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INTERFERENCE ENTRE MINERALISATION DU
CARBONNE ET ASSIMILABILITE DE PHOSPATES
NATURELS EN SOLS ACIDES

Nicolas Chouliaras

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Nicolas Chouliaras. INTERFERENCE ENTRE MINERALISATION DU CARBONNE ET ASSIMILABILITE DE PHOSPATES NATURELS EN SOLS ACIDES. BULETIN DE L' ENSAIA, 1980, XXII, pp.119-123. hal-04535193

HAL Id: hal-04535193

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Open licence - etalab
BULLETIN
DE
L'ECOLE NATIONALE SUPERIEURE
D'AGRONOMIE
ET DES INDUSTRIES ALIMENTAIRES

TOME XXII - 1980

<figure><img src="image_3.png" /></figure>
# INTERFÉRENCE ENTRE MINÉRALISATION DU CARBONE ET ASSIMILABILITÉ DE PHOSPHATES NATURELS EN SOLS ACIDES

ECONOMOU E. (1), CHOULIARAS N. (2), JACQUIN F. (3), SDOUKOS A. (1)

## SOMMAIRE

Dans cette étude, nous avons déterminé les quantités de phosphore assimilable (extraction par NaHCO₃ — 0,5M) libérées à partir de roches phosphatées provenant de la région d'Ioannina (Grèce); cette recherche effectuée au laboratoire au cours de périodes d'incubation, sous paramètres contrôlés, a mis en évidence les interactions positives entre biodégradation des réserves organiques des sols et libération de phosphore assimilable.

At the time of this study we determined the quantity of extractible phosphorus by NaHCO₃ — 0,5M from the phosphatic rochs originating from the region of Ioannina (Greece); this search effective during periods of incubation under controlled parameter has shown the positive interaction between biodegradation of organic reserves of soils and the releasing of assimilable phosphorus.

## INTRODUCTION

La minéralisation des réserves organiques du sol nécessite, outre certaines conditions pédoclimatiques, un équilibre entre teneur en carbone, azote et phosphore ; le développement de la biomasse ne se produirait que pour un rapport C/P inférieur à 200 et on admet que les néosynthèses microbiennes entraînent le passage d'une certaine quantité de P minéral vers des formes organiques (JACQUIN et SASPORTES, 1968). L'adjonction de phosphates naturels stimulant l'activité biologique intensifie la minéralisation de la matière organique préexistante (MUNEVAR et WOLLUM, 1977; CARVALHO et al.,

1977). Enfin, des réactions physico-chimiques ayant lieu entre les constituants du sol et les phosphates modifient également les mécanismes de transferts entre ces différentes formes (SCHINDE et al., 1978; CHIEN, 1979).

Cette étude a pour but de suivre les effets de l'adjonction de phosphates naturels bruts sur l'activité biologique d'un sol agricole et de quantifier la libération du phosphore sous forme assimilable par les plantes. Nous avons suivi plus spécialement l'action de trois facteurs : température, quantité de phosphates ajoutés et profondeur des profils concérnés ; afin de discerner les effets de ces facteurs et leurs interactions sur la libération du phosphore assimilable, nous avons planifié statistiquement notre expérience selon la méthode factorielle 2ª précoisée par NALIMOV et al. (1965).

## MATÉRIEL ET MÉTHODES

Comme source-de phosphore nous avons utilisé du phosphate naturel brut, finement broyé provenant de roches phosphatées de la région de Ioannina ; ce matériau contenait 4,85 % de P total et le taux de phosphore extractible par une solution de NaHCO₃ 0,5 M (pH = 8,5) représentait 2,14 % du P total.

Les principales caractéristiques physico-chimiques du sol agricole utilisé sont citées au tableau 1.

<footnote>(1) Faculté des Sciences, Université de Ioannina (Grèce).</footnote>

<footnote>(2) Section Pédologie, Station de recherche agronomique, Ioannina (Grèce).</footnote>

<footnote>(3) Service de Sciences du Sol de l'E.N.S.A.I.A.-I.N.P.L. - Nancy (France).</footnote>
<table><caption>TABLEAU 1
Caractéristiques analytiques du sol utilisé</caption><thead><tr><th>Profond. en cm</th><th>Arg.</th><th>Sable</th><th>Limon</th><th>Carbone %</th><th>pH</th><th>CaCO<sub>3</sub> %</th><th>S/T</th><th>Ca</th><th>Mg</th><th>K</th><th>Na</th></tr></thead><tbody><tr><td>0,30</td><td>36,0</td><td>32,0</td><td>32,0</td><td>2,23</td><td>5,90</td><td>0</td><td>59,0</td><td>16,78</td><td>7,98</td><td>0,31</td><td>0,37</td></tr><tr><td>30-60</td><td>43,0</td><td>32,0</td><td>25,0</td><td>1,79</td><td>5,40</td><td>0</td><td>60,0</td><td>8,48</td><td>9,82</td><td>0,30</td><td>0,40</td></tr></tbody></table>

<table><caption>TABLEAU 2
Variation de dégagement du CO₂ et libération de phosphore assimilable au cours des périodes d'incubation</caption><thead><tr><th rowspan="2">Horizons du sol</th><th rowspan="2">Traitements</th><th rowspan="2">pH</th><th>M<sub>1</sub></th><th>M<sub>2</sub></th><th>P</th><th>M<sub>1</sub></th><th>M<sub>2</sub></th><th>P</th></tr><tr><th colspan="2">mgC</th><th>ppm</th><th colspan="2">mgC</th><th>ppm</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="3">0-30 cm</td><td>a(+)</td><td>5,65</td><td>7,87</td><td>3,97</td><td>3,68</td><td>8,30</td><td>3,12</td><td>4,03</td></tr><tr><td>b(+)</td><td>5,80</td><td>10,16</td><td>6,79</td><td>5,22</td><td>9,85</td><td>4,49</td><td>4,70</td></tr><tr><td>c(+)</td><td>6,03</td><td>10,13</td><td>6,34</td><td>8,18</td><td>9,25</td><td>5,69</td><td>5,62</td></tr><tr><td rowspan="3">30-60 cm</td><td>a</td><td>5,25</td><td>5,49</td><td>3,91</td><td>0</td><td>7,58</td><td>2,38</td><td>0,21</td></tr><tr><td>b</td><td>5,30</td><td>7,08</td><td>4,40</td><td>1,72</td><td>8,10</td><td>2,86</td><td>1,38</td></tr><tr><td>c</td><td>5,80</td><td>7,95</td><td>5,60</td><td>7,54</td><td>7,98</td><td>3,61</td><td>5,58</td></tr></tbody><tfoot><tr><td colspan="4"></td><td colspan="2">Incubation à 25 °C</td><td colspan="3">Incubation à 35 °C</td></tr></tfoot></table>

M₁ : Minéralisation au cours de la première période d'incubation.

M₂ : Minéralisation au cours de la deuxième période d'incubation.

P : Phosphore assimilable.

(+) a : 50 g de sol (témoin).

b : 50 g de sol + 25 mg de phosphates naturels.

c : 50 g de sol + 100 mg de phosphates naturels.

Les échantillons de sol ont subi deux incubations d'une durée de trois semaines en maintenant l'humidité aux deux tiers de l'humidité équivalente ; ces deux périodes alternaient avec une période intermédiaire de dessiccation avec élimination des hydrosolubles. Le dégagement de CO₂ s'effectue par piégeage dans NaOH N/2 (CHONE et al., 1973 ; CHOU LIARAS, 1976 ; JACQUIN et CHOU LIARAS, 1976). La détermination de P assimilable, extractible dans NaHCO₃ (0,5 M, pH 8,5) a été réalisée selon la méthode de WATANABE et OLSEN (1965). Suivant le plan statistique nous avons réalisé huit répétitions et chaque expérience a été effectuée en double ; en outre, nous avions des témoins sans addition de phosphate.

## RÉSULTATS

### 1. Etude de l'influence d'apport de phosphates sur le rythme de minéralisation du carbone

L'adjonction de phosphates stimule l'activité biologique mais sans proportionnalité avec la dose

d'enrichissement (tableau 2), comme les taux de minéralisation journalière ne présentent pas de différence significative entre les horizons de surface (0-30 cm) et les horizons plus profonds (30-60 cm), aussi nous ne représenterons que les premiers dans la figure 1 ci-après.

La température d'incubation joue un rôle non négligeable ; en effet, la minéralisation est ralentie lorsque la température s'élève, comme le signalent HASHIMOTO et WAKEFIELD (1974), et ceci avec une différence beaucoup plus accusée lors de la deuxième période, toutefois on note une minéralisation explosive plus élevée à 35 °C les deux premiers jours.

### 2. Interaction entre adjonction de phosphates naturels et libération de phosphore assimilable

Statistiquement significative, l'augmentation de phosphore assimilable présente une amplitude non négligeable comme en témoignent le tableau 2 et
la figure 2. Bien entendu, plus la dose de phosphates naturels ajoutés est importante, plus on constate une libération de phosphore soluble dans le réactif d'extraction.

Il faut cependant noter que dans les horizons profonds, malgré une teneur voisine en carbone de

l'horizon superficiel, le sol témoin ne contient pas de phosphore assimilable ; ce fait est certainement lié à une différence qualitative dans la composition biochimique des réserves organiques ; pour des mêmes doses d'apports de phosphates naturels la libération de la forme assimilable est également plus

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>FIGURE N°1 : Influence d'un apport de phosphates sur le rythme de minéralisation journalière du carbone dans l'horizon 0-30 cm.</figcaption></figure>
faible en profondeur et ceci conformément aux hypothèses énoncées précédemment ; aussi, il aurait été intéressant d'entreprendre des investigations sur la

réactivité de la matière organique humifiée présente dans les différents horizons de ce sol.

De toute façon, on constate qu'une température de 35 °C freine la libération de formes assimilables lors d'adjonction de phosphates naturels.

## DISCUSSION ET CONCLUSION

Des expériences d'incubation à partir d'un sol enrichi en phosphates naturels permettent d'établir d'une façon significative les liaisons entre le degré d'assimilabilité des phosphates naturels mélangés à ce sol et l'évolution biochimique de celui-ci (fig. 2). Il nous est possible de constater que cette action est modulée par les températures d'incubation lorsque celles-ci augmentent de 25 à 35 °C ; cette corrélation entraîne généralement une légère diminution de la biodégradation du carbone préexistant. Par contre, l'adjonction de phosphates naturels stimule de façon significative la biotransformation de cette matière organique.

En ce qui concerne la solubilisation du phosphore à partir de phosphates naturels introduits dans le sol, il apparaît très nettement que la libération d'ions assimilables à partir d'un phosphate naturel originaire de la région d'Ioannina est corrélée à l'activité biologique du sol, certes dans ce travail il n'a pas été possible de mettre en évidence une corrélation étroite avec l'activité de la microflore comme l'avait effectué FARES (1976), mais nous avons démontré que l'utilisation de phosphore naturel dans les sols cultivés, serait largement conditionnée par la teneur, et surtout par les cinétiques d'évolution de la matière organique présente dans ces sols ; d'autre part nous constatons une diminution de la quantité de P assimilable lorsque la température passe de 25 à 35 °C ; cette diminution serait plus ample que l'abaissement de la minéralisation du carbone. Des recherches plus approfondies devraient être entreprises pour déterminer l'ambiance biophysicochimique des sols agricoles la plus favorable à une utilisation optimale des divers gisements de roches phosphatées.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 2. - Représentation graphique et comparative de minéralisation globale de CO<sub>2</sub> et de libération de phosphore assimilable au cours d'incubation in vitro.</figcaption></figure>
## RÉFÉRENCES

CARVALHO (P.C.T.), SALGATO (J.M.), SANTANA (E.P.D.E.), 1977. — Biotransformation of Araxa phosphate in soil supplied with different carbon sources. *Solo*, **69** (1), 30-34, ESALQ, Sao Paulo, Brazil.

CHIEN (S.H.), 1979. — Dissolution of phosphate rock in acids soils as influenced by nitrogen and potassium fertilizers. *Soil Sciences*, **127**, 6, 371-376.

CHONE (Th.), JACQUIN (F.), YAGHI (M.), 1973. — Emploi de ¹⁴C et ⁴⁵Ca comme éléments traceurs de l'humidification. *Bull. E.N.S.A.J.A.*, XV, 1-11, 69-83.

CHOULIARAS (N.), 1976. — Evolution de la matière organique dans une rendzine. Thèse de Docteur-Ingénieur, Université de Nancy.

FARES (F.), 1976. — Contribution à l'étude du phosphore associé à la matière organique des sols. Thèse Doct. Etat, I.N.P.L.-Nancy, 218 p.

HASHIMOTO (I.), WAKEFIELD (Z.T.), 1974. — Hydrolysis of pyrophosphate in soils; response to temperature and effect on heavy metal uptake by plants. *Soil Science*, vol. 118, 2, 90-94.

JACQUIN (F.), CHOULIARAS (N.), 1976. — Evolution de la

matière organique dans une rendzine et son interférence sur une classification génétique des humus. *Sc. du Sol*, Bull. A.F.E.S., **4**, 241-246.

JACQUIN (F.), SASPORTES (P.), 1968. — Dynamique du phosphore organique. Trans. (9th Intern. Congres.) *Soil Science*, II, 311-319.

NALIMOV (V.V.), CHERNOVA (N.A.), 1965. — Statisticeskije methody planirovanija extremalnykh experimenter. Moscow, Nauka.

MUNEVAR (F.), WOLLUM (A.G.), 1977. — Effects of the addition of phosphorus and inorganic nitrogen on carbon and nitrogen mineralization in Andepts from Colombia. *Soil Sc. Soc. of Amer. Journal*, **41** (3), 540-545.

SCHINDE (B.N.), SARANGAMATH (P.A.), PATNAIK (S.), 1978. — Phosphorus transformation from rock phosphates in acid soils and measures for increasing their efficiency for crowing rice. *Plant and soil*, **48**, 3, 449-459.

WATANABE (F.S.), OLSEN (S.R.), 1965. — Test of an ascorbic acid method for determining phosphorus in water and NaHCO₃ extracts. *Soil Science Soc. Amer. Proc.*, **29**, 677-678.