Soutenance mémoire
Les sols ferrallitiques
Les sols ferrallitiques dans le monde
Les sols ferrallitiques, appellation selon la Classification de la Commission de Pédologie et de Cartographie des Sols (CPCS), représentent plus de 15 % de la surface de la terre (Buol et Eswaran, 2000). Ils correspondent aux Ferralsols, Cambisols et Nitisols de la Classification de la FAO (Razafimahatratra, 2011). Ces sols ferrallitiques occupent essentiellement toute la ceinture chaude et humide de la planète entre les tropiques du cancer et capricorne. Certains sols, localisés aujourd’hui dans des zones arides et semi-arides ont également des caractères ferrallitiques en raison des caractéristiques climatiques humides dans des temps antérieurs (Boyer, 1982).
Les sols ferrallitiques sont caractérisés par une altération complète de la plupart des minéraux primaires (péridotes, amphiboles, feldspaths, feldspathoïdes, micas…), avec possibilité d’élimination de la majeure partie des bases alcalino terreuses et d’une grande partie de la silice. Les produits d’altération conduisent à la néoformation de minéraux secondaires notamment : des argiles aluminosilicatés de la famille de la kaolinite ; des hydroxydes d’alumine (gibbsite et produits amorphes) ; des hydroxydes et oxydes de fer (goethite, hématite et produits amorphes) (Razafimahatratra, 2011). Quelques minéraux primaires non altérés persistent dans ces sols (minéraux hérités), en particulier une importante quantité de quartz résiduel, ainsi que des minéraux comme l’ilménite, la magnétite, l’illite.
Les sols ferrallitiques à Madagascar
A Madagascar, les sols ferrallitiques revêtent une importance particulière puisqu’ils couvrent près des 46% de la surface de la grande île (Delenne et Pelletier, 1981 In Razafimahatratra, 2011). Les sols ferrallitiques malgaches sont des sols profonds, caractérisés par une décomposition très poussée des minéraux primaires. Ils ont une forte teneur en sesquioxydes de fer et d’aluminium. Les minéraux argileux sont constitués par de la kaolinite et de la gibbsite ; l’illite lorsqu’elle est présente, ne l’est qu’à titre temporaire et elle ne s’observe que dans les sols jeunes. Le rapport SiO2/Al2O3 est inférieur ou au plus égal à 2. La couleur généralement vive des horizons supérieurs est liée à la présence de fortes quantités de sesquioxydes de fer individualisés (Aubert, 1965). Dans les horizons jaunes, le fer se présente presqu’exclusivement sous forme de goethite. Dans les horizons rouges il peut exister, en partie, sous forme de goethite ; dans ce cas, on note une proportion variable, mais toujours importante, de fer amorphe ou d’hématite (Segalen, 1969).
Ces sols peuvent se former directement à partir de la roche-mère. Mais, le plus souvent, ils se constituent à partir d’un manteau d’altération ancien, profond et lixivié. Dans celui-ci on a reconnu, dans les régions humides, des minéraux primaires assez profondément altérés.
Par ailleurs, les sols ferrallitiques se forment sous un climat agressif caractérisé par une pluviométrie et une température élevée, la saison chaude correspondant à la saison des pluies (Bourgeat et Aubert, 1971).
Le phosphore dans le système sol-plante
Rôles du phosphore dans les plantes
Le phosphore joue des rôles primordiaux dans le fonctionnement biologique des plantes puisqu’il participe à de nombreux processus physico-chimiques, biologiques et enzymatiques. Il est l’un des principaux constituants des acides nucléiques en joignant les nucléotides (Schachtman et al., 1998 ; Balemi, 2009). Il est aussi un des constituants des phospholipides des membranes végétales (Lerot, 2006 ; Sánchez Chávez et al., 2009). Il participe au système de transport d’énergie dans les cellules étant donné qu’il entre dans la composition des adénosines di- et triphosphates lesquelles sont les principales sources d’énergie du métabolisme (Johnston et Steén, 2000 ; Stroia, 2007). Au point de vue métabolique, le phosphore catalyse la synthèse des glucides à partir de CO2 et de H2O (Johnston et Steén, 2000) et il fait aussi partie du complexe ADN-ARN, ces derniers étant responsables de la transcription des informations génétiques et de la synthèse des protéines (Johnston et Steén, 2000 ; Sánchez Chávez et al., 2009). Enfin, le phosphore active la croissance des bourgeons et des racines et joue aussi le rôle d’activateur dans la mise en réserve des glucides. Le P est mis en réserve dans les grains/graines sous forme de phytate (Lerot, 2006).
Les différentes formes du phosphore dans le sol
Dans les sols, et surtout les sols ferrallitiques, le phosphore se présente sous diverses formes. Ces formes sont fonctions de la mobilité et de la dynamique de cet élément. Les différentes formes du phosphore dans le sol sont :
– Le P contenu dans la solution du sol : c’est le P dissous se trouvant dans la solution du sol. Il se présente sous forme de HPO₄²⁻ et/ou de H2PO₄⁻ et la concentration de ces deux anions dépend étroitement du pH. Ce sont les seules formes de P assimilables directement par les végétaux (Hinsinger, 2001 ; Hammond et White, 2008 ; Pereda Campos, 2008),
– Le « pool » de P sous forme labile de la phase solide du sol : ce P est susceptible de passer en solution et d’être absorbé par les végétaux. Ce sont les phosphates adsorbés sur la surface des argiles et des oxyhydroxides de Fe et d’Al ainsi que sur les carbonates. Il peut s’équilibrer avec la solution du sol (Cheaïb, 2006),
– Le P dans le « pool » non-labile de la phase solide du sol qui comprend le P insoluble. Ce P ne sera disponible pour les végétaux qu’après plusieurs années (Sanchez et al., 1997),
– Le P sous forme organique : le myo-inositol hexakisphosphate, les phosphomonoesters, les phosphodiesters comprenant les acides nucléiques et les phospholipides (Pavinato et al., 2010) et le P contenu dans la biomasse microbienne .
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Table des matières
1. Introduction
2. Etat des connaissances
2.1. Les sols ferrallitiques
2.1.1. Les sols ferrallitiques dans le monde
2.1.2. Les sols ferrallitiques à Madagascar
2.2. Le phosphore dans le système sol-plante
2.2.1. Rôles du phosphore dans les plantes
2.2.2. Les différentes formes du phosphore dans le sol
2.2.3. Dynamique du phosphore dans le système sol-plante
2.2.4. Statut phosphaté des sols ferrallitiques de « tanety »
2.3. L’azote dans le système sol-plante
2.3.1. Rôles de l’azote dans les plantes
2.3.2. Les formes d’azote dans le sol
2.3.2.1. L’azote organique
2.3.2.2. L’azote inorganique
2.3.3. Dynamique de l’azote dans le système sol-plante
2.3.3.1. Assimilation de l’azote par les plantes
a. Assimilation de nitrate (NO3-)
b. Assimilation de l’ion ammonium (NH4+)
2.3.3.2. Les processus de gain d’azote autre que la fertilisation
a. La fixation symbiotique d’azote atmosphérique
b. Les autres apports atmosphériques
2.3.3.3. Les processus de pertes d’azote
a. Dénitrification
b. Volatilisation
c. Lixiviation
d. Erosions
2.3.3.4. Processus majeurs régissant la dynamique de l’azote dans le sol
a. Ammonification
b. Nitrification
c. Immobilisation/Réorganisation
2.4. Le carbone dans le sol
2.4.1. Le carbone et la matière organique du sol
2.4.2. Rôle de la matière organique dans le sol
2.4.3. Le cycle du carbone
2.5. Biomasse microbienne carbone, azote et phosphore du sol
3. Matériel et méthodes
3.1. Problématiques et Hypothèses
3.1.1. Problématiques
3.1.2. Hypothèses
3.2. Méthodologie
3.2.1. Site expérimental
3.2.2. Matériels végétaux
3.2.3. Dispositif expérimental
3.2.3.1. Intrants apportés
a. Le fumier
b. Les résidus de stylosanthès
c. Le triple superphosphate et le sulfate de potassium
3.2.3.2. Suivis et soins apportés
3.2.4. Prélèvements de sols et de matériels végétaux au stade floraison du haricot
3.2.5. Estimation du rendement du haricot et du riz
3.2.5.1. Méthodes de récolte du haricot
3.2.5.2. Méthodes de récolte du riz
3.2.6. Analyses au laboratoire
3.2.6.1. Détermination du carbone et de l’azote microbien du sol
3.2.6.2. Détermination du phosphore microbien du sol et du phosphore disponible
3.2.6.3. Détermination du carbone organique du sol
3.2.6.4. Détermination de l’azote minéral du sol (NH4+ et NO3-)
3.2.6.5. pHeau et pHKCl du sol
3.2.7. Analyses statistiques
4. Résultats et interprétations
4.1. Rendements du haricot et du riz
4.2. Biomasse microbienne carbone et phosphore microbien des sols rhizosphériques du haricot et du riz
4.2.1. Biomasse microbienne carbone
4.2.2. Phosphore microbien
4.3. Teneurs en carbone organique et en phosphore et azote disponibles des sols rhizosphériques du haricot et du riz
4.3.1. Pourcentages de carbone organique
4.3.2. Teneurs en phosphore disponible (P résine)
4.3.3. Teneurs en azote minéral (nitrate et ammonium)
4.4. pHeau et pHKCl des sols rhizosphériques du haricot et du riz
5. Discussion
6. Conclusion
