Impact du chaulage sur les différents pools de silicium du sol

Details

Supervisors

Delvaux, Bruno ; Vander Linden, Charles

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en sciences et technologies de l'environnement

Abstract

L’objectif de ce mémoire est de quantifier l’impact du chaulage sur les différents pools de silicium (Si) du sol. Cette étude participe aux recherches concernant le cycle du Si et plus précisément le cycle sol-plante du Si, interne au cycle global du Si et impliqué dans de nombreux processus écologiques et biogéochimiques. Dans le cycle sol-plante, le pool minéral composé des silicates I et II (PSi + LSi) ainsi que le pool biogénique (BSi) composé de phytolithes (PhSi) alimentent le pool de Si dissous (DSi). Leur contribution relative varie en fonction de l’état d’altération du sol et décide des flux engagés dans le cycle. Les phytolithes sont des minéraux de Si précipités au sein des plantes, leur fournissant une tolérance accrue à divers stress biotiques et abiotiques. Le chaulage est une pratique très courante en agriculture. Les amendements de chaux entrainent une augmentation de la fertilité grâce à l’apport de nutriments essentiels et l’accroissement du pH. Parallèlement, cette hausse du pH va impacter le cycle sol-plante du Si et les différents pools qui le composent. Peu d’études ont été menées afin de définir l’impact du chaulage sur l’intégralité du cycle sol-plante du Si. Dans ce but, une expérience a été réalisée à l’UCL. Cette expérience consistait à chauler quatre sols présentant des caractéristiques différentes : deux luvisols belges (une forêt et une culture) et deux andosols guadeloupéens (une forêt et une culture). Des analyses ont été menées sur les sols avant le début de l’expérience, pendant et après les 3 mois d’expérience afin d’estimer les différents pools de Si et de mesurer l’éventuel impact de la hausse de pH sur ceux-ci. La hausse de pH affecte le DSi, le PhSi et le Si des silicates I et II (PSi + LSi). DSi diminue lorsque le pH augmente à cause d’une dissociation accrue de l’acide monosilicique dont les formes transformées sont fortement adsorbées à la surface des minéraux non-silicatés. La hausse de pH augmente la solubilité des phytolithes dont la dissolution importante fait diminuer plus rapidement le pool de PhSi. L’augmentation du pH et la présence de chaux stoppent les processus d’altération à la base de la diminution de PSi et LSi qui restent donc constants, la chaux devenant le consommateur privilégié de protons dans le sol. Ces impacts sont opposés en ce qui concerne la quantité de Si dissous dans l’intégralité du cycle solplante. L’étude a déterminé que l’impact qui prenait le dessus était l’arrêt de dissolution des minéraux silicatés. En effet, dans les gammes de pH atteintes lors de l’expérience (jusqu’à 6.59), le chaulage provoque une diminution de la quantité de Si arrivant au pool de DSi, l’arrêt de l’alimentation par les minéraux silicatés n’étant pas compensée par la plus grande quantité de phytolithes dissous. Cette conclusion est importante pour l’agriculture, impliquant que le chaulage diminue la quantité Si prélevable par la plante, ce dernier leur étant pourtant bénéficiaire. Les conclusions obtenues ont parfois été le fruit de déductions logiques sans que les résultats n’en fournissent la preuve directe. Il aurait été intéressant d’effectuer la même expérience sur un plus grand nombre d’échantillons, pendant une plus grande durée et en ajoutant des quantités différentes de chaux sur les échantillons.