cœTRIBU'l'Iœ AL' BTUDB

DI LA CAPACITE J)'BCIWlGB

DBS MATIBUS BUKIQUBS

DI QUBLQUBS SOLS IVOIRIDS ET MALGACBBS

OffiCE Of LA RECtiERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHrJIOUE OUTRE:-MER

" " MISS'Of~ DE TANANARIVE 1------"'"---------....._-------B.r. 434 - TArJ~NARIVE - MADAGASCAR

1

P. de BOISSEZœ

DIRECTION DE LA RECHERCHt:

SCIENïlFIQUE ET TECHt~IOUE

OFFICE DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUEET TECHNIQUE OUTRE - MER

}fISSION OoRoS.ToOoMo A TANANARIVE

CONTRIBUTION A L'ETUDE

DE LA CAPACITE D'ECHANGE

DES MATIERES HUMIQUES

DE QUELQUES SOLS IVOIRIENS ET MALGACHES

par P. de BOISSEZON

Maître de Recherche Principal ORSTOM

Copyright O.R.S.T.O.M. 1975

po 4

ERRATA

avant dernière ligne remplacer "Ce sera. o•• " par "c'est ••• 0"

po 9 Figo 2 au lieu de "meq./mole" lire "eq ./mole"

p. 38 Dans le titre du § 222 et dans le premier alinéa au lieu de"matières humiques résiduelles", lire, "matières organiques résiduellesllo

2

AVANT - PROPOS

Le dé.frichement de la végétation naturelle et les différentesméthodes culturales, avec ou sans apport d'amendement s organiques, en modi­fiant quantitativement' et qualitativement le stock organique des sols,changent leurs propriétés physiques et chimiques et donc leur fertilité.

Nous avons précédenunent montré l'importance du raIe joué parl'ensemble des matières organiques sur le complexe absorbant de sols ferral­litiques forestiers ivoiriens (de BOISSEZON - 1970)0 Il convenait dependantde préciser l'influence sur la capacité d'échang~ des diverses fractions or­ganiques de ces sols, car l'évolution de ces différentes fractions n'est pasla même suivant les méthodes de défrichement et de cultures utiliséeso

La présente note a donc pour objet de rapporter les tentativesd'investigation qui ont été réalisées pour préciser le raIe de diversesfractions organiques de sols tropicaux du point de -~e de leur capacitéd'échange cationiqueo Au delà des résultats présentés qui souvent n'ontqu'une valeur indicative et parfois approximative, ce rapport est surtout des­tiné à fournir au pédologue et à l'agronome une analyse de diverses techniquespermettant de relier la dynamique des matières organiques dans les sols tro­picaux et leur capacité de rétention des éléments fertilisantso

Cette étude a été entreprise dans le cadre du Centre O.RoSoToOoM.d'Adiopodoumé (République de Cate d'Ivoire) avec le conco~s technique du 'personnel du Laboratoire commun d'analyses dirigé par M. GOUZYo Elle a étépoursuivie à Tananarive (République Malgache) avec le concours techniquede J.L. THIAIS et Chrisostome RAKOTO dans le cadre d'un protocole particulierde recherches signé le 12.201974 entre l'OoRoSoToOoM. et la Direction de laRecherche Scientifique et Technique Malgache.

3

l N T R 0 DUC T ION

La Capacité d'Echange Cationique des sols dépend de la nature pde l'importance p et des modes de liaisons exist~lt entre les complexesabsorbants d'origine organique et d'origine minérale.

Dans une précédente note p nous avons évalué par deux méthodesdifférentes (1)p le rele qui peut être apparemment attribué à l'un et àl'autre des constituants du complexe absorbant p dans le cas de sols ferral­litiques forestiers ivoiriens ~

- Dans les horizons A1

des sols étudiés p le complexe absorbant d'origine. organique représente 45 à 80 % de la capacité d'échange à pH ~ 7 du sol. Laçapacité d'échange des matières organiques de l'horizon A1 de ces sols estapparemment de l'ordre de 110 à 145 mé/100 g de matières organiques dansle cas du "mull forestier tropical oligotrophe" (BOISSEZON 1970, PERRAUD 1971)et de 175 mé/100 g de matière organique pour le "mull forestier tropicalmésotrophe".

- Dans les horizons A3p la capacité d'échange cationique des matières orga­niques serait un peu plus importante ~ 120 à 210 mé/100 g M.O. ; mais lestaux de matières organiques sont faibles, et c'est déjà le complexe absor­bant d'origine minérale qui devient prédominant.

Enfin dans l'horizon B, le rele apparent des matières organiques paratttrès faible p et, parfois même négatif (2).

Ce dernier résultat suggère l'existence d'intéractions entreles complexes absorbants d'origine organique et minérale p et conduit à dis­tinguer la capacité d'échange apparente et la capacité d'échange potentielledes matières organiques des sols (SCHNITZER 1965). "La différence entre les J

deux serait imp~table aux intéractions.

L'objet de cette note est en premier lieu de relater un certainnombre d'essais qui ont eu pour objet de mettre au point une méthode d'esti­mation de la capacité d'échange poteJ:+tielle des "m~tières,hurniques".

Par matières humiques (M.H.T.)p nous entendons les fractionsorganiques du sol extractibles par les solutions aqueuses alcalines diluées(bases alcalines ou sels neutres de métaux alcalins). Les matières organiquesainsi isolées p peuvent être purifiées p désaturées. La mesure de la capacitéd'échange à pH ~ 7 des M.H.T. peut être réalisée en neutralisant leur acidi-té d'échange. • ••/ •••

(1) P. de BOISSEZON - 1970.- Régressions linéaires multiples- Mesure de la capacité d'échange avant et après calcination à tempéra-

ture modérée.

(2) JACQUES-FELIX et BETREMIEUX (1949)p LAUDELOUT et d'HOORE (1949),P. de BOISSEZON (1970).

4

Mais ces matières humiques extractibles ne représentent que20 à 40 %des matières organiques totales pour les horizons humi~ères dessols ~errallitiques étudiés. La plus grande partie de l'humus, qui restedonc ~ixé intimement au substat minéral du sol, joue cependant un raIe im­portant du point de vue de la capacité d'échange.

Comme il ne paraît pas possible d'extraire ces matières orga­niques du sol, ou de détruire le complexe absorbant d'origine minérale,sans modifier pro~ondément les matières organiques résiduelles (1), lamesure de la capacité d'échange potentielle de ces matières organiquesrésiduelles n'est pas réalisable.

Par contre, la méthode "par différence" précédemment utiliséepour déterminer la capacité d'échange apparente de l'ensemble des matièresorganiques du sol, a pu être également utilisée pour déterminer ;

d'une part le raIe apparent des matières humiques,

- d'autre part celui des matières organiques résiduelles du sol. Ce seral'objet de la deuxième partie de cett~ note.

o D ~ ••

(1) JACQUIN et Al (1970) ont montré que le traitement HCI - HF modi~ied'une manière importante la structure des matières humiques extractibleset réduit leur acidité totale et leurs teneurs en groupements carboxyles ..

5

l • CAPACITE D'ECHANGE POTENTIELLE DES VlATIEftES HUMIQUES

Le problème est d'extraire, de purifier et de désaturer lesmatières humiques sans les dénaturer ; puis de faire le bilûn des réactionsd'échmlge aUX différents pH.

1. 1. EXTRACTION ET SEPARATION DES MATIERES HUNIQUES

L'extraction par le pyrophosphate de soude est considéréecomme la méthode la plus efficace en raison de l'action décomplexantevis à vis de métaux trivalents (Fe, Al) de l'anion P2 0

7(JnCQUIN et Al.

1970). Néanmoins le pyrophosphate n'a pas été utilise dans cette étudeen raison des difficultés de séparation ultérieure au cours de la purifica­tion des matières humiques et des interférences du Phosphore au cours dela mesure de l'acidité d'échange (DORMAAR - 1972 et 1973).

Nous avons donc utilisé classiquement des bases alcalines diluées(soude ou ammoniaque N/10) en effectuant plusieurs extractions successives.(contact prolongé (2~ h) avec agitation périodique, et séparation puis re­nouvellement de la solution d'extr~ction).

Les solutions ainsi obtenues sont filtrées pour éliminer lesmatières organiques légères (débris organisés) et la plus grande partiedes matières minérales. L'argile qui a pu passer dans le filtrat est séparépar centrifugation.

On divise classiquement les matières humiques en deux fractions ~

les acides humiques (A.H.) et acides fulviques (A.F.) par acidification àpH ~ 1 des solutions de M.H.T•• Les acides humiques qui floculent sontlavées sur filtre par S04 H2 N/10, puis à l'eau distillée et remis en so­lution par NaOH N/10. Le filtrat initial (acides fulviques) contient doncune quanti té importante d'acide sulfurique, qu'il conviendra d' éliminerultérieurement.

1. 2. PURIFICATION ET DESATURATION.

Il convient d'éliminer des solutions humiques, ainsi obtenues,les anions et cations minéraux, et de désaturer les humates ou fuIvatesde sodium (ou d'ammonium), afin d'obtenir des solutions ou suspensionsde matières humiques - H •

La dialyse dans un courant d' eau à travers une membrane semi­perméable, permet d'éliminer la plus grosse partie des anions et cationsminéraux, mais les molécules organiques de petites tailles peuvent égale­ment passer à travers la membrane. Les solutions qui ont subi une dialysede l'ordre de 48 heures doivent cependant subir un complément de purifica­tion et être désaturées soit par électrodialyse, soit par contact avecune résine cationique.

000/00 Q

6

Pour l'électodialyse p nous;ùvons utilisé une chambre en matièreplastique composée de trois cellules séparées par des membranes semi­perméables. La cellul~ centrale contient la solution humique à purifieret désaturer. Dans les cellules latérales qui contiennent l'anode et lacathode p on établit un courant d'eau distillée ~in d'éliminer les ionsqui ont migré sous l'influence du courant électrique continu établi avecune différence de potentiel de l'ordre de 300 volts. L'intensité du courantél~ctrique décrott de plus en plus lentement, et l'on considèr~ que l'élec­trodialyse est suffisamment poussée lorsque l'ntensité d~vient inférieureà 25 mA pendant plus d'llile heure. Au total p la durée de l'électrodialyseest variable -quelques heures à plusieurs jours- suivant la concentratir:mde la solution de matières humiques et la durée de la dialyse réalisée aupréalable.

Les solutions de matières humiques ainsi électrodialyséesont un pH compris entre 4 pO et 5,0 suivant la concentration. La chargeminérale est très faible de l'ordre de Op5 à 1 p5 mg/100 g de matière orga­nique. Toutefois p au cours de la dialyse et surtout de l'électrodialyseune partie des matières humiques - H floculent p et à partir de ce momentnous avons affaire à une suspension. Le prélèvemerlt d'une partie aliquoteest relativement délicat et nécessite une agitation préalable énergique.

Les résines cationiques fortes,de type Dowex standard ouAmberlite IR 120,peuvent être utilisées pour désaturer les solutions dematières humiques p ou parfaire la désaturation entreprise par électrodia­lyse. Après passage sur une telle résine p le pH des solutions baisse d'unedemi à une unité pH par rapport à celui des soluti0ns simplement électro­dialysées 0 Toutefois la floculation partielle des matières humiques au coursde la dfsaturation gène considérablement le déroulement de cette technique.Il est également probable que certaines molécules organiques se fixentsur les résines cationiques. Au total la désaturation sur colonne de rési­nes p qui est en principe la plus efficace s'accompagne d'une filtrationmécanique limitée mais non négligeable et d'une certaine fixati0n sur lesrésines d'une partie des matières humiques. Malgré un lavage final à l'eaudistillée de la colonne de résine échangeuse p 3 à 7 %des matières humiquesrestent fixées au cours de la désaturation. Le fait que ces pertes sontun peu plus abondantes pour les acides humiques que pour les matières humi­quesp nous conduit à penser que cette désaturation modifie légèrement lacomposition chimique moyenne des solutions humiques.

La désaturation par agitation prolongée de la résine cationi­que placée dans la solution à désaturer p nécessite ensuite un lavagesur tamis très délicat pour récupérer la totalité des matières humiquesfloculées. L'examen des témoins ou "blanc" montre par ailleurs que l' agi­tation magnétique prolongée de solutions contenant des résines provoqueune légère fragmentation de celles-ci. Ces fragments passent à traversle tamis et occasionnent des blancs qui sont loin d'être nuls, et sontpeu reproductibles.

Nous remarquerons enfin qu'il est possible de désaturer di­rectement sur résines cationiques des solutions - Na de M.H.~ ou d'A.H.sans passage par la dialyse et l'électrodialyse. Toutefois p les solutionssodiques de matières humiques peuvent contenir des anions minérauxinitialement présents dans le sol. Par ailleurs p les solutions d'extraction

o Di ./000

1. 3.

7

sodiques sont toujours plus ou moins carbonatées. Il sera par conséquentnécessaire de déduire l'acidité carbonique du blanc. Par contre, pourles solutions d'acides fUlviques, l'élimination par dialyse et électro­dialyse de l'acide sulfurique reste indispensable.

MESURE DE L'ACIDITE D'ECHl.NGE

Les courbes de titration potentiométrique continue dessolutions ainsi purifiées et désaturées permettent la titration dumélange complexe d'acides organiques auquel nous avons affaire. Cependantles fonctions acides organiques sont en général faiblement dissociées.Leurs solutions aqueuses ont un pH instable, difficile à déterminer. Ilpara!t donc préférable d'ajouter à la solution humique désaturée un selneutre de métal alcalino-terreux qui permet d'assurer un déplacementrapide des ions H aux différents pH, puis leur neutralisation par unebase.

Avec le chlorure de Baryum M/10 exactement neutralisé, lepH de la solution de matière humique désaturée décro!t légèrement de0,2 à 0,5 unité pH. En présence d'acétate de Ca neutralisé, le pH de lasolution remonte au contraire de plus d'une unité et se stabilise auxalentours de pH ~ 6,3. La forme des courbes de neutralisation est évi­demment modi2iée dans le deuxième cas, et le point d'équivalence estdécalé vers des valeurs du pH voisines ou légèrement supérieures à 8(Fig. 2, 4).

La solution de base utilisée pour ces titrations est labaryte N/10 à N/20 qui d'après différents auteurs en particulierBROADBENT (1955) donne des résultats plus fidèles et sensiblement supé­rieurs aux résultats obtenus avec les hydroxydes de métaux alcalins com­me la soude.

1. 3. 1. Interprétation des courbes de titration_Eotentiométris~~~

continues.

On sait que les matières humiques sont principalement cons­tituées par des acides-phénols dont les fonctions acides sont dues

oIl

- principalement à des groupements carboxyliques - C - OH fixés sur deschaines latérales ou sur des noyaux benzéniques plus ou moins poly­mérisés,

- et à des groupements hYdroxyles surtout phénoliques directement ratta­chés à ces noyaux benzéniques, mais en diverses positions.

Pour l'interprétation des courbes de neutralisation nousavons utilisé des solutions aqueuses de différents acides aromatiqueset acides-phénols de la série benzoïque et de la série cinnamique.

Les courbes obtenues (Fig. 1 à 4) sont dl.l type classiquede neutralisation d'un mono-acide pour les acides benzo!ques, 2 et 2-6hydroxybenzoïque, ainsi que pour l'acide trans-cinnamique. Elles présen­tent une brutale remontée du pH au voisinage du point équivale..l'1t •

. G0/G. 0

110

9

8

7

6

5

0.5 Il

2.6 ~-------- ---- ~'-'-'-'-/-~ ,/.-------1., /./

/'/ --------

-Acide benZ

et: acid.e. 2 2'~ o!qlle (h)• _. 3-5 4 '",Il nydroYtrb~.1 enzo!qwu~

Fig. 1.

,equiv. Balmole

pH

~o

g

8

7-------~

5

4

3

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/' ~. ----- ---/ -----~---- --- -i , / ___

1 .2.&/.... / ,...........

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1 //.// 1! r /3_5! II/!l '1.'/

TITRATIONS POTEllTIDMETRIQUES CONTINUES

en présence d'acétate de calcium

Acide Berizo!que (b)

et acides (2, 2-6. 3-5, 4) hydroxybenzoîques

Fig. 2

2 4meq./mole

---'~

9

8

7

6

5

4

3

ni:\

.,.,.,.,-......-..~..-­;;",--'" .......---....--

TITRATION POTENTIOMETRIQUE CONTnruEen présence de chlorure de Baryum

c Acide cinnamique

o et p Acides ortho- et para-e:oumarique

càE. Acide calé!que

Fig. 3.

équiv. Ba/mole

Fig. 4

-, .

'l'ITRATIClfS PO'!'DTIOMETRIQUES COftINUES

a prêSJ~ cS' acêtatt! d.e cSllcium

c: Acidœ cinnamique0, p Acides ortho- et para-c:oumariquecal. Acide eaEêique

-'--'-'--'--',~'

.//'

1,cl1,1,,1

././.~.----

~~...' .,.,."..-­.,---

9

7

8

AD

me/mol\!

3- 10 4000 5000

12

La neutralisation des Fonctions hydroxyles phénoliques en position ortho­ne se maniFeste pas par un deuxième point d'inFlexion comme dans le casd'un di-acide, mais entratne un décalage de l'ensemble de la courbe sig­mo!de pour des quantités de bases ajoutées supérieures à celles néces­saires pour neutraliser les groupements carboxyles mais nettement inFé­rieures à la somme:groupements carboxyle plus groupements hydroxylephénolique. Cette observation a déjà été Faite par SCHNITZER et GUPTh(1965). Les quantités de baryte nécessaires pour atteindre le pointd'inFlexion sont néanmoins un peu plus élevées en présence d'acétate decalcium qu'en présence de chlorure de Baryum.

Pour les autres acides phénoliques, les courbes de titra­tion ont une morphologie correspondant plus ou moins Fidèlement à celled'un di-acide. Elles sont analogues aux courbes présentées parBROADBEIIT (1955) pour les acides syringique et gallique. Le premierpoint d'équivalence qui correspondrait aux Fonctions carboxyliques estsitué entre pH : 6,5 et 7 (en présence de CI2Ba). Le deuxi~me pointd'inFlexion correspondant aux Fonctions hydroxyles (BROLDBENT - 1955)est situé aux alentours de pH ~ 10.TouteFois, la pente de la courbe est alors Faible à très faible, et ladétermination de ce deuxième point d'équivalence correspondant à cesFonctions acides très Faibles est le plus souvent diFFicile à déterminer(1). Les proportions stoechiométriques paraissent à peu près respectéesdans le cas de l'acide para-hydroxybenzoîque et de l'acide para­coumarique, mais ne le sont pas pour l'acide 3.5 dihydroxybenzoîque, nipour les acides ortho-hydroxy-cinnamique ou acide coumarique, ni pourl'acide caféîque.

Les courbes de titration potentiométrique des acides hydroxy­benzoïques, réalisées en présence d'acétate de calcium (fig. 2 et 4),présentent également un deuxième point d'inFlexion plus ou moins netpour des valeurs du pH de 10,0 ± 0,250 Les proportions stoechiométriques,correspondant à la neutralisation des groupements hydroxyles phénoliquespar rapport à celle des groupements carboxyles, sont respectées pour lesacides 4 - hydroxy-benzo!que, ortho- et paracoumarique, mais ne lesont pas pour l'acide 3 - 5 hydroxy-benzo!que et l'acide café!queo Cesobservations rejoignent donc celles obtenues par SCHNITZER et Al (1965)par une méthode un peu diFFérente, pour d'autres acides hydroxybenzo!ques.

Ces tit~Rtions potentiométriques continues en présence dechlorure de Bar~d ~cétate de Calcium ne permettent donc pas toujoursle dosage exact des groupements hydroxyles phénoliqueso Par contre,l'estimation des groupements carboxyliques est réalisée assez exacte­ment en présence de Cl

2Ba par la neutralisation à pH • 7, sauF dans le

cas où il existe des Fonctions hydroxyles phénoliques en positionortho- o

000/000

(1) Ces courbes montrent également l'imprécision de la mesure de ceque l'on appelle "l'acidité totale" par titration directe en pré­sence de phénolphtaleineo

4,110

3,8

4,30

4,25

4,20

4,0

-4,40

Fig" 5 - ,3,6

)(

/)(

/

TITRATIONS POTENTIOHETRIQUES

ET CONDUCTDŒTRIQUES CONTINUES

"/"/

)t

/

---Solutions dt Acides salicylique et caf'éique

_-"',:;p------.....................==........."""....=:;"~-.----T· 4,50,,10 --A./.,

/

\

\""

\

g

:5

8

AD

cc Ba COH)2o 1\0 42 ;/4 U'a 3,5

14

La mesure de la conductivité des solutions au cours de latitration sont présentées (fig. 5, 6) dans le cas de l'acide salicyliqueet caféique. On observe une phase de décroissance rapide de la résisti­vité, suivie d'un pallier minimal et d'une lente remontée. Ces courbessont très analogues à celle présentée par SCHNITZER et Al (1963)p ce­pendant la portion descendante des courbes obtenues n'est qu' aplIOxima­tivement linéaire. Le début de la portion ascendante linéaire para1tcorrespondre à peu près à la quantité de baryte nécessaire pour neutra­liser à la fois les fonctions carboxyles et hydroxyles phénoliques.Cependant la fin du pallier et le début de la remonté n'étant pasbrutale, cette méthode conductimétrique continue n'apporte donc guèreplus de précision que la titration potentiométrique (van DIJK 1960,62).

Divers auteurs parmi lesquels BLOM et 1~ (1957), BROOKSet Al (1957), POMMER et BERGER (1960),SCHNITZER (1965), considèrentque cette absence de relation stoechiométrique stricte dans le cas debon nombre de titrations continues d'acides-phénols serait due à lalenteur des réactions de neutralisation des fonctions hydroxyles phéno­liques, soit à l'existence de réactions de complexations égalementtrès lentes. Pour pallier ces inconvénients, ils préconisent la techni­que de titration potentiométrique discontinue, avec mesure du pH aubout d'un temps très long (quinze jours à trois semaines).

Les résultats obtenus par cette technique sont présentésdans les tableaux figurant en annexe (no 1 et 2). Dans tous les cas,les solutions acides à titrer sont placées dans des erlenmayers soi­gneusement bouchés et sous atmosphère d'azote pour éviter les phénomènesd'oxydation en milieu basique.On constate que les valeurs du pH correspondant aux ~ifférentes dosesde baryte ajoutées, varient très peu dans le cas de l'acide transcinnamique, sauf pour la dose de baryte correspondant au point d'équi­valence. Par contre, pour l'acide salicylique (ortho-hydroxybenzo!que)et pour l'acide caféique, on observe un décrochement d'abord limitépendant les premiers jours, puis très important entre le 3ème et21ème jour, pour les valeurs du pH compris entre 7 et 11.

Les courbes obtenues en joignant les différentes mesures(fig. 7 et 8) forment progressivement un pallier qui se stabilise auvoisinage de pH :7. Le deuxième point d'inflexion devient de plus enplus marqué. Il correspond au bout de 21 jours au rapport stoechiomé­trique entre la fonction carboxylique et la ou les fonctions hydroxylesphénoliques pour l'acide caféique, mais ce n'est pas le cas pour l'acidesalicylique.

On constate par ailleurs qu'il se forme progres$~v.ement unprécipité dans les solutions d'acide salicylique ou d'acide café!quedont le pH initial était supérieur à la neutralité. Ceci explique leslentes mais importantes variations du pH ainsi que le pallier observéau voisinage de pH . 7. Ce phénomène para1t indiquer qu'il ne s'agitpas d'une simple neutralisation de fonctions faiblement acides, maisplut8t d'une réaction lente de complexation et de précipitation duphénate de baryum.

o 0./0. D

'10

9

8

7

6

3

pM

.'.'.'......•....

JI ...."....··· Fig .. 7 ..

TUrotion potentiométrique discontinue­

solution d' acide- salicylique

Les chiffres correspondent lutemps de contact (jours) ..

équiv. Ba/ mole

2 3 4

pH

Les chiE.,fres c')rresponc'l.p.:'1t- Fig. aau temps de contact (J0UTS)

Solution d. -acide c:at'êique:JI' ":s:

...._._.__.~.-_.__._.... .-_1

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5

g

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10

équiv. Bal mole1\ 5

17

1.4. ECHANTILLONS DE SOLS ETUDIES

On trouvera en annexe (tabl. 3) la classification des solset les références bibliographiques relatives aux différents échantillonshumifères de sols ivoiriens, dont la capacité d'échange des matièreshumiques a été étudiée ~

l - Le premier groupe d'échantillons correspond aux horizons humifères(A" et A

12) de divers sols ferrallitiques forestiers, sous forêt

dense humlële semper-virente. L' humus est de type "mull forestiertropical oligothrophe" (BOISSEZOII 1970, PERRAUD 1971).

II - Le deuxième groupe d'échantillons correspond aux horizons humifèresde sols ferrallitiques forestiers sous forêt dense humide semi­décidue. L'humus est de type "mull forestier tropical mesotrophe".

III - Le troisième groupe d'échantillons correspond à des horizons humi­fères de sols ferrallitiques dans des 110ts de forêts denses semi­décidues ou sèches, avec un humus de type "mull tropical forestiereutrophe".

IV - La dernière série d'échantillons de sols correspond à des horizonshumifères de sols de la classe des sols brunifiés (un sol bruneutrophe tropical et un sol brun vertique forestier) et deuxVertisols sous végétation herbacée.

Les échantillons de sols malgaches correspondent auxhorizons A1 de ,

sols ferrallitiques fortement désaturés sur gneiss (X M) surbasalte (Y M) des hauts plateaux malgaches, sous pseudo-steppe àAristida (région d' Ambatolampy - Antsirabé) (ZEBROV1SKY et Rf'l.TSIMBAZAFY1974) •

à un sol brun calcaire (VB 1) et un sol brun vertique (BB1) soussavane, région de Tuléar (SOURDAT 1973).

1. 5. RESULTATS OBTENUS

1.5.1. Titration potent!ométriqu~continuesdes solutions ~~~tiè~~~

humiques dé;;atur~~~és!~~~ati~~~g~~.

Les solutions de matières humiques, filtrées et centrifu­gées sont directement désaturées par passage sur colonne de résine ca­tionique forte.

Les courbes de titration potentiométrique obtenues (fig. ~en présence de chlorure de Baryum neutralisé, ont la forme d'un S dontla portion médiane approximativement linéaire entre pH 5 et 8,5, estrelativement inclinée. Ces courbes sont analogues à celles présentéesen particulier par GILLAM (1940), VAN DIJK (1960, 1962), MARSHl~LL etAl (1953), BECn~TH (1955, 1959) MARTIN et Al. (1958) pour divers sols.

00./000

pH

TI'l'IATlœS PO'1'D'TIOMmTIIQŒS cœrr:nnmsen prêsence de C1

2Ba

cie solutions de matières humiques (DT)

di ae:ldes himdques (AR'). li f acides f'ulviquea (AF)

7-· .

g

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6

8

5

me/100g.C.500 11000 11500 2000

19

Il n'est pas possible de déterminer la position exacte d'u~ pointd'inflexion comme pour les mono-acides. Ceci était à prévoir puisqueles divers acides organiques contenus de.ns les solntions titrées ontcertainement des constantes de dissociatioD) des poids moléculaires etdes formules chimiques variées.

La quantité de Baryte nécessaire pour neutralise~ (pH ~ 7)l'acidité d'échange des matières humiques et des acides humiques esten général comprise entre 800 et 1500 me/100 g de .:: ._': :J:~~(, ~hvmique9 soitapproximativement 450 à 850 me!100 g de matièr~~_]:1~iS~~. (Î).

Ces résultats sont toutefois entachés d :une erreur pa:i.~

excès, du fait que les solutions d'extraction des ma:::ières humiql.essont toujours légèrement carbonatées. Il est évidcmnent possible deréaliser un témoin (blanc) dans des conditions aussi analogues quepossible, et de désaturer la solution sodique également sur résine ;mais la titration potentiométrique directe du blaac (acide carbonique)donne des résultats erratiques au voisinage et en è.essus de la neutra­lité et il ne paraît pas justifié de ret~&.cher un blanc aussi peusÜI'.

Par contre, en ajoutant aux solutions hu~iques désaturéeset au témoin une quanti té déterminée (1 Occ) diacide chlo::::'.:~drj,que N/10 p

la titration du blanc devient possible (fig. 10)" ::ln peut alors retrarJ.. '·cher la quantité de baryte nécessaire à la neut~alisation du témoin.

Les courbes de titration potentiométrique de matièreshumiques obtenues en présence de 10cc de ClII N/1Ü on-:: la forme de deuxS successifs. Le premier S dont le point d'infle~cion est situé POU2 desvaleurs du pH voisines de 4,5 doit corresponè~e à la n~utralisation

de l'acide chlorhydrique. Le deuxième présente un ~oint d'inflexionpour un pH de l'ordre de 8. L'acidité d'échange à pH : 7 est donclégèrement inférieure à la quantité de bas~ nécessaire pour atteind~e

le point d'équivalence correspondant aux fonctions acides org~niquP3.

Si l'on rapporte les résultats ainsi obtenus? dé~~~tion

fai te du blanc, aux teneurs en carbone des soluti,)ns de matière h''';J1i­que désaturées (tabl. 1), on constate qu<~ la capacité d' éch2'l1ge poten-­tielle à pH : 7 des matières humiques des sols ivoirîens étudiés varieentre 1500 et 2000 milliéquivalents pou~ 100 gr. de 2arbone hv~iq~e.

Ces chiffres paraissent élevés par rapport à ceux citéspar différents auteurs, pour divers types d'h~nus et de sols.On remarquera toutefois qu'au cours de la désaturation sur résine,une partie des matières humiques reste fixée sur la colonne de résineet n'est pas éluée (§·1.2). Il s'agit probablement de comp03és organi­ques de masse moléculaire élevée principalem~nt dl acides humiques

t'oa/coo

------------------------------~._---~------~-~,--

(1) En supposant que les matières humiques de c~s sols ferrallitiquesont une teneur en carbone de 57 % (cf. RUI PINTO RICldŒO (196'!) etNIU CHING WEN (1962), SINGH et BRANDARI (-,965)). Toutefois la composi­tion élémentaire des acides .fulviques diffère sensiblement de c':üle èo~

acides humiques par des teneurs en carbone plus fai0les. Les raatièreshumiques riches en acides fulviques auraient donc une capac1té d'échan~

ge' encore plus importante (PON01'1AREVA 1947).

pH

Fig. 10

---... ....

TITRATION8 POOUTIOMETRIQUES

CCîNTIHUES

des solutions de matières humiqu~9

dêsat'W"ées $W" rêlilinli (25cc)

6

4

9

--------- --------,." ~

~~~,. /~/~ C4/

,~' ~

:' 1! /! 1

17t------, ----- ------- ---------- ----.---------.-------------- ._--1---,_._-

1:1111

•,,t,,,

5

8

11/1

me BaCOH)20,6 0,7 0,8 0,9

•1~;1

,Il,2

•4,3

•1\,5 Il,6

•Il,7

Tableau 1. 21

CAPACITE D'ECH1~GE (POTE~ITIELLE) DES MATIERES HUMIQUES A pH ~ 7 ,(Sols ferrallitiques et sol brun eutrophe forestiers ivoiriens)

4,3

4,86,82,6

4,8

10,83160

1825910940

1020

1590

21 ~ 25

17,1

14,95

0,217

0,238

0,540

254

274

316

9,1150015,180,2275273ISol brun Eutrophe!1------_---::~---......;.------=-----.....;.------=----_....:..:=-----_----::......_-_---=._------=----_.....:.-----

11 11 Horizon A11 II Horizon h 12 iI----------T----------T----------T----------T----------II----------T----------T----------T----------T----------I

1 N0 E h IT (pH'7)mel mg CMHT 1 T (PH:7) 1 T (pH;7) Il N0 Ech IT (pH:7)mel mg CMHT 1 T (pH~7) 1 T (pH;7) 11 c. Idans.lapartie alicpote!me/100gMHrrlml/1009S011! • 1dans la partie aliquotelm<t1oogr.!__ Ime/1009Sol!

l " ,"'1 l " ! 't1HT, ,;-------sëïS------;----------;---------- ----------;----------.----------;;----------;---------- ----------,---------- ----------.. .. . .. .1 ferrallitiques 1 222 1 0,385 22,5 1 1730 15,4! 1 223 0,2'-}1 13,25l.fortement 1 227 1 0,392 18,35! 2140 15,7 II 228 0,171 18,75tdésaturés en B 1 237 0,204 13,38 1 1520 8,15 '1 238 0,132 14,01 1 1----------!moyt désat. en B! 253 0,328 19,25! 1705 13,1 1l ,-- - ---__ ----- 1---------- ----- _l.faiblk désat. " 315 0,330 17,23 1915 13,2!! 1!---------:~-----::-------:-------:-------:--------:-:I:-------:~------:--------:--------:------

1! 111

0.0/0.0

22

tandis que les acides organiques à petites molécules ont moins dechances d'être arrêtés (DUBACH et Al. 196.+). L' acidi té d'échange rappor­tée aux teneurs en carbone contenues dans les soluti ')ns éluées estdonc certainement un peu supérieure à la capacité d'échange moyennede l'ensemble des matières humiques extraites de ces sols.

1.5.2. Tit~~mp~!~!io~ri~~_~!!~~de~~!~tions de~!iè~~

~~!~~~_~~~~ées_par~~~~~~i~!yse.

Rappelons tout d'abord que la purification par dialyse,puis électrodialyse des extraits humiques présente le défaut inversede la méthode précédente avec les résines, à savoir que certains com­posés organiques à petites molécules peuvent passer à travers les mem­branes dialysantes et être en partie éliminés en même temps que lescations et anions minéraux. Les titrations potentiométriques sont doncréalisées dans ce cas sur des fractions organiques dont le poids molé­culaire doit être en moyenne un peu plus élevé que celui de l'ensemtiedes matières humiques extraites des sols.

Les courbes de titration potentiométriques des solutionsde matières humiques et d'acides humiques, réalisées en présence dechlorure de BarYum (fig. 11 à 14) ont comme précédemment la formed'un S dont la portion médiane est à peu près linéaire entre pH 5 et

.8,5 et assez inclinée. Les courbes obtenues pour les aC1des fulviquessont analogues en dessous de la neutralité, mais un peu plus redresséesensuite. Les quantités de baryte nécessaires pour amener à 7 le pHdes solutions de matières humiques de sols malgaches désaturées parélectrodialyse varie entre 500 et 1100 m~/100 g de carbone humifié,soit approximativement 200 à 600 me/100 g de matières humiques.On constate que la capacité d'échange des acides humiques est toujoursplus faible que celle des matières humiques totales. Celle des acidesfulviques est par contre en général nettement supérieure.

La forme de ces courbes avec une portion inclinée presquelinéaire entre pH~5 et 8 indique que les diverses fonctions acides pré­sentes sur les différents composés humiques ont des constantes de dis­sociation diverses mais surtout faibles à très faibles. On constatecependant que les fonctions acides les plus fortes qui sont neutrali­sées pour des valeurs faibles du pH sont moins bien représentées pourles acides humiques que pour les matières humiques et surtout lesacides fulviques. Inversement, les courbes plus redressées en dessusde la neutralité pour les acides fulviques indiquent que les fonctionsacides très faibles -sans doute ùes hydroxyles phénoliques- sontpeu abondantes sur ces composés organiques.

Les courbes de titration potentiométriques réalisées enprésence d'acétate de calcium neutralisé (fig. 12 à 14) présentent unepartie concave et une partie convexe. Le raccordement de ces deuxparties de la courbe de titration potentiométrique détermine un pointd'inflexion assez net pour une valeur du pH voisine de 8,0 ou légè­rement supérieure. La tangente au point d'inflexion est cependantfortement inclinée.

o 0 0/0 0 0

-------- ....------------ .... - - -- .----- ..-.-...-,

Fig. 11

en présence de C12Ba

de solution. d' acides humiques (AB)

.t d'acid.. fulviques (AF)

déaaturéa par électJ9odialy••

TITRATIONS POTINTIOMETRIQUES CONTINUES

---..-.---.....-.-.--..--'-....... ..........---'--'.,.-',.,,'

/'./.

//.,

/./,

,;,0/-

e.& - --,,\\....11.,.. __ --............ • •-- -- .-=- ..........••••• 1 •• ,

.... ..'". ." .'.. " ....~~

tI' ••'-$' ./ .....~I~/"

1 .'1 l

1 !1 .:

V ::..........

..........'.'

A ....A...•".

IJ

pH

9

7

8

6

5

4

3

omE'/100g.C

AlJOO

9

Fig. 12.

1 en prélence de Cl2Ba

2 : en présence d' (CH] coo) 2 Ca

.. ---

TITlATIOlfS POTElfTIOMETRIQUES CONTnruES

d'une solution de Matières h'Ulliques

délaturée. par électrodialyse

Echantillon 1 X M

1

,--

"........... r.......JI ....

",,,,,,,,,,,,1.

5

6

8

7~-·--------~~/~

11

1,,,,1,

11,,

1,....

................4

équiv. B0/1oo g C

o 1 2 3 4

tlO

9

8

6

4

3

r

pH

11

11

11

11

11

11

11

1

",,,

1

i,'-­-"'1, ,,,

""JI ",1

11

11

11

t;

---------.~~~.................

'fITlATI0lf8 PO'1'BJTIOMITIIQUBS CONTDUBS

cl'.. solution cl'acif!! _W,uellclésaturés par 6lec:tro4ia1~.

lchantillOil 1 XI«

1 en prêSeDCe cl. 012Ba

2 cm prêHDœ cle (CB3 cao)2 Oa

Fig. 13.

équiv. Bal100g.C

4

pH

M

rig. 14

-=:.:=-:..::.::.::.:.::..=.:;.;:.:.:.:-:.:-~-..:-::.:-::.::-..::---------_ .... - .._............ ­_.... -

1 en présence de C12Ba

2 en prluumce 4e (CH3

000)2 Ca

'lI'l'IATICDf PO'l'DTIOMlTIIQUB cœrrnnmcl' \IDe solution d'acides ffiVi9W5

dêsaturé. par 'lectrôêiI yse

.lchantillon 1 ]QI

------~--

",,,

" ",,,,1

11

11

11

11

11,,,,,

1,1,,

/1,,,

~~

9

8

5

6

1-J------:---------i7t11!':.------

;10

4

o AOOO 2000 3000 4000me/100g.C

27

Parmi les courbes types en présence d'acétate decalcium examinées précédemment (§ 1.3.1 et Fig. 2)p celle qui présentele plus d'analogie est celle de l'acide 2-6-dihydroxybenzo!que, dontles fonctions hydroxyles placées en position ortho- ne sont que trèspartiellement neutralisées par la baryte au cours de la titration con­tinue. Il serait cependant osé de pousser l'analogie plus loin. On peutseulement remarquer que dans les titrations potentiom[triques réalisées,la neutralisation de ces fonctions hydroxyles phénoliques des matièreshumiques ne se distingue pas des fonctions carboxyliques ni en présencede C12Ba, ni d'acétate de calcium.

Les mesures du pH des solutions de m~tières humiquesmises en présence de différentes quantités de baryte sous atmosphèred'azote sont rapportées dans le tableau figurant en annexe (no 1).Comme dans le cas des titrations discontinues de substances modèles(cf. § 1.3.2.)p on constate une nette diminution du pH en fonctiondu temps de contact pour les échantillons qui au départ ont un pHcompris entre 7 et 11. Mais la baisse de pH est beaucoup plus lente(fig. 15). La courbe au bout de quatre semaines présente égalementun pallier à pH: 9.

Le deuxième point d'inflexion qui se dessine seulementau bout de 15 jours correspond à une quantité de baryte un peu sup~­

rieure à 5 fois celle nécessaire pour neutraliser (pH . 7) la solutionde matières humiques de l'échantillon X M étuùié. Les groupements hydro­xyles phénoliques de ces matières humiques de sol ferrallitique seraientdonc 5 fois plus nombreux que les groupements carboxyles. Ce rapportest plus élevé que celui trouvé par SCHNITZER et Al. (1962) pour lesmatières humiques d'un podzol.

On remarquera également que la neutralisation des hydro­xyles phénoliques p ou plus exactement la formation de complexes avec lebarYum nécessite un temps très long et un pH très élevé p de l'ordre de10.

CONCLUSION

La méthode de titration potentiométrique continue, enprésence de chlorure de barYump des matières humiques désaturées par élec­trodialyse permet une bonne estimation de l'acidité-d'échange à pH . 7de ces matières humiques. Cette acidité paraît correspondre essentiel­lement aux fonctions carboxyliques. La méthode de titration continueprocure par contre une mauvaise estimai ion de l'acidité des fonctionshydroxyles phénoliques p du fait de l~ lenteur des réactions qui n'inter­viennent d'ailleurs qu'à des pH très élevés~ inconnus dans les solsétudiés.

000/000

Les chif.f'res eorrespondentaux temps de contact (jours).

Fig" 15 ..

TITRATION POTENTIOMETRI9UE DISCONTINUE

Solution de matières humiques désaturée par électrodialyse.

Echantillon : XM

- ~~~~,,~!:~~__.. "&%.::I.Ar...~.."Lc::..::L.c''''· _ ••• _ ••• _ ••• -.. -a.--. _ ..._ ..._Çl"~''''''-''''::;';';' -"'-~ :cÇ· f··· ':'-=:-"'-'"...-a. ~ .

~ -~"Z~ .•• -- ~ ,-~ ••;"'--" ." rI---. ~ ......... .

JI .....~~ ••••• 8 / ...... ;1•..' .....- "5 ,

~1-/"- ~ ...--.., J'/;.~'.~..... ~.::::"_"·4~

4":' /' •~: . ~

!/1:-- '-'- -'-'~~:l. 28

§~::' ~tti't:S,

:f,1,

pH

7

9

JlI\

o 2 3 5 6 7 8 9 "0

équiv. Ba/100g. C

29

La méthode de titratiort discontinue ùans le tempspermet une meilleure estimation de l'acidité totale (fonctions car­boxyles + hydroxyles phénoliques) et procure une caractéristiqueintéressante des matières humiques. Il est cependant pr)bable que laplus grande partie de ces fonctions hydroxyles phénoliq~es ne parti­cipe pas aux réactions d'échange à pH ; 7 et à fortiori aux pH deces sols tropicaux, souvent très acides.

Ces titrations potentiométriques c0ntinues ou discon­tinues montrent que la capacité d' échange des matières humiques dépenddans une large mesure du pH.

.../ ...

30

II - CAPACITE D'ECHANGE APPARENTE DES MATIERES HUMIQUES EXTRACTIBLES

Par capacité d'échange apparente des matières humiques~

nous entendons la diFFérence entre la capacit[ d'échange à pH : 7 du solbrut (T) et 13 capacité d'échange du sol après extraction des matièreshumiques (T').

2. 1. METHODE ET MESURES

La capacité d'échange cationique du sol avant ou aprèsextraction des matières humiques est déterminée par la méthode OLLAT(PELLOUX - 1963) : saturation du sol par C1

2Ca, tamponné à pH ~ 7 par la

triéthanolamine, et déplacement du Calcium Fixé par N03

K.

L'extraction des matières humiques est réalisée dans letube à percolation, qui servira ultérieurement pour la mesure de la capa­cité d'échange. La colonne du mélange sol-sable (1/1) est humectée parascensum, puis percolée lentement'par une solution de soude N/10 contenant2 %de S04Na2' afin d'éviter la dispersion des collo!des argileux. Cettepercolation est poursuivie jusqu'à ce que la solution percolante ne soitplus colorée par les matières humiques extraites (1).

Le dosage du carbone des matières humiques ainsi extraitesest réalisé par la méthode Walkley et Black sur une partie aliquote de lasolution d'extraction~ préalablement séchée à l'étuve à vide (tO inférieu­re à 70° C).

2. 2. RESULTATS OBTENUS (tableau 2) (2)

Pour les sols ferrallitiques, les taux d'extraction desmatières humiques ~C' MHT X 100) sont en moyenne de 31 % pour les échantil­

C. M.O.Ions représentatiFs des horizons A11~et 35 %pour ceux correspondant auxhorizons A12. Ils paraissent en général plus Faibles pour les sols de lazene III à "mull Forestier tropical eutrophe".

0'" QI. 0 0

(1) Cette méthode d'extraction des matières humiques n'est certes pasexhaustive, en particulier pour les sols à argiles gonFlantes et humus cal­cique. Mais un lavage à l'eau distillée et l'extraction de ce queDUCHAUFOUR (1954) appelait "complexe B", entra!ne un début de dispersiondes argiles qui minimise T'et surtout rend délicate les percolationsultérieures. La mesure de T' devient alors imprécise.

(2) Seules ont été mesurées les capacités d'échange apparentes des solsForestiers ivoiriens (cF. § 1.4 et annexe III). Les chiFfres présentésdans les tableaux 2 à 4 correspondent aux valeurs moyennes des répétitions.

Tableau 2

CAPACITE D'ECHANGE APPARENTE DES MATIERES HUMIQUES CT-T')31

380360260570

26362637

8,28,37,7

15,2

3,13,02,08,6

10,25,9

10,05,5

13,38,9

12,014,1

253286295338

Zone II

Zone III

Zone l

Vertisols

,,, Sols 1 Horizon A 11 .;; Horizon A 12 ,. ferrallitiques ;-------,-------,-------ï-------,----------------,-------';-------,-------,-------,-------,-------,-------,--------;! . . N°' . , . ..... al • 'N°' . , . C' 0/ . C' 00' TT' .1 forestJ.ers lIT 1 T' 1 T_,"l 1 IJ 00 Cl % 'T-T' lIT 1 TIlT-Til 001 -X1 1 - 1i i voiri ens i Ech.· . i J. i MHT cOi C 1 i Ech. i i i i MHT iCi C' i!--------------- ------- ------- -------!------- ------- --------!------- !------- -------!-------'I-------,------- -------!--------!! 215 9,9 3,9! 6,0 11,6 38! 520 ! 216 '1-,3! 1,7 2t 6! 4,5 38! 580 !! 220 5,1 2,7 2,4 5,1 34! 460 ! 221 3,5! 1,8 1,7! 3,0 37 570!! X 7,2 4,0 3,2 7,0 45 ! 460 ! !! !! 222 8,2 3,6 ·~·,6 9,3 32 (~90! 223 5,1! 2,2 2,9! 4,4 31 660!.

227 6,6 2,8 3,8 6,5 31 580!! 228 3,5! 1,8 1,7' 3,1 37 550!237 7,1 5,1 2,0 5,5 30 360!! 238 3,6 1 2,4 1,2 3,0 41 400!2'~1 8,7 5,1 3,6 7,2 29 500 '! 242 6,1 3,9 2,2 4,5 35 '~t90!

! 1! 254 7,1 5,5 1,6 3,7 32 430!! 287 5,8 3,6 2,2 3,9 40 560!! 296 r 8,0 6,1 1,9 5,0 40 380!! 339 7,8 4,4 3,4 6,5 ~1 520!! !

300 12,9 7,5 5,~ 11,0 31 490!! 301 8,0 5,0 3,0 5,1 33 600310 13,4 7,8 5,6 8,4 22 670!! 311 9,7 5,5 4,2 6,6 33 630315 22,3 18,6 3,7 9,3 21 400!! 316 12,9 10,9 2,0 3,7 19 540

! ! 336 ! 7,3 6,1 1,2 3,7! 20 ! 320!! 337! 6,3! 5,0! 1,3 3,2! 30 ! 410 !!===============!=======!======= ======= ======= =======I========I=======I!=======!=======~=======!=======!=======!=======!========,1 Sols bruns 1 273 ! 46,8 49,5 - 2,7 8,5! 14 !- 320 !! 274! 4O,4! 45,0 1 - 4,6! 3,5 1 12 !-1300 1! Eutrophes ! 218 ! '-ta, 8 49,7 - 0,9 6,2! 11 1- 145 II 279! 44,7! 46,7 ! - 2,0 1 3,4! 13 !- 590 !_______! 1 ! ! 1 ! ! ! ! ! !

! Z 18,9 20,9 - 2,0 3,4 19 1- 590!! ! ! 1 ! ! ! !W 19,9 19,9 = 0 2,8 15! 0 !! ! 1 ! ! ! ! !

! !!! ! !!

T et T'exprimés en me/100 g de sol correspondent à la capacité d'échange du sol brut et après extraction des matières humiques.

C,%o teneur en carbone des matières humiques extraites pour 1000 g de sol.

T - T'/C' ; capacité d'échange apparente des matières humiques me/100 g de carbone humiflê extrait pq.r la soule.

32

Tableau 3. TAUX D'EXTRACTION DES MATIERES HUMIQUESDE SOLS FERRALLITIQUES FORESTIERS IVOIIUENS

C'M.n.T. X 100 : Valeurs moyennes, (minimales et maximales).C M.O.

Eutrophe

!. 1.' HorizonsLocalisation Végétation!. Mull forest1er!-----------------------!

Id é h t"ll ' F ~t dit . l VII. es c an 1 ons. or~ ense. rop1ca . A 11 . A 12 •!-- -! ----!-- !--------! --!! !! !!! Zone l ! humide 1 3L~ ! 37 !

Basse! ! Oligotrophe (29 - 45) ! (31 - 41) 1Cate d'Ivoire! sempcr-virente ! !!

-1-------- -------! -1-- !I! II!1 Zone II humide ! 31 38; Moyenne 1· dé "d ,Mésotrophe i (26 37) (3 4) 1. CAt d' l . . senl1- C1 ue . . - 2 - 1 .o e V01re!-------------!-------------I-- -!---------!-------!! ! ! !!!! Zone III

24 ! 29Cate d'Ivoire 1 sèche( 20 - 31) ! (1 9 - 33)préforestièrei !

!

La capacité d'échange à pH :7 des échantillons de sols aprèsextraction des matières humiques (T') est nettement inférieure à la capa­cité d'échange du sol brut (T). La diminution relative T - T' varie de

T1G à GO %suivant les échantillons de sols. Elle est du même ordre degrandeur dans l'horizon A1 1 et A12 d'un même sol, mais varie d'un sol àl'autre même si le type d'humus est analogue.

On remarquera cependant que le r81e apparent des matièreshumiques du point de vue du complexe absorbant (tabl. G) est relativementplus important pour les horizons humifères des sols ferrallitiques forestiersde basse Cate d'Ivoire (Zone 1, sous forêt dense humide semper-virente), quepour ceux de Moyenne C8te d'Ivoire (Zone II) et de Côte d'Ivoire préfores­tière (Zone III) sous forêt dense semi - décidue ou sèche.

Dans chacune de ces zones, le raIe apparent des matièreshumiques du point de vue du complexe absorbant paraît moins important ppurles sols dérivés de roche granitique. Ceci ne paraît en relation ni avecdes teneurs en argile plus importantes dans les horizons humifères, ni desteneurs en matières humiques spécialement plus faibles. Cette constatationconcorde cependant avec les résultats publiés précédemment (de BOISSEZON1970) montrant que la capacité d'échange (apparente) de l'ensemble desmatières organiques des sols ferrallitiques forestiers sur roche granitiquede Cate d'Ivoire est inférieure à celle des matières organiques des solssur schistes.

000/.00

33

La capacité d'échange apparente des matières humiques(T - T') rapportée auX teneurs en carbone (C') des matières humiquesextraites (tabl. 2) varie entre 260 et 660 me/100 g de carbone humiÏié,soit approximativement entre 150 et 380 me/100 g de matières humiques.Elle est presque toujours nettement plus élevée, dans l'horizon A12 quedans l'horizon A11 et les valeurs moyennes sont respectivement de260 me/100 g de matières humiques pour l'horizon A11, et 300 me/100 gpour l'horizon A120 Par contre,il ne semble pas que les capacités d'échan­ge apparentes des matières humiques des échantillons de sols provenantde la Zone l soient signiÏicativement plus importantes que celles deséchantillons provenant des autres zones.

Pour les sols bruns et vertisols, les taux d'extraction desmatières humiques, compris entre 10 et 20 %,sont encore plus Ïaibles quepour les sols Ïerrallitiques de la zone préÎorestièreo Ceci corrobore lesdosages réalisés sur des mulls calciques tropicaux par diÎÎérents auteurset en particulier par PERRAUD (1971) (cÎ. annexe 4). TouteÏois comme cessols, en particulier les deux sols bruns eutrophes sont relativementriches en matières organiques, les quantités de matières humiques extraitessont néanmoins importantes.

La capacité d'échange après extraction des matières humiques(T') n'est pas inÏérieure à celle du sol brut (T), elle reste analogue,ou augmente légèrement: T - T' 'O. L'augmentation relative de capacitéd'échange consécutive à l'extraction des matières humiques, T - ~, X 100

Test comprise entre 0 et 11 %. La capacité d'échange apparente des matièreshumiques extraites de ces sols est donc nulle ou légèrement négative ;c'est-à-dire que la capacité d'échange réelle ou potentielle de ces matiè­res humiques doit être égale ou légèrement inÏérieure aux intéractions.Nous aurons l'occasion de revenir sur l'interprétation de.ces résultatsexpérimentaux assez inattendus, qui ont été cOnÏirmés par plusieurs répé­titions des manipulations décrites ci~essus.

.0./0.0

34

III - CAPACITE D'ECHANGE APPARENTE DES FRACTIONS

OR~lNIQUES RESIDUELLES

Les fractions organiques résiduelles sont composées

de matières organiques légères organisées (débris de racines, cadavresd'insectes, etc.), partiellement humifiés (1) et qui peuvent jouerun raIe mineur du point de vue de la capacité d'échange •

• d'humine (~), non extractible par les solvants alcalins et dontl'importance quantitative est grande pour les sols ferrallitiques(cf. tabla annexe IV) et très grande pour les sols brunifiés etvertisols •

• e~in certaines matières humiques liées aux argiles dont l'eXractionnécessite un lavage à l'eau distillée après l'extraction sodique desmatières humiques (2).

Les teneurs en carbone correspondant aux fractions i1 organi­ques résiduelles il sont obtenues par différence C total du sol brutmoins C' des matières humiques extraites.

3. 1. METHODE ET MESURES

La capacité d' échar.fe apparente de cette fraction organiquerésiduelle est également obtenue par différence: T' capacité d'échangeaprès extraction des matières humiques (voir ci-dessus § 2), moins Tilcapacité d'échange ~u sol apr~s destruction complète des matières orga­niques.

La mesure de Til a été réalisée suivant la technique décritedans une précédente publication déjà citée; c'est-à-dire après calci­nation à température modérée (J50 0 C, pendant 6 heures, au four àmoufle). Pour les échantillo~s humifères de sols ferrallitiques traités,le taux de destruction des matières organiques est supérieur à 98 %(cf. tabla 4). On peut donc c~Lsidérer que le complexe absorbant d'ori­gine organique est complètem.~t détruit par cette longue calcinationà température modérée -MITCHELL (1932), TEDROW et GUILLj~N (1941), BROOKet Al. (1958)-. Invcrsema~t l'expérience montre que pour des échantillonsnon humifères à arg~le kaolinitique, la capacité d'échange des matièresminérales n'est pas significat:: rement modifiée par ce traitement.

Malheureusement il r.' en est pas de même pour les sols brunseutrophes tropicaux et les vert:isols qui contielLnent des argiles 2 , 1en quantités notables. La destrl~ction des matières organiques par cal­cination à températUl'e modérée n'est pas toujours aussi complète, et

0 ••1.. CI

(1) Une partie des composés pr(~humiques et des matières humiques formésdans les matières orgar~ques l~gères sont extraits par le traitementsodique.

(2) Ce lavage à l'eau distillée n'a pas été réalisé ici en raison desdif.flcultés expérimentales ql.'.i en résultent (cf. remarque infrapaginale§ 2 .. ,)"

Tableau L].

CAPACITE D'ECHANGE DES MATIERES MINERALES DES SOLS (T")

CAPACITE D'ECHANGE APPARENTE DES MATIERES ORGANIQUES (T-T")

(Méthode par différence ~ calcination 350°, 6 heures)

35

Horizon A 12----------------------------------------------------------!

N0 ,• . T

Echo!!

-----,---216 4,3221 3,5

, 'e 0/ 'Cil 0/ , "Til· T _ Til· 00 • /00· c-e Il • T _ Til·,. , , '(--'V100), ,; ; ini- ; rési:-; C Loo ;e-e lf

;

. . tial . duel . ..------!------,------!------,----------,------,

1,5 2,8 11,8! 0,3 97 2401,5 2,0 8,2' 0,3 96 250

Solsferralli­tiques

forestiersivoiriens

ZONE l

Horizon A 11 !---------------------------------------------------------!

No '. "C 0/ 'Cil 0/ , "T Til· T - T" . 0 0 • 1 0 o· C-C Il • '. .;r - Til·Echo! !! .. 1. oA' • 1(-c-X100)!c· C';!, " ~n~- , ...-es~-, , - "

. .. tial . duel . . . .----- ------ ------,------,------,------,----------!-----!

215 9,9 1,5 8,4 30,7 0,5 98 ! 280 !.220 5,1 1,1 4,0 15,1 0,3 98 300 '!

X 7,2 1,2 6,0 15,7 0,1 99 380'222 8,2 1,8 6,4 29,2 0,3 99 220227 6,6' 1,4 5,2 20,8 0,3 99 250237 7,1 1,3 5,8 18,4 0,4 98 320241 8~7 2,7 6,0. 24,6 0,4 98 250

223228237242

5,13,53,66,1

1,61,51,42,6

3,5 14,02,0 8,32,2 7,33,5 12,8

0,30,30,40,2

98979598

260250320280

ZONE II

253286295338

13,38,9

12,014,1

5,02,63,63,7

8,36,38,4

10,4

31,2 .23,330,2/~1,5

0,30,40,30,3

96989899

280270

, 280250

254287296

, 250

7,15,88,07,8

2,92,53,73,8

4,23,34,34,0

11,69,7

12,515,8

0,4 '0,30,20,6

97979896

380350350260

ZONE III

300310315336

12,913, ':.22,37,3

3,33,86,43,0

9,69,6

15,9Lir ,3

35,438,744,818,1

0,3O,l!­0,70,7

99999896

270250360250

301311 '316337

8,09,7

12,96,3

5,26,37,2 '3,4

15,219,819,710,5

0,20,20,4­0,3

99999897

350320370340

9898

0,40,4

18,118,2

10,212,0

18,919,9

Vertisols ZVI

Sols bruns 273 46,8 18,1 28,7 59,8 18,1 70 690! 274 40,4 11,6 28,8 28,6 0,3 99 1020eutrop~es 278 48,8 14,6 34,2 57,8 0,4 99 600 !! 279 44,7 19,8 24,9 27,1 0,2 99 ! 930---------- --- --- --- --- ----- --!1----- --- --- --- --- -----!---

490 I! !440 I!

! 1

T et C correspondent respectivement à la capacité d'échange (pH ~ 7) me/100 g et à la teneur en carbone (c/oo ) des échantillons brutsTif et C"" Il "" Il 11 11 11 Il des échantillons

après calcination 350°, pendant 6 heures.T-T II/C-C" capacité d'échange apparente des matières organiques expriméee en me/100 g de carbone organique.

36

surtout la capacité d'échange des matières minérales peut être s61si­blement réduite à la suite de cette calcination, du fait de processusde deshydratation irreversible des minéraux argileux.

Nous avons donc essayé la technique classique de destructiondes matières organiques par l'eau oxygénée. Les résultats et leur ana­lyse critique donnés en annexe V, montrent les difficultés et gravesimperfections de cette deuxième méthode, qui au total ne fournit pasune estimation plus précise de la capacité d'échange apparente des ma­tières minérales de ces sols (BREM1~R 1956).

Les résultats obtenus par la mesure de la capacité d' É:changeaprès calcination de longue durée à température modérée peuvent doncêtre considérés conune une approximation convenable de la capacitéd'échange de la fraction minérale pour les échantillons humifères desols ferrallitiques à argile kaolinitique. L'estimation doit être enta­chée d'une certaine erreur par défaut dans le cas des sols bruns eutro­phes et des vertisols contenant des argiles 2 ; 1.

3. 2. RESULTATS OBTENUS (1)

Pour les divers échantillons humifères étudi~s, la capacitéd'échange du sol après destruction des matières organiques par calcina­tion prolongée à température modérée- (Til) est toujours nettement infé­rieure à la capacité d'échange du sol (T) et à celle du sol privé dematières humiques (TI).

On peut donc estimer et comparer les capacités d'échangeapparentes des matières humiques (T - T'),avec celles des matièresorganiques résiduelles (T' - Til), et celles de la fraction minérale(Til) (table 7).

3.2.1. 2~cité d'échange de l~raction minéra~ (Til) (table 5).

Elle est comprise entre 1 et 6 me/100 g pour les solsferrallitiques, et paratt significativement plus faible pour les solsde la Zone l que pour ceux des zones II et III. Ceci peut être mis enen relation avec les teneurs en éléments fins -argiles (0-2 v) etlimons fins (2 à 20 p)- en général plus faibles dans les horizonshumifères des sols ferrallitiques forestiers de la zone l.

Si l'on compare la capacité dl échange apparente de lafraction minérale pour les horizons n11 et A12 des mêmes sols, on cons­tate que Til est le plus souvent du même ordre de grandeur, ou diminueparfois légèrement dans l'horizon A1~,alors que les taux d'argile oud'argile plus limons sont toujours en nette augmentation. La capacitéd'échange apparente des matières minérales rapportée aux taux d'élémentsfins ~ X 10d et 1: X 100) est donc toujours un peu plus élevée dans

YI. /...+Ll'horizon de surface n11 que dans l'horizon A120

o 0 .1'.0.

( 1) cf. remarque infrapaginale aU § 201 030

Tableau 5 CAPACITE D'ECHANGE DES Ml\.TIERES MINERALES

contenues dans les horizons humifères de sols de Cate d'Ivoire •

37

7,7

8,3

1,8222ZONE l

•, 1 . ! 1 H' A· Sols Hor~zon A 11 " or~zon 12, , ..i,fer~~~~~~~~~:s:-;:~----T-:---T--A-~-l-~-A;l~ile~~--T:~--1-0-0-~-T"----1-0-0-;;-;:--~----T:----------------A;1~-mi-oln;-~~--T:----10--0~--T:-~--1-0-01· .. rg~ e. ~mon. X • X .•Eh' Argi le!... . X • X! !Ech o ! ! ! fin ! -;:' !A+L !! c • ! 1 ! fin ! A IA+L . 1I--------------!-----I---------!---------!---------!---------!----------!!-----,---------!---------!---------I---------!---------!Il! ! Il! !! !!! 1 1j ! 215 1,5! 9,1 11,0! 16,5 13,6 !! 216 1,5 11,0! 13,9 ! 13,6 1 10,8 11! I!! ! ! 1

1 220 1,1 8,8 10,7! 12,5 10,3 !! 221 1,5 12,3 13,9 12,2 10,8 1

! XCI 1, 2 11 ,3 14, 1 ! 10,6 8,5 1!! 11 !!' !13,1 15,8 13,7 11,4 223 1,6' 15,2 18,7 10,5 8,6! !

227 1,4 9,4 12,1 14,9 11,6 !! 228 1,5 12,8 16,3 11,7 9,2! !

237 1,3 8,8 13,3 1 14,8 ! 9,8 !! 238 1,4 10,2 14,5 13,7 9,7 1

1 !_gil_! g~Z ! __20L~ !__g~L2 ! __1~Ll !__11L2_ !!_g~g_! gL~ !_~~L2 !__g~L2 1__llLl '---2L~ 1, """ li' , " ,· ... . .. .! ! 253 5,0! 25,4 1 29,7 1 19,6 16,8 I! 254! 2,9 ! 29,1 ! 30,2 10,0 9,5 1, , '" I!'" 1· . 286 2,6 i 16,6 i 21,9 i 15,6 11,9 1! 287 i 2,5 i 17,1 i 22,2 14,6 11,3!

ZONE II295 3,6! 24,0 ! 31,7 15,0 11,3 I! 296! 3,7 ! 28,0 ! 34,7 13,2 11,7!

, !!" ,, , 338, 3,7 , 24,3 ; 29,4 , 15,2 ,12,6 ,,339; 3,8 , 25,4 ; 30,5 ,15,0 12,4'· ... . . .,--------------,-----,---------,---------,---------,---------,----------"-----,---------,---------,---------,--------- ---------; ; 300' 3,3 ; 24,3 . 34,2 ; 13,5 . 9,6 ;; 301; 2,8 ; 27,5 ; 36,3 ; 10,2· . . . ... . . .! ZONE III ! 310 3,8! 26,2 39,8 1 14,5 9,6 11311! 3,4 1 28,8 ! 41,1 ! 11,8j , "" ,1 . 315 6,4 28,3 39,5 22,6 16,2 ii 316 i 5,7 27,0' 39,8 . 21,1 14,3

1 ! 336! 3 0 ! 15 0 ! 22 2 ! 20 1 13 51! 337 1 2 9 ! 17 1 ! 25 4 ! 17 0 1 11 4 1I ==============f=====f====!====f====!====f====!====f=========f====!=====ff=====f====!====T-====!====f====!====f====!====f====!====!. . . . . .. ...!Sols bruns 273! 18,1 ! 41,9 1 55,5 ! 43,2 ! 32.6 ! 274 1 11,6 1 47,3 ! 67,1 ! 24,6 1 17,3 !1 eutrophes 278! 14,6 ! 49,1 69,4 1 29,7 21,1 ! 279 19,8 ! 49,7 ! 67,9 1 39,8 1 29,2! !! !!!IVertisols Z 10,2 1 29,1 50,2 35 20,3! !t W 12.0 1 30,2 51,0 39,8 24,51 1

Capacité d'échange du sol après calcination à 350°. 6heureso 00./0 ..

38

Remarquons enfin que l'importance relat ive de la cap acitéd'échange apparente des matières minérales (1: X 100) augmente de plus

Tde 10 %, lorsque l'on passe de l'horizon A11 à l'horizon A12 (cf.tabla 8 et fig. 16). Nous avons déjà montré précédemment que cetteaugmentation de la capacité d1échange de la fraction minérale se pour­suit et s'amplifie dans l'horizon A3 de ces sols ferrallitiques fores­tiers; elle représente alors plus de la moitié de la capacité d'échan­ge totale des échantillons de sols.

Les résultats obtenus pour les sols brunifiés et les ver­t~sols diffèrent fortement de ceux correspondants aux échantillonsde sols ferrallitiques. L'estimation pourtant par défaut de la capacitéd'échange apparente de la fraction minérale de ces échantillons esttoujours supérieure à 10 me pour 100 g de sol. Malgré des taux d'élé­ments fins importants, la capacité d'échange apparente rapportée auxtaux d'argile est deux fois plus élevée que pour les sols ferrallitiques;C'::=' qui confirme la présence de minéraux argileux de type 2 ~ 1 dansles horizons humifères de ces sols.

3.2 .. 2. g~pacité d'é;:hange ~ppare;nte des2:!~!!èr~ h~iq~~~ré~~~~

(tabla 6).

Le raIe de ces matières humiques résiduelles, du point devue de la capacité d'échange (T' - T"X 100) est très variable suivant

Tles sols. L'importance relative de la capacité d'échange apparentede ces matières organiques résiduelles des sols ferrallitiques ivoi­riens (tableau 8) diminue fortement quand on passe de l'horizon A11à l'horizon A12" Or nous avons vu précédemment que parallèlement l'im­portance relative de la capacité d'échange apparente des-matières humi­ques restait sensiblement constante (cf .. § 2.3 .. 1). On peut donc con­clure qu'une partie du raIe qui est joué dans l'horizon A11 par lesmatières organiques résiduelles, sera joué par les matières minéralesdans l'horizon A12 (Fig .. 16).

La capacité d'échange apparente des matières organiquesrésiduelles (T~~ X 100) rapportée aux teneurs en carbone des matiè-

C - MHTres organiques non extraites par la soude varie pour l'horizon A11entre 70 et 340 me/100 g de carbone soit approximativement de 40 à~eL100 Qde matière organique résiduelle.

Les capacités d'échange apparentes des matières organiquesrésiduelles rapportées aUX teneurs en carbone sont également trèsvariables pour les échantillons correspondant aux horizons A12' et dece fait une valeur moyenne pour une même zone écologique n'a pas designification. On remarquera cependant (tabl. 6) que les capacitésd'échange apparentes des matières organiques résiduelles sont dumême ordre de grandeur dans l'horizon A11 et A12 d'un même sol .. Lesestimations de la capacité d'échange apparente sont en général plusfaibles pour les échantillons de sols de la zone l (sols ferrallitiquesfortement désaturés en A et B,sous forêt dense semper-virente), etsont plus élevées pour les sols formés sur roche granitique.

o ••/ CI CI CI

Tableau 6 39

CAPACITE D'ECHANGE APPARENTE DES MATIERES ORGA!~IQUES RESIDUELLES

6060

230160

! 330,. 190

32065·

253286295338

ZONE III

ZONE II

! ! ! '! Sols ! Horizon A 11 !1 Horizon A .12 . ttferrallitiques!---:~-T------Y------T------T----------T-----------------!!-~;:--T------T------T------r_---------T------------1-------1

! forestiers! N ! TI ! Til !T'-T"!T'-T"X1001~0-C" T'-T"!! ! T' 1 '1''' lT'-T"IT'-T"X100!C ,_CI lTt- T"l! ivoiriens ! Ech 0 ! ! 1 ! T ! 0 0 MHT C _ C.!! Ech. ! ! ! ! T ! M. O. MHT le - c' 1!--------------l------l------!------!------!----------!---------- ------!!---~--!-~---~l------!------!----------!-----------!----~--!

ZONE l ! 215 ! 3,9! 1,5! 2,4! 24 ! 19,1 125 11 216 1 1 ,7! 1,5! 0 i 2 ! 5 ! 7,3 1 30 1! 220 ! 2,7 1,1 1,6 31 10,0 160!1 221 1 1,8! '1,5! 0,3' 9 1 5,2 ! 601 XCI ! 4,0 1 ,2 2,8 39 8,7! 320 ! ! 11! ! !

222 ! 3,6 1,8 1,8 22 ! 19,9 ! 90 '1 223 1 2,2 1,6 1 0,6 12 9,6!227 ! 2,8 1,4 1,4 21 ! 14,3 ! 98 ! 228! 1,8 1,5 0,3 9 5,2'237 ! 5,1 1,3 3,8 53 1 12,9 '290 1 238! 2,4 1,4 1,0 28 4,3'241 ! 5,1 2,7 2,4 28 , 17,4 ! 140 ! 242 1 3,9 2,6 1,3 21 8,3!

------ ---1 1 -1 ! !------ --- ----- ----- ---! 10,2 5,0 5,2 39 ! 23,0 1 230 1 254 1 5,5 2,9 2,6 37 7,9'5,9 2,6 3,3 37 ! 15,0 220 287 3,6 2,5 1,1 19 5,8! 10,0 3,6 6,4 53 '22,5 280 296 6,1 3,7 2,4 30 , 7,5! 5,5 3,7 1,8 13 ! 26,3 68 l! 339 4,4 3,8 0,6 8' 9~3

------ ---! ! !!--- --- --- --- -----!----- ---300 '1 7,5 3,3 4,2 33 24,~ 170 11 301 5,0 2,8 2,2 28 ! 10,1 220310 '7,8 3,8 ~,O 30 30,3 130!! 311 5,5 3,~ 2,1 22 ! 13,2 1~0

315 ! 18,6 6,4 12,2 55 35,5 3·~·0 l! 316 10,9 5,7 5,2 40 ! 15,8 330! 336 ! 6,1! 3,0' 3,1! 42 ! 1'+,4 '220 " 337! 5,0! 2,9 2,1 33 '7,3 290

!==============!======,====~=!======J======!==========!==========!=====~!!======!======,============ ==========!===========!=======!! Sols br~s 1 273 ! 49,5 '(18,1)! 31,4! 67 , 51,3 ! 610 !! 274! 45,0 ! 11,6 33,4 83 25,1 1330! eutrophes ! 278 ! 49,7 ! 14,6 , 35,1' 72 ! 51,6 '680 !! 279! 46,7 '19,8 ! 26,9 60 23,7 1130, l! ,! " '! l! ! ! .. !. ·1---------------

Vertisols Z 20,9 10,2' 10,7' 57 ! 14,7 ! 730 !, ! , , !vI 19 , 9 12, 0' 7 , 9! 40 ! 15 , 4 51 0 ! , , , ! 1

______...;...__.........__~___...;.,__--..;! _...;., .....;.__-..:.l...;.',_.·__..:.'__--:1;....,.·__. .;..!__.....;. -=- --::.-__!

Tt Capacitê d'échange (pH g 7) après extraction des matières humiques (me/100 g de sol)T" Capacité d'échange (pH : 7) aprè s calcination à 3500

, 6 heures (me/1 00 g de sol)CMO Teneur en carbone des échantillons .CJmT Teneur en carbone des matières humiques extraites pàr la soude N'/10

Tt - TII/C - C' Capacitê d'échange apparente des matières organiques résiduelles.

o • a/o 00

Tableau 7 40

CAPACITE D'ECHANGE APPARENTE DES MATIERES HUMIQUES (T-T')DES MATIERES ORGANIQUES RESIDUELLES (T' -T' ,) et des r1ATIERES MINERALES (T ")

(résultats exprimés en me/100 g de sol)

! ' ! !! Sols ferral- Horizon A 11 ! ! Horizon A 12litiqaes fo- ----------- ------------.-~,-,!. ! N°! ! m'!'.. !! N° ! T ! T TI! T' _'T" Il • Til··! re:h7r: ! Ech.! T ! T-1 !T. -T ! Til !! Ech. ! ! - ! ~! !!_ ~vou~__!----!--!----i---'--!!----!---!--!--!---!

! !! !!!!!!!! 215 ! 9,9! 6,0 2,4 1,5!! 216 ! 4,3! 2,6! 0,2! 1,5!! ! !! !! !!! 220 5,1 2,4 1,6 1,1 l! 221 ! 3,5 1,7 0,3! 1,5!! !!!! !! X CI 7,2 3,2 2,8 1,2!!! !!

! ! ! !ZONE l 222 ! 8,2 ·~,6 1,8 1,8!! 223 ! 5,1 2,9 0,6 1,6

! ! ! !227 ! 6,6 3,8 1,4 1,4!! 228 ! 3,5 1,7 0,3 1,5

! ! ! !237 ! 7,1,! 2,0 3,8 1,3!! 238 ! 3,6 1,2 1,0 1,4!! i'!

241 ! 8,7! 3 , 6! 2, 4! 2, 7! 242 ! 6, 1 2, 2 1, 3 2, 6----!--!--!--!--! --, -!--!---- ---

! ! ! ! !253 13,3! 3,1 5,2 5,0! 254 7,1 1,6 2,p 2,9

! !286 8,9! 3,0 3,3 2,6! 287 5,8 2,2 1,1 2,5

ZONE II !!295 12,0 2,0 6,4 3,6!! 296 8,0 1,9 2,4 3,7

! !! 338 ! 14,1 ! 8,6! 1,8! 3,7!! 339 ! 7,8 3,4! 0,6! 3,8!

-!------!------!----!-----!-----!!-----!------!---!----!---!, , i , , il i i i i i. . . . . .. . . . . .! 300 ! 12,9! 5,4 4,2! 3,3!i 301 ! 8,0! 3,0 2,2 2,8!! i! !!!! !

ZONE III ! 310 13,4! 5,6 4,0! 3,8! 311 9,7! 4,2 2,1 3,4!! ! !! ! !! 315 22,3! 3,7 12,2! 6,4! 316 12,9! 2,0 5,2 5,7!! ! !! !! 336 7,3! 1,2 3,1 3,0 337 6,3! 1,3 2,1 2,9

! ! ! !!!!!!!!==============1======1======1======1======1======11======1======1======1======1======'Sols brmls 273! 46,8 !- 2,7 31,4' 18,1 !! 274 4O,4!- 4,6 33,4 11,6eutrophes !! ! i !

278 ! 48,8 !- 0,9 35,1 14,6! 279 44,7!- 2,0 26,9 19,8!! ! !

Vertisols Z! 18,9 !- 2,0 10,7 10,2!!! !

W !19,9! a 7,912,0!~==============~======!======~======~======z======!z======~======*======!======~======~

T Capacité d'échange cationique (pH 7) des échantillons de sols.

T' Capacité d'échange cationique (pH 7) des échantillons de sols après extractiondes matières humiques.

Til Capacité d'échange cationique (pH 7) des échantillons de sols après calcinationà 3500 C, 6 heures. .0./000

Tableau 8 !;-1

IMPORTANCE RELATIVE DES CAPACITES DI ECHANGE APPARENTES

DES MATIERES HUMIQUES (T-T' L DES MATIERES ORGANIQUES RESIDUELLES (T'-T")

ET DES Mt..TIERES MINERALES (Til) - (pourcentages)

II

!!!-----!!!!!

T Capacité d\échange cationique du Sol

!!! ! 57

! ! 48,5!!!! 33

19

30

31,5

43

39

41

43

46

49

T'

T"

Il

li •

li

li

Il

il

1.

"

après extraction des matières humiques

après calcination ~ 350°C, 6 heureso

0",.1", D '"

....-

42

Pour les sols brunifiés et vertisols, le raIe joué pëU~

ces matières organiques résiduelles est en général prédominant, et lesestimations de la capacité d'échange apparente des matières organiquesrésiduelles sont significativement plus élevées que pour les solsferrallitiques. Il convient toutefois de rappeler que l'estimationde TU, capacité d'échange apparente des matières minérales, étantcertainement minorée pour ces sols à argiles 2 ~1, la capacité d'échan­ge des matières organiques résiduelles (T' - TU) doit être quelquepeu suc~estimée. Mais cette surestimation ne doit pas dépasser 10 %ret il ni est pas douteux que l' humine particulièrement abonda1'1te da."lsles sols brunifiés et vertisols, a une capacité d'échange apparentetrès élevée, et joue un raIe beaucoup plus important sur le complexeabsorbant des sols bruns et vertisols que dans le cas des solsferrallitiques.

Capacité d'échange çparente

des COJ'lStitwmts organiques et minêl"a'l.m

horizons A11

et A12

C.E.e. cie.,Matière. OJ'gaDiq..

ruiduelles

C.I.C, desMatières h\1lBiq:was

C.E.e. desMatières minérales

ÂA Sola tenal11"tiques .forestiers (zone 1) ho?izon A11 et A 12

+0 '~ols • " (zone 2) 11 Ilf

.0 Sols • " (zone 3) il1 n

t>0 Sols lmmit1é8 et verU.sols

44

IV INTERACTIONS

Comme signalé par SCHNITZER en 1965, la capacité d'échangedes matières organiques isolées et puriFiées est considérablement plusélevée que celle mesurée par "diFFérence". Les essais d'estimations dela capacité d'échange potentielle et apparente des matières humiquesde quelques sols tropicaux ivoiriens et malgaches, confirment les diFFé­rences relativement grandes qui existent entre ces deux caractéristiques.

Si l'on déFinit les intéractions par l'équation suivante;

T apparente = T potentielle - Intéractions

et que l'on compare les résultats présentés dans les tableaux 1 et 2, ons'aperçoit que les intéractions représentent généralement 60 à 80 %de lacapacité d'échange potentielle des matières humiques pour les horizonshumiFères des sols Ferrallitiques Forestiers ivoiriens, et dépassent lar­gement 100 %pour le sol brun eutrophe étudié.

DiFFérentes hypothèses peuvent être Formulées pour expliquerdes intéractions aussi importantes

91 un certain nombre de charges négatives du complexe absorbant de cessols seraient initialement masquées par les liaisons entre les miné­raux argileux et les matières humiques. Les grandes molécules organi­ques, maintenues au contact des Feuillets argileux par des forcesd'adsorption physiques (Forces de Van der Waals) peuvent bloquerdes sites d'échange (Mac LEAN 1952), et/ou les rendre inaccessiblesaux cations minéraux. Après extraction des matières humiques, cessites d'échange démasqués pourraient intervenir lors de la mesurede T', et l'estimation du rÔle apparent des matières humiques (T - T')serait réduit d'autant.

Ou bien, les matières humiques sont liées aux argiles pardes ponts cationiques (cations bi- ou tri-valents) (MYERS - 1937, SEN1960) ce qui entra!ne une diminution de la capacité d'échange dusol dans la mesure où ces cations, qui servent de liaison ne sontpas échangeables. Dans ce cas, la réduction de la capacité d'échangeappar~nte des matières humiques (T - T') serait plus importanteencore, puisque la mesure de la capacité d'échange du sol résiduelaprès extraction des matières humiques (T') serait majorée, et lessites d'échange des matières humiques initialement bloqués par lesponts cationiques n'interviendraient pas au moment de la mesure dela capacité d'échange (T) du sol brut.

Ces intéractions dues aU.~asquage ou au blocage des sitesd'échange par suite du mode de liaison entre matières organiqueset matières minérales a été mis en évidence par RENGER (1965) pourdes sols marais. L'analyse statistique des régressions multiplesnon linéaires présentée par cet auteur fait appa.ra!tre une intérac­tion signiFicative, Fonction du produit des teneurs en matière orga­nique et en argile.

o 0 0/00 0

45

b/ Les différences importantes entre capacités d'échange apparentes etpotentielles des matières humiques, peuvent ~tre également dues àla présence de polymères d'hydroxydes d~alumine et/ou de fer fixéssur les matières organiques (sols très acides) ou sur les minérauxargileux (SCHNITZER 1965). L'aluminium sous forme d'hY9r0xy-polymèresn'est pas échangeable (SEGI.LEN 1973), mais peut bloquer des sitesd'échange. Ces sites d'échange surtout organiques seraient donc enquelque sorte inactivés par de l'~luminium présent sous une formenon échangeable (CLhRK 1964, PIONKE et CaREY - 1967).

Pour certaines argiles de type 2 : 1, les ions hydroxydesd'alumine, comme ceux de fer migrent à l'intérieur des unités cris­tallines, où ils sont fortement adsorbés (BUCKMAN eL BRADY 1971).Sous cette forme ils tendent à emp~cher l'expansion inter-cristallineet bloquent certains sites d'écbange. Mais à la faveur de l'extractiondes matières' humiques par une base alcaline, une partie des hydroxydesd'alumine peuvent être extraits sous forme d'aluminate de soude, li­bérant des sites d'échanges sur le sol résiduel et T' se trouve majo­ré d'autant (cf. Annexe VI). Ceci expliquerait les valeurs (T - T')négatives ou nulles obtenues pour la capacité d'échange apparentedes matières humiques des sols bruns et des vertisols.

Ce type de blocage des sites d'échange par des hydroxydesd'alumine ou de fer permet d'expliquer également que la capacitéd'échange des matières minérales (Til) d'horizons B très peu humifères,mesurée après traitement du sol à l'eau oxygénée (JACQUES FELIX etBETREMIEUX - 1949, LAUDELOUT et d'HOORE - 1949) ou par longue calci­nation à température modérée (BOISSEZON - 1970), soit parfois légère­ment supérieure à la capacité d'échange du sol brut (T).

c/ Enfin la capacité d'échange des matières humiques peut ~tre réduitepar l'existence de ch~lates contenant du fe~ et/ou de l'alumine. Sices complexes organiques sont décomposés au cours de l'extractionet de la désaturation des matières humiques par électrodialyse, leurcapacité d'échange potentielle est majorée d'autant.

Ces diverses hypothèses qui demanderaient à être contr81éespour chaque types de sols, rendent compte de processus non exclusifs.Elles permettent au total d'expliquer l'importance des intéractionsrelatives à la capacité d'échange des matières humiques. Il est àfortiori probable que ces processus ou des processus analogues inter­viennent pour les matières organiques résiduelles, en particulierpour l'humine étroitem~~t liées aux matières minérales des sols. Ceciexpliquerait que les capacités d'échange apparentes des matières orga­niques résiduelles soient en général plus faibles que celles desmatières humiques.

.00/00.

46

CON C LUS ION S

La capacité d'échange potentielle des matières humiquespermet de caractériser les matières humiques en précisant l'importancedes fonctions carboxyliques et hydroxyles phénoliques. Elle ne permetpas d'estimer valablement le rôle joué par ces matières humiques dans lecomplexe absorbant du sol, puisque les intéractians et interférences del'environnement cationique sont import~ltes ou très importantes et parais­sent différer notablement d'un sol à l'autre en fonction non seulementdu type d'humus, mais également de la nature des matières minérales, etdes divers cations présents dans la solution du sol.

Les méthodes présentées pour la mesure de la capacitéd'échange apparente des matières humiques, des matièrcs organiques rési­duelles et des matières minérales du sol procurent en principe des rensei­gnements plus objectifs sur le rôlc effectivement joué par ces fractionsdans le sol, mais inversement elles sont d'une aide médiocre pour carac­tériser les fractions organiques du sol.

Les intéractions définies comme la différence entre capacitéd'échange potentielle et apparente à pH ~ 7 seraient dues à différentsprocessus, qui dépendent du mode de liaison entre matières organiqueset matières minérales, et/ou sont liées à un blocage de sites d'échangeen particulier par des hydroxy-polymères d'~lumine.

Comme les variations de la capacité d'échange sous la dépen­dance du pH (cf. annexe G) sont également liées au rôle des hydroxydesd'alumine fixés sur le complexe absorbant (Mac LEAN et Al. -1965-), ilest logique de considérer que les différences entre capacité d'ééhangepotentielle et apparente sont essentiellement dues aux hydroxy-polymèresd'alumine tout au moins pour les horizons humifères très acides des solsfcrrallitiques. Pour les horizons humifères de sols ferrallitiques dontla réaction est faiblement acide oU voisine de la neutralité et pour lessols brunifiés et vertisols, les intéractions seraient sans doute plutôtimputables au type de liaisons entre matières organiques et minéraleset aU blocage par l'alumine de certains sites d'échange interfoliairepour les sols à argile 2 ~ 1.

D'un point de vue pratique, les constatations présentéesdans cette note ne peuvent qu'inciter l'agro-pédologue à beaucoup deprudence dans l'interprétation des relations entre évolution des matièresorganiques des terres cultivées et modification du complexe absorbant.Non seulement les différentes fractions organiques des sols n'ont pas lamême influence sur la capacité d'échange, mais l'influence du complexeabsorbant d'origine organique peut être plus ou moins masquée par desintéractions importantes et des interférences de l'environnement catio­nique en particulier des sesqui-hydroxydes.

B l B LlO G R A PHI E

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fII0./000

ANNEXE l 51

TITRATION POTENTIOMETRIQUE DISCrn~TINDE

Solution de matières Humiques écho XM : 50cC contenant 8,05 mgde carbone,désaturé par électrodialyse + 30cc Cl2Ba N/10 neutralisé

H20 Q.S.P. 120cC

'1 pH 1iEquiv. Ba ! !

! 28 j.-!-----

! It,11! .~, 761 5,36! 6,42! 6,9'+! 7,56! 9,11! 8,98! 11,22! 11 ,25! 11 ,57! 11 ,81!

21 j.

4,13lr,765,526,526,967,569,22

10,1811,2011 ,2';'11,5511,79

'1,11:t,765,526, '1 16,887,769,43

10,7111,1711,3111,6111,82

8 j. 15 j.

4,074,815,596, .16,858,319,72

11,0211,2111,4011,6811,90

'Q,01'1-,835,666,546,988,"',89,96

11 ,11

11,:]'111,6711,89

gO! . 1 11 1 j. ! 2 J. ~

--1-----! 3,99! 4,86! 5,71! 6,67! 7,21

8,6110,1111,1911,2711,4611,7211,93

100

o0,4550,7400,9671 ,1 {f

1,542,285,697,118,54

14,2322,76

!par!----!,

Titration potentiomptrique discontinue

Solution d'acide cinnamique (387 mg cil)Cl 2Ba N/10

50 cc

20 cc

pHEquiv. Ba 1_________ .

---- ----- -par mole 1 ! !

! 20 h 2 j. 1 7 j. ! 14 j. ! 21 j. 1~

! I-----! .1_ ! !- -!! ! ! ! !! ° ! 3,51 3,54 3,57 1 3,56 ! 3,53! 0,50 1 4,40 4,42 4,44 1 4,44 ! 4,48 !

0,87 1 5,50 5,56 5,60 ! ·5,63 ! 5,66 !0,95 ! 7,11 7,03 6,86 ! 6,81 ! 6,75 !0,97 1 8,92 8,36 7,83 ! 7,03 ! 7,14 11,00 1 9,53 9,30 8,96 1 8,19 ! 7,39 !1,45 1 10,86 10,84 10,79 10,69 ! 10,56 11,99 1 11,15 11,15 11,12 11,05 ! 10,93 !2,49 1 11,32 11,32 11,28 11 ,16 t 11,02 !2,99 ! 11,44 11,15 11,46 11,L]A 11,36 13,74 ! 11,56 11,57 11,58 11,57 11,51 14,98 ! 11,68 11,70 11,72 11,70 11,64 1

! !

a 00/a 00

ANNEXE. II

'rITRATION fOTENTIOMETRIQUE DISCONTINUE

Solution diacide Salicylique à 951 mg cilCl2 Ba N/10

H20 Q.S.P.

52

25 cm3

20 cm3

100 cm3

o0,640,961,121 ,151,181 ~ 221 , ·:141,762,083,20<-,80

, pH tEquiv. Ba! 1II' , , l , 1

, par mo e ;... 1. j. ; 7 j. ; 13 j. ,. 23 j. ; 30- j. ; 37 j. ;. . . . . . . .---------,------,--------, ----,----------,-------,----------,. . . . . . .! 3,03 ! 3,02 ! 3,05 ! 3,04 ! 3,04 ! 3,02 !

3,48 ! 3,48 ! 3,47 ' 3,"12 ! 3,48 3,.1-8!3,90 3,89 3,89 3,88! 3,88 3,924,72 4,74 4,75 4,81! 4,86 4,955,74 6,63 6,32 6,30! 6,56 6,699,09 8,01 7,28 6,76! 6,92 7,049,62 9,07 7,54 6,88 6,73 6,87

10,56 9,16 7,25 6,89 6,81 6,8410,96 10,96 10,60 10,31 9,57 8,6211,18 11,14 11,03 10,99 10,90 10,8811,5~ 11,46 11,28 11,19 11,10 11,1011 , 79 11 , 71.1 11 , 6 i: 11 , 62 11 ,:~7 11 , 39

Titration p~tentiométrique discontinue

Solution d'acide caféique à 232 mg cil 50 ccCl2 Ba N/10 30 cc

,Equiv. Ba! _

o0,620,911,041,451,872,703,324,154,986,228,30

!pH------------------------------ - ---------!

par mole! ° ! 1 j. ! 2 j. ! 7 j. ! 15 j. ! 21 j. !--------!---------!-------!-------_I--------!---------!----------I

1 3,80 ! 3,85 ! 3,82 3,82 3,84 3,92!4,82 ! 4,8~ 4,8~ 4,95! 5,16 5,46!5,70 ! 6,05 6,47 6,92! 6,93 6,907,60 ! 7,57 7,36 7,02! 6,94 6,848,70 8,49 7,67 7,17! 7,07 7,079,43 9,08 8,28 7,36! 7,26 7,41

10,68 10,06 9,30 8,10! 7,85 - 7,8410,94 10,67 10,00 9,25! 9,00 8,8111,1,+ 11,06 10,75 10,15! 9,91 9,7311,27 11,26 11,05 10,84! 10,69 10,5111,43 11,~5 11,31 11,21! 11,44 11,0911,58 11,63 11,53 11,49! 11,47 11,42

!

D••/0 00

ANNEXE III 53

- SOLS DE COTE D'IVOIRE ETUDIES -

1IIQ)1II1IIeu

.-1u

1IIQ)1II1IIeu

.-1u1

1II:::lo

CI.l

1IIQ)

§'o~1

1II:::lo

CI.l

! Numéro des Références!Echantillons Bibliographi~ues

'------ï------'---------~--------'

iHori- IHori- ;pœ BOSSEZO ,A PEffiAUD;! zon zon ;etlJ.('t9676"O); 1971 ;! ;nomencla- ;nomenda-;! A11 h 12 ;ture des ;ture des;! profils ,profils 1

C2

A2

C1

F1

B1

B2

E1

D7

D3

N2

N4

M1

1.1

K2

IR 43

254 BF 80(5-15)

287 ASS II 3(1',-15)

! 296 MAB II 4 '1(4-15)1! 339! BEK ··14!(;;.-15)! _! 301 1!(5-15)11 311 11(6-15)!1 316 !AUBERT!(6-15)!! 337! LEROUX 'f)691(5-15)! N!1. 23, ,. .

ZONE l

ZONE II

MOYENNE

COTE

D'IVOIRE

ZONE III

COTE

DI IVOIRE

!BOUAF~E

!!CECHI!!CECHI!!BEKr1------ -------!MATIEMBA!!MATIEMBA!

FORET

FORET

DENSE

SEMI -

DECIDUE

!BAMORO.PEEFORESTIERE !

-----1 INASSIANFORET DEN-I !SE SECHE 1 !

Sables rrIaire!,Sables Irraire

Granite

Schistes

Schistes

Schistes

Granite

Granite

Modal

Modal

Modal

Modal

Faibl~ Graniteappauvri

Avec recouvt Schistes

Modal

Faibl!rajeuni

Modal

Nodal

Remanié

Appauvri

Remanié

Appauvri

Faib~.desat.en B Remanié

FaibJ! desat 0 en B Remanié

!Faibli; desat 0 m B!1Faiblt desato en B!

!Moy. desat o en B Typique1

CI.l IFort desat. en B Remanié<31CI.l

'Faib~ desatoen B Re~anié

!Moyo desatoen BCI.l 1rgaHE-iH....:l....:l

~.~

! 1!a~NCO ! 215 21G! !(0-4) !(4-15)!BANCO ' 220! 221! ( 0-4) ! ( "';'-1 5 )

!Fortement ~ppauvri Modal Sables IIIaire DENSE !ANGUEDEDOU X CI (0-1~! Remanié Modal Schistes BhSSE l ROBO 222 1 223' IR 41!désaturés HUMIDE (0-4) !(4-15)! Remanié Colluvionné Schistes COTE IROBO 227 1 228!en B (0-3) '(3-15)

! ~ 1 Remanié Appauvri Granite SEMPER - D'IVOIRE Port Gauthier 237 238 PG 22! ~ ! (0-2) (3-15)1~ ! Remanié Modal Granite VI RENTE Port Gautier 2/).1 242 PG 23!~ ! ! (0-4) (/1--15)'~ :-!----------------------------:--------:-------~I---------:-!~---=-~~:..--:.::..L-7-----~----

! 253! (0-5)! 286,( 0-4)

295(0-4)

338(0-4)

300(0-5)

310(0-6)

315(0-6)

336(0-5)

ANNEXE III (Suite)- SOLS DE COTE D1IVOIRE ETUDIES -

Ul Ul l::Q) Q) l:: 0Ul Ul g- Ul 0 'riUl (1) (1) ..... l:: .j..J

tù g- o n .j..J 0 tùn ~ n tù 'eI Ul0 0 C!' 'ri .j..J O'l 'ri1 ~ 1 ~ '<1.l ,(1) nUl c.'J Ul 0> ~ tù;:l ::s ~ ,Q) u0 0 :> 0

C/.l C/.l H

G2

OUME 273 ! 274(0-6) !(6-15)

OUME 278 1 279(0-7) 1(7-15)

!

z(0 - 10 )

~!,r

!Numéro des Références!Echantillons !Bibliographiques,------,------,----------,--------,, ; ;pœ BŒSSElDN;A PEmAUD;

Hori-; Hori-' 1967-68 ' 1971 izon ' zon

nomencla-!nomencléHA 11 A 12 ture des !ture des!

profils !profils!--------------!------!------ ----------!--------!

'! !!G1 !

!ZONE IIMoyenne

Côtedllvoire

11 Ul

(1)

! ~! tùn1 0

!!1---- ------------------------------------------------------ ----------1-------------! Ul !

-Cl.l! Ul ~ des pays Brun eutrophe Ferruginisé . Amphiboli te! !! 'd '2 trop icaux ! 1! C/.l ~ Brun eutrophe V.ertique Amphiboli te 1 !1 .!Il ! !1-- --------------------------!-----!------ -------1 C/.l !! S à drainage Vertisol à Colluvions Savane !1 ~ externe nul structure dérivées de! !! ~ ou réduit' arrondie roches ! arbustive!! ~ vertes! !! ! !

000/00 CI

1

ANNEXE IV 55

FRACTIONNEMENT DES MATIERES ORGANIQUES

DES SOLS FOHESTIERS IVOIRIENS (pourcentage)

(d'après PERRAUD - 1971)

57,4

54,5

51,2

54,0

56,0

61,6

27,6

38,8

30,4

30,0

31,5

30,0

8,0

10,0

14,5

.14,022,3

23,0

25,9

23,1

15,9

23,8

25,0

28,6

42,1

30,2

241

220

227

222

237

ZONE l

ZONE II

ZONE III

!!!!-----,---- ------ ----- --! 253 22,5 16,7

l ' ,.' Sols , Horizon A 11 .;; Horizon A 12 ,

f 11'' .. .! el'ra l.-,--------ï--------T-------ï-------, ,------,-----,------ï--------,'. tiques ; N° ; MoOo ; ::at 0 ; H .. ; ; N° ; MoO. ; Mat. ; H' ;

. . . 1" . . • uml.ne.. h . 1,' 1é' .H· . uml.ne., ,Echantl.l" egeres,Huml.ques, "Ec antl., geres, uml.ques, ,. . . . . .. . . . .,-----.---,------ i ------,----,------ i ,------- ------ -------,----.. .... .

215 39,6 24,9 35,4 I! 216 22,7 33,9! !

53,7 !! 221! !

48,3 !! 223! !

43,9 !! 228! ! !

41 ,8 !! 238 ! 18,4! ! !

53,2 !! 242 , 11,1! ! !

-!!-----!-------- ------ -.-----

60,8 !! 254 ! 8,7 31,7 59,6! ! !

286 ! 21 ,9 24,8 53,3! 1 287 ! 10,6II! !

295 1 16,5 16,8 66,7!! 296 !1 II!

338 ! 15,0 26,1 58,9!! 339 ! 14,7 33,3 52,0! ! ! ! , !! ! ! ! !,---------!-------!--------!--------!--------!!--------!--------1--------!--------!

! 300 18,3 24,0 57,7!! 301 10,7 36,6 52,7!! ! ! !! 310 14,8 20,0 65,2!! 311 9,0 31,0 60,0!

! 1 !! 315 14,5 17,5 68,0!! 316 4,-1 19,0 76,6!

. 1 ! ! ,

,~=========~===~~~=~T~~~l!~~=T==l~!~==T==~~!Z~=~~==~~Z===T==l~!~~=T==~~!~==T==~~!~==;

86,7

86,88,54,7

279

27479,2 ! !1!

75,8 ! !! !

13,1

278

273!Sols bruns!!Eutropheso!! !! ,

,-=----_....:.-_--,~--~---.=-=-_--=----,-=-----.:..----

000/000

56

!l.NNEXE V

Mesure de la capacité d'échange de la fraction minérale du sol, aprèstraitement par l'eau oxygénéc, et mesurc de la capacité d'échangeapparente des matièr~s organiques.

Les résultats obtenus (tabl. ci-joint) montrent que le tauxde destruction des matières organiques des sols ferrallitiques est beau­coup plus faible (65 à 85 %) que par longue calcination à températuremOdérée, malgré deux traitements successifs à l'eau oxygénée à 100 volu­mes. De plus ce taux de destructi8n des matières organiques n'est quede 30 % dans le Cas des sols bruns eutrophes sur amphibolite , sansdoute en raison de la présence de bioxyde de manganèse, qui favorisela décomposition de l'eau oxygénée.

Cette méthode de destruction des matières organiques parl'eau oxygénée est longue et relativement délicate et au total peu-repro­ductible. Il convient en effet d'éliminer J'eau oxygénée en èxcès, delaver le sol, puis de le faire sécher. Un broyage léger et un tamisage(2 mm) permettent de ramener l'échantillon dans un état de divisionaussi proche que possible de l'état initial, afin que la mesure de lacapacité d'échangc du sol minéral puisse être comparée à celle du solbrut, ou à celle du sol privé de mat~ères humiques.

Du fait de la destruction partiellc du complexe absorbantd'origine organique et des modifications que ce traitement à l'eau oxy­génée peut apporter aux matières organiques non 'détruites, il ne para~t

pas justifié de calculer par extrapolation à partir de ces données ni lacapacité d'échange apparente de l'ensemble des matières organiques, nicelle de la fraction minérale de ces échantillons de sols.

Pour les sols ferrallitiques forestiers ivoiriens, la capa­cité d'échange apparente des matières organiques détruites par le trai­tement à. l'eau oxygénée (T - T"/C.- Cil) est significativement plus faibleque la capacité d'échange apparente mesurée par longue calcination àtempérature modérée. Par contre, pour les sols brunifiés et vertisols,la capacité d'échange apparente des matières organiques détruites parl'eau oxygénée est analogue ou légèrement supérieure aux estimationsréalisées par calcination.

La mesure de Til apr~s traitement à l'eau oxygénée est fortprobablement entâchée d'une certaine erreur par excès du fàit de l'oxy­dation des matières organiques non détruites, qui augmente leur capacitéd'échange. Inversement la calcination 3500 provoque sans doute une légè­re baisse de la capacité d'échange des matières minérales, particuliè­rement pour les sols à argiles 2 : 1. Pour ces deux classes de sols,la capacité d'échange apparente des matières organiques doit être inter­médiaire entre les estimations obtenues par ces deux méthodes.

o 0 0/0 0 0

ANNEXE V 57

CAPACITE D'ECHANGE APPARENTE DES MATIERES ORGANIQUES

(Méthode par différence après traitement H202)

---l---'-----!----!--!--- --- ---1-1---. ! l

1 32 1 790 ! !! 33 ! 610 ! !!--1 !!

85 530 ! !! 83 ! 630 ! !! 1 ! !

i Sols , . " . 1. , ' Hor~z0n A 11 . . Hor~zon A 12 ;!ferrall ~ - !------------------------.---------------.--------------------- ! !----------------------------------------------.-------------- .1 t~ques' , l , l'T--TIlIC 01 lro" ni IC _ Cil IC-C II ' II , i i fT-Til 'c 0/ 'ro" 0/ i 1c 'C-C II i ,,-L • N0' . . .__. oc,J La' '__ ''''_Tllo, N0' 0 ,__ • k>o " /00' C" '--'T-T'"If t" 1 T , Til 'T Til' T' , 'dét lit' C ,1 " 1 T i Til 'T Til' T' 1 1 00' Cil. ores ~eIS. .' , ,-; .., 0 <., r. Or" Cil" E hO' 0 -. o" 0 è 0 'c C" 0

. ,. ECI1. 1 i ,~n~-. res~-, 0/ 1 00 1""- 11 c., , , fv.-OO' ~n.l"', apr s'dét 'tl 00' -- ,!~vo~r~ens! ! ! 0 .x"OOo. l! dl' /00 l>C1, .. , • 0 •• / 0 t' 1 0 HO' rU!. ox1. .!--------- !----- !----- !-----!-----!.---- J_!~~-- !--~~--! ------! ---- !-----! !-----.:----- !...---- !------ !----- !--~~-- !__2_2_ !-----l.---- !-----!! ! 215 ! 9,9 ! 5,6 ! 4,3 ! 43 1 30,7! 9)8 1 20,9 ! 68 ! 210 !! 216 ! 4,3 ! 3,3 ! 1 1 0 ! 23 ! 11,8! 3,1 ! 8 i 7! 74 ! 120 !! 220 5,1 3,2! 1~9 37! 15 r 1 ! 5,2! 9,9! 66 190!! 221 ! 3~5 2,6 0,9 26! 8,2 2,7! 5,5 67! 160 !! !! !!! !!!! XCI 7,2 4,0 3,2 45! 15,7 4,2 -; 1,5 ! 73 280!! !!!!!ZONE l 222 8,2 4,6 3 1 6 44 29,2 8,0 21,2 73 170!1 223 5,1 4,~ 0,8 r 16 14,0 3,7! 10,3 74 78! 227 6,6 3,8 2,8 42 20,8 5,3 15,5 75 180!! 228 3,5 2,7 0,8.! 23 8,3 2,1 6,2 75 130

237 7,1 3,3 3,8 54 18,4 4,2 14,8 77 270!! 238 3,6 2,6 1,0! 28 7,3 2,1 5,2 71 190241 8,7 5,1 3,6 41 24,6 5,4 19,2 78 190!! 242 6,1 4,6 1 l 5! 25 ! 12,8 3,3 9,5! 74 ! 160

---!---! !---!·---!--!---!----1---!--! ! ! !---!._--!--! 1--'--!---!---! 253 113,3 7,4 5,9 44 31,2 11,6:' 19 1 6 63 300 l! 254 7,1! 5,7 1,4 20 11,6 3,8! 7,8 67 180! 286! 8,9 4,9 4,0 '-15 23,3 6,i! 17~2 74 230!! 287 5~8 5,3 Ql!) 9 9,7 4,2 5,5 57 10! 295 !12,0 7,0 5,0 42 30,2 7,9! 22,3 74 220!! 296 8,0 7 1 6 0,4 5 12,5 3~3 9,2 73 40

! ! 338 !1-+ 1 1 G,9 7 1 2 51 41,5 11,--'! 30,4 73 240 l! 339 7,8 5,<t 2,~- 31 15~8 /j.. ,8 11,0 70 220!------! ! !---I--··!·---!------! -!--_.-!--! ! !---_.-! !---!-·-!-~-·:·_--·!-·--·1-·---!-....-! ----1

300 !12,9 ! 6,3 ! 6,6 51 ?5;4 ~.5 29,9! 84 210!! 301 ! 8,0 ! 5.5 2,5 3; 15~2 S,7 11,5 76 220 ~

!ZONE III ! 310 !13,.:1 ! 8~1 ! 5?3- 40 38,7 13,3 25.4! 66 210!! 311 ! 9:,7 ! 6,5 3,2 33 :9,8 4,5' 15,3 77 210!! ! 315 !22,3 !10 1 6 !11,7 52 4-1,8 14,7 30,1' 67 390!! 316 !12.& !12~0 0,9 7 19,7 10~8 8,9 45 103!

336 ! 7,3 ! 5.3 ! 2,0 ! 38 ! 18,1! 6,3! 11,8 ! 65 ! 170 !! 337 C}3! 5,5 0,8 14 10,5 3,8 G,7 64 120!!-----: !---!----! 1----!-'--'----!---- -!---!--! ! !-----! 1--·-'"-1-..-1----!-,--!-----!--!---:!Sols ! !! ! !!!! bruns 273 !46,8 !31,6 115,2 1 33 1 59,8 ! AC 1 5 ! 19,31 eutrophe:! 278 !48,8 !37;4 !11,'-[! 23 ! 57.8! 39,O! 18,8! -!---'1! 1--1---!---!----!----!Vertisolsl Z !18,9 110·7 ! 8,2 1 43 18,1 2,7! 15,4! ! '!f7 ! 19,9 ! -10,5 ! 9,4 ! 47 ! 18,2: 3,2! 15,0

! 1 ! 1 1 1 1. c...:....._~__.--;...:..___;____'-___.;.__~

!,iZONE II

!~c~la.l1tillons Ge sol r2 l'eau mqgénée.

T et C correspor.dent à la capa-.:ité d'é(:har:,ge (pli: 7) en J)~e/10J g et à

Til et Cil cor~es1)ondent à ces m~~mcs ce.ractéristi'F,c;3 ëI.près trai te;l':.~nt

la tel1~u:,,' en carbone %0 des écha,ltillons de 501s o

,'0 (JI" 0'"

58

ANNEXE VI

La mesure de la capacité d'échange cationique des solsforestiers ivoiriens a été égalemŒ~t mesurée en percolant le sol avecune solution de chlol'1l.l'e de calcivm non tamponnée. Les réactions d' écha'l'l­ge qui intervi~~81t s'effectuent au pH (C12Ca) du sol (FISKELL 1970),etcorresporldent au.x charges dites "permanentes ll , cr est-à-dire qui sontle siège de réactions d'échange quelque soit le pH de la solution aucontact avec le complexe absorbant du sol.

La comparaison avec les meS'll.!'es de la capacité d'échangemesurée avec une sol~_tion tamponnée à pH ~ 7 procure une estimationdes chél:~JL~...9-~.Eenda:~"Uu_~H.. : l\T '= T(pH : 7) _. T (pH Cl Ca sol).

2

On constate que les charges dépendant .:'.,1. pH (àT) sontplus importantes que les charges penn~~entes T(pH Sol) pour les échan-­tillons d'horizons A11 et A12 de sols ferrallitiques très acides de lazone l sous for~t dense humide semper-virenteo

Pour les sols ferrallitiques des zones II et III dont leshorizons humifères =:)::..,t en général moins acides ou même voisj.ns de laneutrali té, les charges dépendGJ'lt du pH sont le plus so"went nettementinférie'lU'es aux charges permanentes, et d'une importGJ'lce relative plusfaible.

EnEin p01U' les sols bruns eutrophes et vertisols s les chargesdépendant du pH SO~lt relatiV':'7"1e~~t' très faibles (voire négatives) parrapport aux ch~'ges permanentes.

On doit cep51da~t noter que certaines charges permanentesne sont sans dOlrte pas libérées à la faveur de la percolation par C1

2Ca

non tamponn2, ~l pa:~ticulier pour les échantillons de sols dont lePHCl2ca est peu acide. Il s'agit sans doute de sites d'échange bloqués

par de l' alnnine non-échangeable (CL!l.RK-'1964, PIONIŒ e"t COREY - 1967).Le fait que certaines de ces charges peuvent ~tre libérées par chaulagea conduit ces auteurs à considérer, qu'it y aurait réactivation deces sites d'échrolge par déprotonisation d'hydroxydes d'alumine.

Un pl~ocessus analogue peut intervenir à la faveur de l' ex­traction des matières humiques par la' soude (cf. § 2). T' capacitéd'éch~~ge du sol après extraction des matières humiques serait doncmajoré de ces charges réactivées. Il en résulte que la capacité d'échan­ge apparente des matières humiques extraites (T - T') est estimée pardéfaut.

o " 0/00 Q

ANNEXE VI,

CAPACITE D'ECHANGE DEPENDANT DU pH 59

4,34,8

4,74,64,64,6

3,43,5

3,73,63,73,7

2,31,9-

2,91,72,23,4

2,01,6

2,21,81,42,7

5,13,53,66,1

4,33,5

216221

223228238242

''+,94,54,74,8

3,94,7

2,83,34,33,83,33,53,9

5,93,13,35,34,95,64,4

1i,02,03,92,91,71,54,3

9,95,17,28,26,67,18,7

215220XCI222227237241

Zone l

SolsferraIlitiques

forestiersivoiriens

• 111 Horizon A 11 Il Horizon A 12 !

~--~~~:--I~~:~~;;-i~~:~-~:;r;~-~~~~-I:~~~:~:I PH-~::-::--~~~~--i~~:~-7)-i~~:~-~:~;~~-~~~~ ;:~-~12~:i:~~::--i1 n! 1 ! u p ! ! l! n! 1 ! up! ! !--------------- -------- -------- -------- --------!-------- -------- -------- --------,-------- -------- -------- --------,

• Zone II

253286295338

13,38,9

12,014,1

9,85,09,96,5

3,53,92,27,6

4,84,05,13,9

6,05,35,94,6

254287296339

7 p 15,88,07,8

4,02,94,63,1

3,12,93,44,7

4,24,04,43,7

5,45,35,44,4

5,05,77,25,8

6,87,2

5,55,6

4,04,64,24,8

3,83,62,52,3

1,41,3

4,26,1

10,44,0

39,043,4

8,09,7

12,96,3

40,444,7

274279

301311316337

7,27,2

5,65,97,66,4

4,55,06,65,4

6,05,9

4,33,73,01,0

- 3,5- 0,6

8,69,7

19,36,3

50,349,4

12,913,422,37,3

46,848,8

273278

300310315336

Zone III

1!.=11,====== ==== ==== ==== ==== ==== ====

Sols brunsEutrophes

T (pH, 7) exprimé en me/100 9 de sol correspond à la capacité d'échange mesurée avec une solution de C12Ca tamponnée àpH 1 7 par la triethanolamine

T (pH sol) exprimé en me/100 g de sol correspond à la capacité d'échange mesurée avec une solution de C12Ca non tamponnée.

bT dépendant du pH exprimé en me/100 9 de sol = T(pH .. 7) - 'r(pH sol)

pH C12Ca : pH de la solution de C12Ca (non tamponnée) après percolation des échantillons de sol.

,

Vertisols Z'IR

18,919,9

16,914,6

+ 2,0+ 5,3

5,25,3