Brevet FR2649694A1 — publié le 19910118

I Traitement du sol La présente invention a pour objet-le traitement du sol. Lors de la neutralisation et de la fertilisation de sous-sols acides, on rencontre généralement des difficultés. Ces sous-sols ont tendance a être pauvres en macroéléments essentiels tels que la calcium et le magnésium, et aussi en certains oligo-éléments, ce qui entraîne la nécessite de fournir aux sous-sols ces élements. Il est possible de neutraliser les sous-sols acides a l'aide d'agents neutralisants tels que la chaux, mais la fixation de ces agents dans le sol exige des procédés mécaniques coûteux et difficiles a mettre en oeuvre. Il est possible d'introduire du calcium dans les sous-sols acides par addition de gypse dans le sol. Toutefois, ceci présente l'inconvénient que le pH du sol est abaissé par la formation d'acide sulfurique et que le magnésium a tendance A être élimine par lixiviation. La presente invention fournit une composition destinée au traitement d'une parcelle de sol, qui comprend un ou plusieurs eléments métaux alcalino-terreux sous la forme d'un sel hvdrosoluble ou d'un complexe avec l'acide fulvique dans un milieu aqueux. De plus, la présente invention fournit un procéde pour introduire un ou plusieurs éléments alcalino-terreux dans une parcelle de sol, comprenant l'application de la composition décrite ci-dessus. Le dessin annexe représente une illustration graphique des résultats d'une expérience realisée avec divers sels de calcium. Une application particulière de l'invention est l'introduction d'un ou de plusieurs élements metaux alcalino-terreux dans les so!s acides, en particulier dans les sous-sols acides. Les éléments qui se trouvent sous forme hydrosoluble dans la composition peuvent être transportes dans les sous-sols acides o ils sont prêts a etre absorbes par les plantes. L'acidité du sous-sol est souvent un probleme serieux pour les sols des climats tropicaux et sub-tropicaux. L'acidité élevé, les faibles teneurs en calcium et les teneurs souvent toxiques en aluminium soluble et/ou echangeable sont, parmi dautres facteurs, responsables du développement extremement restreint des racines dans le sol. L'application de la composition selon l'invention ameliore les sous-sols acides. En particulier, l'application de la présente invention permet aux éléments tels que le magnésium et le calcium d'être véhicules dans ces sols. De plus, pour les compositions a pH eleve, le pH du sous-sol est élevé. La composition peut être produite par fourniture dun milieu aqueux contenant de l'acide fulvique dissous et addition de l'élement à ce milieu, sous forme de sel basique ou d'hydroxyde. Dans le cas d'un element metal alcalino-terreux. le sel basique peut etre par exemple un oxyde ou un carbonate. L'acide fulvique est géneralement présent dans la composition en une proportion de 0,01 a 85 % (m/vi. La composition presente generalement un pH de 4 a 10, de preference de 7 a 9. L'acide fulvique est de préférence un acide fulvique dérive du charbon designe ci-après par "acide oxyfulvique". Ces acides présentent generalement une analyse elementaire et une analyse des groupes fonctionnels. toutes deux calculees par rapport a la substance sechee a l'air, comme suit: Analyse elementaire Element Intervalle (%j Carbone 10 70 (typiquement 20-45) Hydrogene 1 - 6 (typiquement 3-4) Azote 1 - 4 (typiquement 2-3 Oxygene ( 10 -70 typiquement 40-60 Analyse des groupes fonctionnels Groupe fonctionnel Intervalle (meo/g I Acidite totale 1-19 typiquement 8-14) Groupes carboxyliques 2-18 (typiquement 7-13) Groupes phenoliques 0-5 (typiquement 0,5-2) Une solution d'acide oxyfulvique peut être produite dans un procede d'oxydation de charbon. En particulier, ces solutions sont produites de preférence par un procede d'oxydation dans des conditions humides. comme decrit dans le brevet U.S. n' 4 912 256. Ce procede conduit a la formation d'un produit insoluble dans leau et a des acides fulviques hydrosolubles, ayant typiquement une concentration de I a 15 % (en masse par volume). Preparation d'une solution de fulvate de calcium derive du charbon. Le charbon (200 g) et l'eau (400 ml) sont mis en suspension dans un reacteur de 2 litres, muni d'une agitation. Le reacteur est mis sous une pression de 8.0 MPa d'oxygene. et chauffe a 200C au moyen de barres chauffantes exterieures. On fait passer l'oxygène a une vitesse de 4 litres/minute. Au bout d'une heure. on arrête le passage de l'oxygene, refroidit le reacteur a la température ambiante et retablit la pression atmosphérique a l'interieur du reacteur. La suspension contient du charbon oxyde (insoluble dans l eau)i et une solution d'acides fulviques dans l'eau, Le charbon oxyde est separe par filtration de la solution d'acides fulviques dans I eau. La concentration des acides fulviques dans l'eau est determinée comme etant de 8,45 4 'en masse par volume}. Les acides fulviques derives du charbon ont donne les analyses elementaires et de groupes fonctionnels suivantes, calculees par rapport a la substance sechée à l'air: Analyse eJementaire Element Quantite % Carbone 30, Hydrogene 2.8 Azote 3,2 Analyse des groupes fonctionnels Groupe fonctionnel Quantite (meq/gi Acidité totale 11.8 Groupes carboxyliques 10.7 Groupes phénoliques M,1 Le carbonate de calcium et l'hydroxyde de calcium 195: 5i sont ajoutes a la solution d acide oxyfulvique jusqu a obtention d un pH de 8.0, afin d'obtenir une solution de fulvate de calcium. La solution de fulvate de calcium produite ci-dessus est utilisée pour véhiculer les ions calcium dans un sous-sol, de la manière décrite ci- dessous. Procédé d'application La solution de fulvate, obtenue par neutralisation dune solution d'acide fulvique, dérive du charbon, par le carbonate de calcium, comme décrit ci-dessus, est appliquée a la surface de colonnes de sol de 50 cm de long. Sur des colonnes témoins, on applique du carbonate de calcium pur. Les colonnes sont lixiviees par intermittance au moyen d'une pluie artificielle, au total 900 mm en 2 mois. Les solutions lixiviées sont recueillies pendant cette période et analysées chimiquement. Enfin, les colonnes sont détruites et le sol est analysé en recherchant les cations echangeables et pour déterminer le pH. On trouve que dans le traitement par le carbonate de calcium seul, le calcium ne s'est pas déplace dans le. sol et le pH n'a pas augmente dans 'la partie inférieure de la colonne de sol, tandis que l'application de la solution de fulvate de calcium a la surface du sol a mobilisé avec succès les ions calcium. Dans ce dernier cas, on trouve des quantités importantes de calcium dans la partie inférieure de la colonne de sol, et aussi une augmentation notable du pH du sol, comme représenté dans le tableau 1. Tableau 1 Teneur en Ca et pH du sol dans des colonnes traitees en surface avec CaC03 pur et un mélange acides fulviues-CaCO,,_ Sol pH du sol Ca extractable i!(cmi,, immole de Ca/kg de soi) I CaCO3 seul CaCO3 I! CaCO3 seul J CaCO3 acides acides fulgiques fulviques 0-9 I 8.2 8.3.153.4 140.5,; 9-18 5.6 7,7 191.0 423.0 t i., 1t 18-27 4.7 6.9 " 29.0 319.5 I, t,,' {i 290] 1. I{ - t, 'J, 27-36 4.7 5.8 27.0 221.0, 36-45; 4.8 5.0 32.5 137.5 Dans une autre expérience, on produit une solution de fulvate de calcium par addition d'hydroxyde de calcium a une solution d acide fulvique dérivé du charbon décrite ci-dessus. jusqu'a obtention d'un pH de 7.2. La composition resultante contient certaines particules colloidales et du calcium en une proportion de 11.26 g dm-'3: La descente du calcium dans le sol est étudiee a l'aide de cylindres de 1 m de long et de 68 mm de diamètre. Des feuilles de plastique sont utilisees comme gaine intérieure, pour. faciliter l'enlevement de toute la colonne de terre pour la segmentation et l'analyse. On prend soin d'eliminer les micro-canaux dans les colonnes. Trois types de sol sont utilises dans les experiences. comme represente dans le tableau 2 ci- dessous. Tableau 2 Proprietés caracteristiques des sols testes Sol argile pH pH CEC Bases Ca (2 tm) H20 IM KCI (sol) éch. (% de CECI % cmolec/k % % Avalon 6,0 4.68 3, 74 1,7 29,0 11,5 Hutton (PPI 20.2 5,02 4,08 3,2 39,7 18.8 Hutton (PRi 35, 6 4,70 3,97 4,3 28,3 18,0 Les colonnes sont soigneusement garnies de sol sec, et lixiviees avec deux fois le volume des pores, d'eau deminéralisée, comme. prétraitement pour enlever les sels. Les substances suivantes sont ajoutees ensuite sous forme de poudre (en melange avec les 5 cm supérieurs de sole ou sous forme de suspensions de 150 cm3 a la surface de sols satures en eau: le CaSO42H20, l'EDTA de Ca et le fulvate de Ca (fulvate de calcium tel qu'obtenu ci-dessus). Dans les traitements au Ca, 1689 g de Ca sont ajoutes dans chaque cas; ceci est equivalent a 20 t/ha de gypse ou a 11,6 t/ha de CaCO3. Les colonnes sont lixiviees avec de l'eau demineralisee. avec un débit de 55 mm/h. jusqu'a ce que deux volumes de solution lixiviee soient recueillis, par fractions mesurees. Les effets produits par le CaSO4, I-EDTA de Ca et le fulvate de Ca, lors du deplacement applique au Ca a une profondeur supérieure a 43 cm (choisie én se basant sur des épaisseurs de segment) sont observés. La figure annexée est une représentation graphique des résultats. Ce graphique momntre que même avec la proportion de lixiviation limitee. environ 2 volumes des pores, 27 a 46 % de calcium applique sous la forme de fulvate de Ca ont pu pénétrer a une. profondeur supérieure a 43 cm dans les colonnes de terre. Le gypse. considere comme un moyen tres pratique pour fournir du calcium aux sous-sols acides, est nettement moins efficace. en particulier dans les sols ayant une teneur elevee en argile. Il faut noter également que l'application du fulvate de Ca elève dans une mesure notable le pH du sous-sol auquel il est applique De plus. les analyses des solutions lixivees indiquent que le fulvate de Ca non seulement vehicule le Ca tres rapidement au bas de la colonne, mais forme également un complexe avec le potassium et le magnesium du sol. ce qui entraine une elimination beaucoup plus importante de ces deux elements de la colonne de terre. REVENDICATIONS 1 Composition destinee au traitement d'une parcelle de sol. caracterisee en ce quelle comprend un ou plusieurs elements metaux alcalino-terreux sous la forme d'un sel hydrosoluble ou d'un complexe avec l'acide fulvique dans un milieu aqueux. 2. Composition selon la revendication 1, caracterisee en ce que l'acide fulvique est un acide fulvique derive du charbon. 3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'acide fulvique presente l'analyse elementaire suivante (par rapport a la substance sechée a l'air): Element Intervalle (i % ' Carbone 10 Hydrogene 1 - 6 Azote I - 4 Oxygene ( 10-70 j 4. Composition selon la revendication 2. caracterisee en ce que l'acide fulvique presente l'analyse élementaire suivante (par rapport a la substance séchée à l'air) : Element Intervalle (% Carbone 20 - 45 Hydrogene 3 - 4 Azote 2 - 3 i Oxygene ( 40-60) 5. Composition selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caracterisée en ce que lacide fulvique presente l analyse des groupes fonctionnels suivante (par rapport à la substance séchée a l'air): Groupe fonctionnel Intervalle (meq/g Acidite totale 1-19 Groupes carboxyliques. 2-18 Groupes phenoliques 0-5 6. Composition selon l une quelconque des revendications 2 a 4, caracterisee en ce que l'acide fulvique presente l'analyse des groupes fonctionnels suivante (par rapport a la substance séchee à l'air): Groupe fonctionnel Intervalle (meg/g) Acidité totale 8-14 Groupes carboxyliques 7-13 Groupes phenoliques 0,5-2 7. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'acide fulvique est présent dans la composition en une proportion de 0,01 a 85 % (m/v). 8. Composition selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisée en ce que le pH de la composition est de 4 a 10. 9. Composition selon l'une quelconque des revendications precédentes, caracterisee en ce que le pH de la composition est de 7 a 9. 10. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracterisée en ce que l'élément est choisi entre le calcium et le magnésium. 11. Procédé d'application d'un ou de plusieurs élements metaux alcalins a un sol, caractérise en ce qu'il comprend l'étape d'application d'une composition selon l'une quelconque des revendications, précédentes a ce sol. 12. Procédé selon la revendication I 1, caracterise en ce que le sol est un sol acide. 13. Procedé selon la revendication 12, caracterise en ce que le sol est un sous-sol acide.