chapitre premie1 fertilite de sol

5/17/2018 Chapitre Premie1 Fertilite de Sol - slidepdf.com

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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



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



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

3



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.

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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.

22



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

23



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



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



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



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)



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



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



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



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



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



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

33



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



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



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



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



- 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



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



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



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



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



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



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



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



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

46



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

47



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

48



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



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



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



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

52



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



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



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.

55



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

56



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.

57



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.

58



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



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.

60



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

61



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

62



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.

63



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

64



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.

65



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

66



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.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Amberger, A. 1960. The effect of boron nutrition on respiration intensity and quality

of crops. Landwirtsch. Forsch. Sonderh. 14: 407. Soil fertilizers. 23: 347.

Baker, J. H., M. Peech, and R. B. Musgrave. 1959. Determination of application

losses of anhydrous ammonia. Agron. J. 51: 361.

Barber, S. A. 1954. Liming Indiana soils. Purdue Agron. Dept. Mimeo AY 124.

Barber S. A. 1962. A diffusion and mass flow concept of soil nutrient availability. Soil

Sci. 93: 39.

Barber, S. A. 1964. Water essential to nutrient uptake. Plant Food Rev. 10(2):5.

Bear, F. E. 1948. Variation in mineral composition of vegetables. SSSA proc. 13: 380.

Ben Grira, L. et A. Gharbi. 1988. Evolution de la composition minérale des feuilles

du blé avec l’age après fertilisation. Annales de l’INRAT. Vol. 61(4) : 5_17.

Besbes, R. et A. Gharbi. 1987. Etude pédologique du périmètre de Boulifa-Araguib.

Etudes pédologiques de la Division des sols. Vol. N° 605 :1- 47.

Fisher, R. H. 1973. Statistical Methods for Research Workers, 14th ed. New York:

Hafner.

67



Gharbi. A. 1975. Etude pédologique de la basse vallée de la Medjerda. Publication de

la Direction des sols. Etude N°. 498.

Gharbi, A. 1987. Nitrogen assesment in wheat leaves by near infra-red technique

Agronomie et horticulture. Vol. 3-4.

Gharbi, A. 1988. Diagnostic norms in soils supporting cereals. In soil Test calibration

west Asiaand North Africa Proceedings of the Second Regional Workshop. ICARDA-

120 En: 50-54.

Gharbi, A. et M. A. Sumner.1988. The residual lime on the distribution patterns of

nutrients in soils. Revue de l’INAT. Vol. 61(4): 5-17.

Gharbi, A.1989. Effet d’une fumure potassique sur l’absorption de N, P et K et sur le

rendement du blé dur (Triticum durum). Agricoltura Mediterranea Int.J Agri. Sci. Vol.

19 : 1-4.

Gharbi, A. 1995. Effet du zinc sur la composition minérale et le rendement du blé dur

(Triticum durum). Annales de l’INRAT.

Hewitt, E. J., and G. Bond. 1961. Molybdenum and the fixation of nitrogen in

Casuarina and Alnus root nodules. Plant-Soil. 14:159.

Kubota, J., E. R. Lemon, and W. H. Allaway. 1963. The effect of soil moisture

content on the uptake of Mo, Cu, and Co by alsike clover. SSSA Proc., 27: 679.

Melsted, S. W. 1973. Sewage sludges and effluents: effect on soils, plants and fertilizer

markets. Illinois Fertilizer Conf. Proc.

Munson, R. D. 1962. Influence of nutrient balance and other factors on corn maturity.

Agr. Amm. News. 12(4): 34.

Nelson, L. B. et al. 1968. Changing Patterns in fertilizer use. Soil Science Society of

America. Madison, Wisconsin. P. 47.

Souissi A. 1966. Etude pédologique de l’U.R.D. du Kef. Publication de la Sous-

Direction H.E.R., Etude n° 309.

Tisdale, S. L. and W.L. Nelson. 1974. Soil fertility and fertilizers. 3d edition.

Macmillan Publishing Co., Inc. New York.

Wallace. T. 1961. The diagnosis of mineral deficiencies in plants by visual symptoms.

2nd. Ed. New York. Chemical.

Walsh, L. M., and R. F. Hensler. 1971. Manage manure for its value. Wisconsin Ext.

Circ.550.

Williams, D. E. 1962. Anion- exchange properties of plant root surfaces. Science.138:

153.

68



69

chapitre premie1 fertilite de sol

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