent engrais préparé en granules mais elle présente certaines
propriétés qui doivent être bien comprises.
L’hydrolyse de l’urée engendre beaucoup de pertes d’azote sous forme de NH3
d’où l’intérêt d’enfouir l’engrais après l’épandage. D’autre part, l’urée peut
contenir le biuret, composé toxique aux plantes. La formation du biuret se fait à
l’usine lorsque les conditions de température et de pression sont mal contrôlées. Le
biuret est formé par la combinaison de 2 molécules d’urée.
2 [CO (NH2)2] ------------------) NH2-CO-NH-CO-NH2 + NH3
Biuret
D’où l’intérêt d’acheter un engrais avec un faible taux de biuret
4.2.2. Nitrate d’ammonium (NH4 NO3)
Il est préparé en faisant réagir l’acide nitrique avec NH3.
HNO3 + NH3 --------------) NH4 NO3
Le nitrate d’ammonium, préparé à 35% d’azote est explosif. Le nitrate
d’ammonium agricole préparé à 33.5% perd son caractère explosif mais il pose un
problème au stockage car il est très hygrométrique.
C’est un excellent engrais, préparé en granules. Il présente l’avantage de
contenir l’azote sous les deux formes. Les ions NO3- sont immédiatement
utilisables par la plante. Les ions NH4+ assurent la nutrition azotée pendant les
stades ultérieurs du cycle.
4.2.3. Sulfate d’ammonium (NH4)2 SO4
32
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Il est préparé en faisant réagir l’acide sulfurique avec NH3
H2SO4 + 2 NH3 ----------------------) (NH4)2 SO4
Il contient 20.5% de N et 23.4% de soufre. C’est un excellent engrais préparé en
granules. Il est recommandé pour les sols alcalins car il a un effet acidifiant dû à la
présence d’ions NH4+ et des ions SO4
--.
4.2.4. Les engrais nitriques
Ils contiennent l’azote exclusivement sous la forme nitrique tels que le nitrate
de potassium, le nitrate de sodium et le nitrate de calcium.
Le nitrate de sodium (NaNO3) est l’engrais le plus utilisé en agriculture mais son
importance a diminué à cause de l’effet néfaste du sodium sur la structure du sol et
de son effet alcalinisant.
Le nitrate de calcium, Ca (NO3)2, a été largement utilisé en Europe mais son
utilisation a diminué à cause de son effet alcalinisant.
Le nitrate de potassium (KNO3) (cf. les engrais potassiques)
L’effet alcalinisant des engrais nitriques est dû au fait que les ions nitrates
arrivent plus rapidement aux racines. Ces dernières sont alors obligées d’absorber
plus d’anions que de cations libérant ainsi des ions OH- qui augmentent le pH du
sol. Les engrais nitriques sont recommandés pour les sols acides.
4.2.5. Les formes à disponibilité lente
La faible efficience d’utilisation des engrais azotés (environ 50 à 60 % de
l’engrais épandu sont utilisables par la plante) a poussé les chercheurs à s’orienter
vers des formes d’engrais qui libèrent progressivement leur azote. L’urée
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enveloppée dans le soufre en est un exemple très pertinent qui a permis de réduire
les pertes en azote et d’augmenter son efficience d’utilisation.
Chapitre 5 :
Le phosphore du sol et les engrais phosphatés
5.1. Le phosphore du sol :
5.1.1. Les formes de P dans le sol :
Le phosphore se trouve dans le sol sous les formes minérale et organique.
Le phosphore organique se trouve dans l’humus et dans les composés en voie de
décomposition. Le phosphore minéral se trouve combiné avec le fer, l’aluminium,
le calcium sous forme de composés très peu solubles appelés apatites. Le
phosphore minéral se trouve également dans la solution du sol sous forme d’ions
orthophosphates primaire (H2PO4-) et secondaire (HPO4
--) et sous forme d’ions
phosphates (PO4- - -). Le maintien d’une concentration adéquate de P dans la
solution du sol dépend du taux de décomposition du phosphore organique et de la
capacité du sol de fixer le phosphore assimilable en le transformant en complexes
très peu solubles.
Complexes phosphatés Phosphore organique
Très peu solubles
Phosphore assimilable
Dans la solution du sol
Fig. n°9.Equilibre du phosphore dans le sol
34
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5.1.1.1. Le phosphore organique
Le phosphore organique se trouve dans le sol sous forme de phospholipides et
d’acides nucléiques. Sa minéralisation a fait l’objet de plusieurs travaux derecherche. Certains suggèrent qu’il y a minéralisation lorsque le rapport C : P <
200 : 1 et qu’il y a immobilisation lorsque le rapport C : P = 300 : 1. D’autre
travaux considèrent l’importance de l’azote dans la minéralisation de P et
suggèrent qu’il y a minéralisation lorsque le rapport C : N : P = 100 : 10 : 0.3.
5.1.1.2. Le phosphore minéral :
Dans la solution du sol les ions orthophosphates ont une concentration qui ne
dépasse guère 2 à 3 ppm. Une telle concentration peut être prélevée rapidement par
les racines et nécessite par conséquent d’être continuellement renouvelée. Le
maintien de cette concentration est d’une importance capitale pour la croissance
des plantes. La composition ionique phosphatée de la solution du sol dépend du
pH. En milieu acide les ions H2PO4- prédominent alors qu’en milieu alcalin les ions
HPO4
- -
prédominent.
Fig. n° 10. Répartition des ions orthophosphates en fonction du
pH
3 4 5 6 7 8 9 10 pH de la solution
PO4---
H2PO
4 - HPO
4 2-
[ ]
(ppm)
1.0
0.75
0.5
0.25
0
35
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La présence du fer, de l’aluminium, du calcium ou du calcaire précipite les ions
orthophosphates en les transformant en complexes très peu solubles.
- Le phosphore dans les sols acides.
Les sols acides sont riches en ions Al+++, Fe+++ et en argiles de type 1/1.
Les ions Al+++ et Fe+++ précipitent les ions phosphates et orthophosphates
Al+++ + PO4--- -----------------) Al PO4
Fe+++ + PO4--- -----------------) Fe PO4
Les argiles de type 1/1 forment avec le phosphore un complexe très peu soluble
Argile-----OH + H2PO4- ------------) Argile -----H2PO4 + OH-
- Le phosphore dans les sols alcalins
Les sols alcalins sont riches en calcium, en calcaire et enfin en hydroxydes de fer.
Ces trois constituants réagissent avec le phosphore.
Le calcium et le calcaire précipitent les ions orthophosphates selon les réactions
suivantes:
3 Ca++ + 2 PO4--- -------------) Ca3 (PO4)2
3 CaCO3 + 2 PO4--- -------------) Ca3 (PO4)2 + autres produits
L’hydroxyde de fer forme avec le phosphore un complexe insoluble
Fe (OH)3 + H2PO4- --------------) Fe (OH)2 H2PO4
36
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Ces réactions réduisent la concentration du phosphore assimilable de la
solution du sol.
En conclusion, on peut dire qu’un sol alcalin ayant une activité élevée en
calcium, un taux élevé en calcaire et riche en argile saturée avec Ca++ présente un taux
de phosphore disponible très faible. L’apport d’engrais phosphaté à ce sol augmente
nécessairement l’activité du phosphore disponible dans la solution du sol. Toutefois, il
faut plus d’engrais phosphatés aux sols argileux qu’aux sols sablonneux pour une
augmentation égale de l’activité de P disponible.
Fig. n° 11. Effet de la texture sur l’activité de P dans la solution du sol.
La fixation du phosphore est une forme de conservation de l’élément dans le sol.
Toutefois, cette fixation gène la gestion de la fertilisation phosphatée des sols.
Plusieurs facteurs affectent cette fixation.
- Nature de l’argile
La fixation de P et plus intense avec les argiles de type 1/1 qu’avec les argiles 2/2.
Les argiles amorphes telles que les oxydes hydratés de fer et d’aluminium fixent
également le phosphore. Plus le taux d’argile est élevé plus la fixation est forte.
0 200 400 600 800 1000 1200 P apporté (Kg /Ha P2O
5)
Argileux
Argilo-
limoneux
Limono-argileux
Activité
CaHPO4
* 105
50
40
30
20
10
0
37
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- Temps de la réaction
Plus la période de contact entre le sol et l’engrais est longue plus la fixation est
importante. L’épandage de l’engrais phosphaté juste avant semis réduit
considérablement la fixation de P. Au contraire, l’épandage quelques mois avant semis
expose l’engrais à la fixation.
Fig. n°12. Effet du temps de la réaction sur la fixation de P.
- Le pH du sol
En réalité, la fixation de P n’est pas liée au pH proprement dit mais à l’activité
du fer et de l’aluminium qui augmente dans les milieux au pH faible (acide).
Egalement, une forte activité de Ca est liée à des valeurs de pH élevées. Un sol ayant un
pH élevé par une forte activité de Na+ ne fixe pas le phosphore.
- La température
La relation entre la température et la fixation de P nécessite de plus amples
études. Mais il est généralement remarqué que la fixation de P est plus importante sous
climat chaud que sous climat froid.
- La matière organique
Août Sep Oct Nov Dec
EpandageEngrais
phosphaté
38
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La décomposition de la matière organique libère du CO2 qui s’associe avec
l’humidité du sol pour se transformer en acide carbonique. Ce dernier, dissout le
calcaire et libère le phosphore fixé.
La matière organique est capable d’envelopper les oxydes hydratés de fer et
d’aluminium réduisant ainsi le pouvoir fixateur. De plus, la matière organique
décomposée libère des anions organiques capables de remplacer les ions
orthophosphates sur les complexes insolubles assurant ainsi leur libération.
- Le taux initial de P dans le sol
Le phosphore initial dans le sol affecte la fixation du nouveau phosphore
apporté. En effet, plus le taux initial est élevé moins il y a de sites de fixation libre et
plus le phosphore nouvellement apporté est disponible à la plante.
- Le mode d’épandage
L’épandage à la volée augmente la surface de contact sol - engrais favorisant
ainsi la fixation de P. L’épandage localisé réduit cette surface limitant ainsi la fixation
de P.
5.2. Les engrais phosphatés
Ils sont tous exprimés en terme de P2O5
% P = % P2O5 * 0.43
% P2O5 = % P * 2.29
Les engrais phosphatés ont une solubilité variable qui dépend de la forme des
composés phosphatés existant dans l’engrais.
Les composés phosphatés existant dans l’engrais sont regroupés en 3
catégories :
Les phosphates solubles dans l’eau : Ca (H2PO4-) 2 (disponible)
39
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NH4 H2PO4 (disponible)
K H2PO4 (disponible)
Les phosphates solubles dans les citrates : Ca HPO4 (disponible)
Les phosphates insolubles : Phosphate naturel (non disponible)
La roche phosphate ou phosphate naturel est une apatite de la forme
Ca10 (PO4, CO3)6 (F, Cl, OH) 2 contenant du phosphore insoluble. Le traitement de
cette roche à l’acide ou à la chaleur permet d’augmenter la solubilité du phosphore.
Les principaux engrais phosphatés sont :
5.2.1. L’acide phosphorique (H3PO4)
Il résulte d’un traitement de la roche phosphate par l’acide sulfurique
Ca 10 (PO4) 6. F2 + 10 H2SO4 + 20 H2O -----) 10 CaSO4.2H2O + H3PO4 + 2 HF
Cette réaction est complète lorsque les cristaux de gypse sont formés. Elle dure
environ 8 heures.
L’acide phosphorique contient 51 à 58 % de P2O5, soit 22 à 25 % de P.
40
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Fig. n°13. Procédé de préparation de l’acide phosphorique
5.2.2. Les orthophosphates de calcium = superphosphates
+ Les superphosphates ordinaires :
Ils sont préparés en traitant la roche phosphate à l’acide sulfurique.
[Ca3 (PO4) 2)] 3 .Ca F2 + 7 H2SO4 ----------) 3 Ca (HPO4)2 + 7 CaSO4 + 2 HF
Les superphosphates ordinaires contiennent 16 à 22 % de P2O5 soit 7 à 9.5 % de
P sous forme complètement disponible. Ils sont préparés en poudre
+ Les superphosphates triples ou concentrés
Ils sont préparés en traitant la roche phosphate à l’acide phosphorique
Ca 10(PO4) 6.F2 + 14 H3PO4 ---------) 10 Ca (H2PO4) 2 + 2 HF
41
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Ils contiennent 44 à 52 % de P2O5 soit 19 à 23 % de P. Ils sont préparés en
granules, et sont facilement transportables, conservables et manipulables.
5.2.3. Les orthophosphates d’ammonium
Ils sont préparés en traitant l’ammoniac à l’acide phosphorique. Il y a 2
catégories d’engrais : Le monoammonium phosphate (MAP) et le diammonium
phosphate (DAP).
NH3 + H3PO4 ------------------) NH4 H2PO4 (MAP)
2 NH3 + H3PO4 ------------------) (NH4)2 HPO4 (DAP)
Le MAP est préparé en poudre il contient 61% de P2O5 soit 26 % de P et 12 % de N
Le DAP est préparé en granule il contient 48% de P2O5 soit 21 % de P et 16 % de N
Les orthophosphates d’ammonium sont complètement solubles à l’eau et
présentent un pouvoir acidifiant et sont recommandés pour les sols alcalins. Ces engrais
doivent être placés loin de la semence pour éviter les dégâts qui peuvent être causés par
l’ammoniac libre.
5.3. Dynamique des engrais phosphatés
Une fois placés dans le sol, les granules de l’engrais phosphaté appèlent
l’humidité du sol ce qui provoque la solubilisation du contenu de l’engrais. La solution
saturée obtenue varie en fonction de l’engrais. Lorsque l’engrais utilisé est le
superphosphate la solution est saturée avec le phosphate monocalcique elle est très
acide avec un pH= 1.5. Lorsque c’est le MAP qui est utilisé la solution saturée a un pH
= 4. Enfin, lorsque l’engrais est le DAP la solution saturée a un pH = 9. Quelque soit
l’engrais la solution saturée se met ensuite à se diffuser dans le sol en permettant au
phosphore de se combiner avec les autres constituants du sol (fixation).
42
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Fig. n°14. Dynamique de l’engrais phosphaté
Granule de
phosphate
¥e
¥e
Phase 1 H2O se dirige vers
le granule
¥e
¥e
Phase 2 Diffusion de P dans le sol.
43
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Chapitre 6.
Le potassium du sol et les engrais potassiques
6.1 Le potassium du sol
Le potassium est présent dans la croûte terrestre en quantité appréciable et
représente environ 2.4% de l’ensemble des minéraux. Le potassium se trouve dans les
roches contenant des minéraux riches en potassium tels que les feldspaths (K Al Si3
O8) et les micas : les micas blancs: [H2KAl3 (SiO4)] et les micas noirs [(H, K) 2(Mg,
Fe) 2Al2 (SiO4)3]
Le potassium existe également dans les minéraux secondaires et notamment
dans les argiles telles que l’illite et la vermiculite.
6.1.1. Les formes de potassium dans le sol
Dans le sol le potassium se trouve sous 3 formes :
- Le potassium situé dans les minéraux et les roches sous une forme non disponible à
la plante.
- Le potassium sous sa forme ionique K + situé dans la solution du sol et adsorbé
sur les surfaces colloïdales. C’est la forme immédiatement disponible à la plante.
- Une partie du potassium immédiatement disponible entre dans des processus de
fixation entre les feuillets des argiles devenant ainsi lentement disponible.
Ces trois formes sont en équilibre comme le montre le schéma n° ?.
44
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Fig. n° 15. Equilibre du potassium dans le sol.
6.1.1.1. Le potassium non disponible (KND)
C’est le potassium qui compose les feldspaths et les micas et qui se libère après
l’altération des roches. Il représente 90 à 98 % du potassium total. Le KND n’est pas
utilisable par la plante.
KAlSi3O8 + HOH ----------------) K + + OH- + HAlSi3O8
Feldspath Argile
6.1.1.2. Le potassium Lentement disponible (KLD)
C’est le potassium fixé entre les feuillets des argiles. Le mécanisme de fixation
est similaire à celui des ions NH4+. Les oxygènes des couches tétraédriques forment
entre eux des cavités ayant un diamètre exactement égal au diamètre de l’ion K +.
Lorsque ce dernier traverse l’espace inter foliaire il tombe dans ces cavités et
s’emprisonne. Le potassium fixé n’est pas immédiatement assimilable par la plante
mais il peut le devenir aussitôt qu’il se libère. La fixation de K est une forme de
conservation du potassium dans le sol. Le KLD représente environ 1 à 10 % du
potassium total.
Le potassium non disponible
(KND) 90-98 %
Le potassium lentement
disponible (KLD) 1-8%
Le potassium immédiatement
disponible (KID) 0.1-2%
Libération
Fixation
Altération de la
roche
45
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6.1.1.3. Le potassium immédiatement disponible (KID).
Cette forme représente environ 0.1 à 2 % du potassium total. Elle correspond au
potassium libre dans la solution du sol et au potassium adsorbé à la surface descolloïdes. Cette faible concentration de K + peut être rapidement prélevée par la plante
ce qui suppose l’existence d’un système de renouvellement continu de la concentration
de K + dans la solution du sol. Ce renouvellement ne peut être réalisé qu’à partir de la
forme KID. Des travaux de recherche réalisés aux USA ont confirmé cette hypothèse.
Ces travaux consistent à éliminer le KID de 100 échantillons de sol par simple lavage
avec une solution de sel sodique, à incuber ces échantillons pendant 6 mois sous des
conditions d’humidité et de température adéquates. Au terme de cette période on amesuré de nouveau le KID rétabli. Les résultats ont été corrélés avec les valeurs du KID
initial.
Fig. n° 16. Corrélation entre le KID initial et le KID renouvelé
On a trouvé que les sols ayant un haut pouvoir fixateur de K ont libéré beaucoup
plus de K à partir des sites de fixation que les sols ayant un faible pouvoir fixateur de K.
6.1.2. L’équilibre du potassium
Echantillon
KID final
Rétabli
Perte KID initial
Sol hautement
fixateur de K
Sol faiblement
fixateur de K
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L’équilibre de K présente plusieurs significations agronomiques.
- Le potassium échangeable extrait avec l’acétate d’ammonium à pH=7 est la forme
réellement assimilable par la plante. Il constitue la base de l’évaluation de la
fertilité potassique et la base de recommandation de la fertilisation potassique.
- La fixation de K est un moyen de conserver cet élément contre les pertes par
lixiviation. Les ions K + fixés peuvent être libérés ultérieurement et mis de nouveau
à la disposition de la plante.
- L’apport continu d’engrais potassique réduit le processus de fixation et augmente
le taux de K échangeable ce qui augmente la production.
L’équilibre de K est affecté par plusieurs facteurs :
+ La nature minéralogique des argiles
Les argiles de type 1/1 ne fixent pas le potassium mais les argiles 2/1 de type
illite et vermiculite fixent le potassium cette fixation est d’autant plus importante que le
taux d’illite est élevé.
+ La température
Burns et Barber de l’Université de Purdue ont rapporté qu’une augmentation de
température engendre souvent une augmentation du taux de K échangeable.
+ Dessiccation – humectation
En général, lorsqu’un sol humide est desséché il voit son taux de K échangeable
augmenter. Ceci est vrai lorsque le niveau de K échangeable est faible. Si par contre le
niveau de K échangeable est élevé c’est l’inverse qui se produit.
+ Le pH du sol
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La relation entre le pH et l’équilibre du potassium est complexe. Dans les sols
acides les argiles sont de type 1/1 et sont non fixatrices de K. leur faible CEC oblige le
potassium de passer en solution et par conséquent d’être perdu par lixiviation. Dans les
sols alcalins le potassium est fixé entre les argiles 2/1. La forte CEC augmente le taux
de k échangeable.
6.2. Les engrais potassiques
Ils sont exprimés en terme de K 2O.
% K = % K 2O * 0.8
% K 2O = % K * 1.2
Les engrais potassiques sont en général préparés à partir des gisements de
sylvite (KCl), de sylvinite (KCl, NaCl), de carnallite (KCl et MgCl2.6H2O) et de
langbeinite (K 2SO4, 2MgSO4)
6.2.1. Le chlorure de potassium (KCl)
C’est un sel préparé en poudre blanche à partir de la sylvinite après dissolution
et recristallisation de cette dernière. Il contient 60 à 63 % de K 2O soit 50 à 52 % de K.
6.2.2. Le sulfate de potassium (K 2SO4)
C’est un sel blanc préparé en faisant réagir la langbeinite avec le KCl
K 2SO4, 2MgSO4 + 4 KCl ----------------) 3 K2SO4 + 2 MgCl2
L’engrais contient 50 à 53.2 % de K 2O soit 41.5 à 44.2 % de K.
6.2.3. Le nitrate de potassium (KNO3)
Il est préparé en traitant le KCl à l’acide nitrique
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6 KCl + 2 HNO3 -----------) 6 KNO3 + 3 Cl2 + 6 NO2 + 6 H2O
Le nitrate de potassium contient 44 % de K 2O soit 37 % de K.
Chapitre 7:
49
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Acidité du sol et chaulage.
7.1. L’acidité du sol
Elle présente plusieurs origines mais les plus importantes sont : l’excès de
pluviométrie et la nature de la matière organique. L’excès pluviométrique désature le
sol en cations basiques tels que Ca++, Mg++, Na+ et K +. ces derniers sont remplacés par
Al+++ qui provient de l’altération des argiles. Certaines matières organiques telles que
les pins résistent à la décomposition biologique et libèrent des acides organiques qui
baissent le pH du sol. La contribution de l’aluminium à l’acidité du sol est illustrée par
les réactions suivantes:
Al+++ + H2O -------------) Al (OH) ++ + H+
Al (OH) ++ + H2O -------------) Al (OH) 2 + + H+
Al (OH) 2 + + H2O --------------) Al (OH) 3 + H+
Les ions Al+++ en solution subissent une hydrolyse et libèrent des protons.
L’acidité du sol est composée d’une acidité actuelle qui correspond à l’activité des ions
H+ de la solution du sol. C’est l’acidité mesurable au pH-mètre sur une suspension sol /
eau
pH = - log (H
+
)
L’acidité potentielle correspond à l’activité des ions H+ et Al+++ adsorbés sur les
surfaces colloïdales.
L’acidité totale = Acidité potentielle + Acidité actuelle
L’acidité totale est mesurée au pH-mètre sur une suspension sol / KCl
L’acidité potentielle est déterminée par différence.
50
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L’acidité du sol présente plusieurs effets indésirables :
- Toxicité de l’aluminium
- Toxicité du fer, du cuivre, du zinc et du manganèse
- Déficience en cations basiques
- fixation des phosphates
- Mauvaise structure du sol
- Très faible décomposition de la matière organique
- Absence de fixation biologique de l’azote
- Absence de la nitrification.
7.2. Besoins en chaux
Plusieurs méthodes ont été proposées pour déterminer les besoins en chaux. La
méthode la plus utilisée consiste à incuber des échantillons d’un sol avec des quantités
croissantes de chaux pendant 2 mois et à déterminer le pH de chaque échantillon. Les
résultats seront ensuite reportés sur un système d’axes en fonction des quantités de
chaux ajoutées.
Fig. n° 17. Courbe de détermination des besoins en chaux
La courbe obtenue permet de déterminer la quantité de chaux qui remettra le pHdu sol au voisinage de la neutralité.
pH
12
10
8
7
6
4
2
Ca (OH)2
51
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7 .3. Le chaulage
Il est pratiqué pour éliminer tous les effets indésirables de l’acidité :
- Neutralisation de l’acidité et élimination des toxicités
- Apports de cations basiques
- Augmentation de la disponibilité de plusieurs éléments tels que les phosphates.
- Amélioration de la structure du sol.
- Stimulation de l’activité bactérienne impliquée notamment dans la décomposition de
la matière organique, la nitrification et la fixation symbiotique de l’azote.
Les produits de chaulage peuvent être des oxydes, des hydroxydes, des
carbonates, et des silicates de calcium ou de magnésium (CaO, MgO, Ca (OH) 2,
Mg(OH)2, CaCO3, MgCO3 et CaSiO3. Tous ces anions sont capables de produire des
ions OH- qui neutralisent l’activité des protons selon la réaction :
OH- + H+ ----------------------) H2O
Le calcaire réagit avec l’humidité du sol et produit des ions OH-
CaCO3 + H2O ------------------------) Ca++ + HCO3- + OH-
L’oxyde de Mg réagit avec H2O et donne des ions OH-
MgO + H2O ------------------------) Mg++ + 2 OH-
La valeur neutralisante des produits de chaulage est la capacité d’un produit de
chaulage de neutraliser l’acidité du sol.
La valeur neutralisante du CaCO3 est prise comme référence elle est égale par
convention à 100 %. Celle des autres produits est calculée par référence à celle du
calcaire
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Exemple : calcul de la valeur neutralisante de la chaux vive (CaO) ?
CaCO3 + 2 HCl -----------) Ca Cl 2 + H2O + CO2
CaO + 2HCl -----------) CaCl 2 + H2O
100 g de CaCO3 neutralisent 2 moles de HCl. Mais ces 2 moles sont neutralisées par 56
g de CaO. Par conséquent la valeur neutralisante de CaO est égale à
100/56 * 100 = 179 %
Exemple : Calcul de la valeur neutralisante de la chaux éteinte ?
CaCO3 + 2HCl ---------------) CaCl 2 + H2O + CO2
Ca (OH) 2 + 2HCl ---------------) Ca Cl 2 + 2 H2O
74 g de Ca (OH) 2 neutralisent autant de molécules de HCl que font 100 g de CaCO3.
La valeur neutralisante est 100/74 *100 = 136 %
Tableau n°3 Valeur neutralisante des produits de chaulage
-------------------------------------------------------------------------
Produits Valeur neutralisante
%
CaCO3 100
CaO 179
Ca (OH)2 136
CaSiO3 86
Ca, Mg (CO3)2 109
L’efficacité du produit de chaulage est fonction de la taille des particules. Plus
la taille est faible plus la surface de contact sol - chaux est maximale et plus sa
réactivité augmente.
53
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Fig. n° 18. Effet de la taille des particules de chaux sur le pH du sol.
Chapitre 8
Mois
pH
6
5.5
Chaux de taille fine
Chaux de taille moyenne
Chaux grossière
54
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L’épandage des engrais minéraux
L’apport d’engrais ou fertilisation est nécessaire chaque fois que le sol est
incapable de fournir naturellement les éléments nutritifs en quantité suffisante pour
satisfaire les besoins nutritionnels de la culture. Les doses à apporter, le mode et la date
des apports sont fonction de plusieurs facteurs dont certains sont liés à la typologie du
sol d’autres, aux caractéristiques de la plante, d’autres, au niveau du rendement objectif
et enfin à la solubilité de l’engrais.
8.1. Les facteurs qui affectent la méthode d’épandage
8.1.1. Facteurs liés aux caractéristiques du sol
8.1.1.2. Texture du sol
La texture du sol affecte le mode d’épandage et la dose de l’engrais. Les sols
argileux ont la capacité d’adsorber les cations en protégeant l’engrais contre les pertes
par lixiviation. Par conséquent, l’engrais peut être appliqué en forte dose et en une seule
fois. Les sols sablonneux, par contre, sont filtrants et l’apport doit être fractionné en
plusieurs doses échelonnées.
8.1.1.3. Structure du sol
Les sols mal structurés sont en général mal aérés et engendrent une mauvaise
croissance du système racinaire et par conséquent, une insuffisance dans l’absorption
des éléments nutritifs. L’engrais devrait être réalisé en faibles doses répétées.
8.1.1.4. L’acidité
Le développement racinaire est fortement réduit par la présence d’une acidité dans
le sol ainsi que par la présence d’une activité toxique de l’aluminium et du manganèse.
Pour compenser la faible absorption des éléments nutritifs l’engrais devrait être apporté
en petites doses fractionnées.
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1.3.2. Obstacle physique
La croûte calcaire ou gypseuse réduit la profondeur du sol et par conséquent ledéveloppement racinaire ce qui incite à un fractionnement de l’apport d’engrais en
petites doses.
8.1.3. Humidité du sol
L’engrais se déplace vers les racines avec l’eau du sol. L’apport d’engrais en temps
sec est une opération superflue.
8.1.4. pH du sol
Les sols alcalins favorisent les pertes en azote par volatilisation d’où l’intérêt
d’enfouir les engrais azotés dans les sols alcalins.
8.2. Les facteurs liés à la plante
8.2.1. Le potentiel génétique
Les espèces végétales diffèrent du point de vue de leurs exigences en éléments
nutritifs. Au sein d’une même espèce les variétés à haut rendement exigent beaucoup
plus d’éléments nutritifs que les variétés à rendement ordinaire et par conséquent des
doses d’engrais plus importantes.
8.2.2. Type de récolte
Les plantes récoltées en entier exportent plus d’éléments nutritifs du sol que les
plantes où seulement une portion de la végétation est coupée à la récolte. Les premières
exigent par conséquent des doses relativement plus importantes.
8.2.3 Fixation biologique de l’azote
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Certains microorganismes du sol fixent l’azote atmosphérique en le
transformant sous forme assimilable par la plante. Cette fixation réduit les apports
azotés pour les légumineuses à quelques kilogrammes fournis en début de saison pour
assurer un bon démarrage de la culture.
8.2.4. Système radiculaire
La dose et la profondeur de placement de l’engrais sont influencées par le type
du système racinaire et par la rapidité de son développement. En effet, plus le
développement est rapide plus la dose de l’engrais apporté est élevée. Pour les plantesayant un système radiculaire fasciculé l’engrais devrait être placé dans l’horizon
superficiel. Au contraire, pour les plantes ayant un système radiculaire pivotant
l’engrais devrait être placé en profondeur.
8.2.5. Capacité d’échange cationique de la plante
La capacité d’échange des cations diffère d’une plante à une autre. La CEC des plantes dicotylédones est supérieure a celle des monocotylédones. La CEC de la luzerne
est double de celle du blé. Les plantes ayant une CEC élevée adsorbent plus de cations
divalents que des cations monovalents alors que les plantes ayant une CEC
faible adsorbent plus de cations monovalents que des cations divalents.
8.3. Solubilité de l’engrais
Les engrais minéraux sont presque tous solubles dans l’eau. Mais la vitesse de
solubilité est variable. Alors que la solubilité des engrais azotés est instantanée, celle
des engrais phosphatés est très lente. Les engrais potassiques ont une solubilité
intermédiaire. De plus, les engrais azotés et notamment les nitrates sont très mobiles
dans le sol, le phosphore est très peu mobile et le potassium occupe une position
intermédiaire.
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La mobilité de l’engrais dans le sol affecte la date et la profondeur de placement
de l’engrais. Les engrais azotés peuvent être épandus à la surface du sol aussi bien en
début de saison comme démarreur de la végétation qu’en couverture. Les engrais
phosphatés et potassiques devraient être placés sous la semence dans la future zone
racinaire.
8.3.1. Le rendement objectif
La dose d’engrais devrait être dimensionnée en fonction du niveau de rendement
désiré. Plus ce niveau est élevé plus la dose à apporter est grande.
8.3.2. Placement des engrais
L’épandage de l’engrais dans le sol ne garantie pas son utilisation par la plante.
Mais son placement dans la futur zone racinaire augmente l’efficience de son
utilisation. Le placement de l’engrais loin de la semence pour éviter l’effet néfaste des
fortes concentrations en sels sur la graine est recommandé.
8.3.3. Epandage à la volée
L’engrais est épandu uniformément sur la surface du sol soit manuellement soit
par l’épandeur centrifuge. L’engrais est ensuite enfoui par un passage de charrue à
disc. Ce mode est recommandé pour les terres accidentées où les cultures sont
pratiquées avec restrictions et pour les apports azotés en couverture. L’épandage en
surface a l’inconvénient d’augmenter la surface de contact entre le sol et l’engraismaximisant ainsi la fixation de certains éléments tels que le phosphore et le potassium.
8.3.4. Epandage localisé
L’engrais est placé mécaniquement à 5 cm de chaque coté de la semence et à 5
cm plus bas. C'est-à-dire dans la futur zone racinaire. Le placement localisé de l’engrais
réduit la surface de contact entre l’engrais et le sol limitant ainsi les processus defixation du phosphore et du potassium.
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8.3.5. Fertigation (irrigation fertilisante)
C’est l’application des engrais liquides à travers le réseau d’irrigation. L’engraisest emporté par l’eau directement vers les racines. Ce mode permet de donner l’engrais
exactement au moment où il est demandé par la culture ce qui augmente l’efficience de
l’utilisation de l’engrais. L’azote est l’élément le plus couramment appliqué par
fertigation.
8.3.6. Pulvérisation foliaire.
La pulvérisation foliaire est une technique utilisée principalement pour corriger
des problèmes de carence en éléments nutritifs et en particulier en oligo-éléments.
L’engrais liquide est absorbé à travers les stomates des feuilles et pénètre dans les
cellules assez rapidement. Cette technique est recommandée pour les sols fixateurs de
certains éléments. L’application foliaire devrait être répétée 2 à 3 fois afin de supprimer
complètement la carence.
Chapitre 9
Evaluation de la fertilité du sol
59
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Les techniques d’évaluation de la fertilité du sol sont nombreuses mais la plus
intéressante serait celle qui permettra de prévoir et de détecter un problème nutritionnel
dans le sol bien avant qu’il se manifeste sur la plante. Les principales techniques sont:
- Symptômes de carence
- Tests biologiques
- Analyse du sol
- Analyse de la plante (diagnostic foliaire)
9.1. Technique des symptômes de carence
Cette technique est basée sur l’observation de l’aspect de la plante. L’apparition
d’un symptôme de carence en un élément donné sur la plante indique normalement sa
déficience dans le sol en supposant que les racines de la plante absorbent normalement
les éléments nutritifs. Bien qu’elle soit rapide et simple cette technique a été
abandonnée pour les raisons suivantes :
- Possibilité de confusion entres symptômes de carence- Possibilité de confusion entre symptômes de carence, d’une part, et symptômes de
maladies, d’autre part.
- Une carence en un élément donné peut ne pas engendrer de symptômes (faim
cachée).
- L’apparition des symptômes de carence se traduit automatiquement par une chute
de rendement d’environ 10%.
9.2. Tests biologiques
Cette technique utilise la plante proprement dite ou bien les microorganismes du
sol pour évaluer la fertilité du sol. Dans le premier cas la méthode consiste à cultiver
massivement en pots sous serre des plantes qui épuisent rapidement le sol. L’analyse de
la plante permet d’évaluer la fertilité du sol. Dans le deuxième cas un champignon tel
que l’aspergillus niger, connu par ses forts besoins en potassium, est incubé pendant
une semaine sur une solution nutritive contenant des doses croissantes de potassium.
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La masse de la croûte mycéliale développée à la surface de la solution est
proportionnelle à la concentration du potassium. La courbe d’étalonnage obtenue
permettra de déterminer la concentration du potassium dans un échantillon de sol
inconnu. Cette technique est très lente.
9.3. Analyse du sol
Elle est définie comme étant l’analyse chimique d’un échantillon de sol qui
permet de déterminer la concentration d’un élément nutritif donné. Cette définition s’est
étoffée aujourd’hui pour devenir tout un programme comprenant quatre phases :
La phase éducative, la phase analytique, la phase interprétative et enfin la phase derecommandation.
9.3.1. Phase éducative (échantillonnage)
Elle consiste à former les techniciens et les agriculteurs en matière de
prélèvement des échantillons du sol. Une erreur faite au niveau de l’échantillonnage
peut avoir des répercussions désastreuses sur le programme. L’objectif serait de
prélever un échantillon représentatif du sol de toute la parcelle. Lorsque la parcelle
couvre deux ou plusieurs types de sol. L’échantillonnage devrait se faire par unité
pédologique. Deux techniques sont recommandées. La technique de l’échantillonnage
systématique et la technique de l’échantillonnage aléatoire. La première consiste à se
décider au préalable d’une distance de prélèvement qu’il faut respecter scrupuleusement
en parcourant la parcelle en long et en large. La seconde consiste à prélever les
échantillons du sol au hasard en parcourant la parcelle en long et en large. Les
échantillons prélevés par chacune des méthodes seront bien mélangés pour en extraire
un échantillon composite représentatif du sol de la parcelle.
9.3.2. Phase analytique
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Les échantillons prélevés sont transportés rapidement au laboratoire pour
analyses chimiques. L’analyse comprend deux étapes: L’extraction de l’élément du sol
et sa mesure. L’extraction de l’élément en question se fait à l’aide d’une solution
d’extraction dont la concentration varie en fonction de la forme de l’élément réellement
assimilée par la plante. Le pH de la solution d’extraction devrait être égal à celui du sol
en place. La mesure est généralement performée à l’aide d’un appareil bien étalonné au
préalable. Le résultat d’analyse n’a aucune signification agronomique et il nécessite
d’être interprété en terme de doses d’engrais à apporter.
9.3.3. Phase interprétative
Elle consiste à comparer le résultat d’analyse à une valeur référentielle fournie
par la recherche. Cette référence est appelée le seuil critique, défini comme étant la
concentration de l’élément dans le sol qui donne 90 % du rendement maximum.
Analyse du sol
% Rendement
max
100
90
50
0
Niveau critique
Fig. n°19. Rendement relatif en fonction de l’analyse du sol
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Lorsque l’analyse du sol est supérieure au seuil critique le sol a de faibles
probabilités de répondre positivement à un apport de l’élément en question. Lorsque
l’analyse du sol est inférieure au seuil critique le sol a de fortes probabilités de répondre
positivement à un apport de l’élément.
9.3.4. La phase de recommandation.
Lorsque l’analyse du sol est supérieure au seuil critique il est conseillé de ne pas
apporter l’élément.
Lorsque l’analyse du sol est inférieure au seuil critique l’apport de l’élément est
recommandé pour atteindre le rendement maximum.
9.4. Analyse de la plante (diagnostic foliaire)
L’analyse de la plante est un programme comprenant quatre phases :
- L’échantillonnage
- L’analyse chimique
- L’interprétation des résultats
- Le conseil de fumure
9.4.1. Echantillonnage
Contrairement au sol, la concentration des éléments nutritifs dans la plante varie
en fonction de l’organe et de l’âge.
9.4.1.1 Variation en fonction de l’âge
Au cours de son cycle de vie la plante change d’état nutritionnel. Pendant les
périodes critiques telles que le tallage, la montaison, la floraison et la nouaison elle
absorbe les éléments nutritifs en quantités plus importantes. Pendant ces périodes les
carences ont plus de chance de se manifester.
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La courbe indique que la concentration de N, ou de P ou de K, exprimée en terme
de pourcent par rapport à la matière sèche, diminue en fonction de l’âge. Toutefois, au
cours de sa croissance la plante accumule de la matière sèche causant ainsi une dilution
de la concentration des éléments nutritifs. L’expression de la concentration en terme de
rapport élimine l’effet de la matière sèche.
Le choix du stade physiologique pour l’échantillonnage émane des résultats
d’études de corrélation entre la concentration de l’élément nutritif aux différents stades
physiologiques et le rendement de la culture. Par conséquent, le stade le plus corrélatif
avec le rendement est choisi pour l’échantillonnage de la plante.
9.4.1.2. Variation avec l’organe
A un instant donné, la concentration des éléments nutritifs dans la plante varie
d’un organe à l’autre (feuilles, limbes, pétioles, tiges et racines). Le choix de l’organe
à l’échantillonnage est déterminé à partir d’études de corrélation entre la concentration
de l’élément dans les différents organes et le rendement de la culture. Par conséquent,
Age
Concentration
N
K
P
Fig. n°20. Variation de la concentration de N, P et K dans la
plante en fonction de l’âge
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l’organe le plus corrélatif avec le rendement est choisi pour l’échantillonnage de la
plante.
9.4.1.3. Prélèvement d’un échantillon représentatif
Une fois le stade physiologique et l’organe sont définis le prélèvement d’un
échantillon représentatif se fait en parcourant la parcelle en diagonales ou en U.
La matière verte collectée est dépêchée vers le laboratoire où elle est lavée à l’eau
distillée, séchée dans une étuve électrique à 80°c et broyée en poudre verte
9.4.2. Analyses chimiques
Les éléments minéraux à analyser sont localisés dans les cendres. L’élimination
de la matière organique par calcination est par conséquent une étape indispensable.
9.4.2.1 Calcination par voie humide
C’est une digestion de la poudre verte en présence d’acides concentrés dans un
bloc de digestion à 350 °c pendant 4 heures. Cette calcination est spécifique à
l’analyse de l’azote et du soufre car elle conserve ces deux éléments dans l’échantillon
permettant ainsi leur mesure.
9.4.2.2. Calcination par voie sèche
C’est une incinération de la poudre verte dans un four à moufle pendant 5 heures
à 550°c. Les cendres minérales obtenues sont solubilisées dans une solution d’acides
dilués. Cette solution contient tous les éléments minéraux à l’exception de l’azote et le
soufre qui sont perdus par volatilisation au cours de la calcination.
L’analyse du phosphore total est déterminé par colorimétrie, celle du potassium
par photométrie à flamme et les oligo-éléments sont mesurés par spectrophotométrie àabsorption atomique.
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9.4.3. Interprétation des résultats
Les résultats d’analyse n’ont aucune signification agronomique. Ils nécessitent
d’être interprétés en terme de quantités d’engrais à apporter. Ulrich, nutritionniste
végétal de l’université de Californie, a établi la courbe de croissance d’un végétal en se
basant sur des essais unifactoriels qui consistent à apporter des doses croissantes d’un
élément déficient dans le milieu tout en optimisant la concentration de tous les autres
éléments et à enregistrer pour chaque dose le rendement obtenu du végétal. La
représentation des rendements en fonction des concentrations de l’élément nutritif
régénère la courbe de croissance d’Ulrich.
Analyse de la plante
% Rendement
relatif
100
90
50
0
Concentration
critique
Fig. n°21. Rendement relatif en fonction de l’analyse de la plante
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Selon Ulrich, la concentration critique, définie comme étant la concentration de
l’élément dans le végétal qui permet de donner 90% du rendement maximum, peut être
utilisée comme une norme référentielle permettant de faire un diagnostic nutritionnel.
La comparaison du résultat d’analyse d’un échantillon inconnu de plante à cette norme
permet son interprétation. Lorsque l’analyse de la plante est supérieure à la
concentration critique le végétal contient suffisamment de l’élément en question.
pour donner un rendement maximum. Au contraire, lorsqu’elle est inférieure à la norme
le végétal présente un déséquilibre nutritionnel.
9.4.4. Conseil de fumure
Il dépend de la valeur de l’analyse de la plante et des facteurs environnementaux.
Lorsque l’analyse de la plante est supérieure à la concentration critique l’apport de
l’élément est une opération superflue. Au contraire, lorsque l’analyse est inférieure à la
concentration critique l’apport de l’élément est indispensable.
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