Etude pédologique

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Afin de mieux apprécier les besoins en eau des cultures, mais également la capacité du sol à assurer un bon développement végétatif des cultures envisagées et les capacités d'infiltration pour le dimensionnement des systèmes de récupération de l'eau, nous avons étudié certains paramètres pédologiques :

  • propriété chimiques : analyse du pH, besoin en chaux, dosage de la matière organique, du phosphore et de l'azote, CEC (Capacité d'Echange Cationique), salinité ;

  • texture du sol (granulométrie) qui joue sur les possibilités de rétention d'eau ;

  • structure et porosité, qui commandent la perméabilité du milieu ;

  • profondeur de sol accessible aux racines, et par suite Réserve Utile (RU) ;

Les échantillonnages de sol ont été effectué par des sondages à la tarière. Nous n'avons pas eu les moyens techniques de réaliser des fosses pour décrire les profiles (pas de pelle mécanique disponible sur l'île).

Localisation des échantillonages

Localisation des échantillonages

 

3.1 Analyse du pH

 

3.1.1 Protocole

Sur le terrain, à chaque échantillonnage, nous avons effectué une estimation rapide de pH à l’aide d’un indicateur coloré. Nous avons trouvé partout des sols acides au pH avoisinant les 4-5. Afin de préciser ces informations, nous avons utilisé le matériel du laboratoire de chimie du LMTG, à l’OMP. Nous avons effectué des mesures du pH sur 4 échantillons de sols (les n°1, 4, 9 et J, cf. plan ci-dessus). Nous avons choisi d’étudier ces échantillons car ils correspondent à peu près à un transect de la zone d’étude ; de plus, il nous a semblé intéressant d’étudier la qualité du sol sur lequel le jardin maraîcher était en place. Nous avons suivi le protocole suivant :

  • Dans un pilulier en verre, de forme haute, on met 1volume de sol pour 1 volume d’eau (1/3 du pilulier de sol et 1/3 d’eau distillée),

  • On agite une demi-heure ;

  • On mesure de pH sous agitation, à l’aide d’un pH-mètre étalonné avec des solutions tampons de pH 4 et 7 (car nous savions que le pH serait plutôt acide) ; entre chaque mesure on rince le pH-mètre à l’eau distillée

  • On ajoute ensuite dans le pilulier 1 volume de KCL 3N

  • On agite une demi-heure ;

  • On mesure le pH de la suspension à l’aide du même pH-mètre

Nos mesures ont été réalisées à une température de 22°C.

Mesure de pH à l'aide d'un pH mètre

Mesure de pH à l'aide d'un pH mètre

La mesure du pH après ajout de KCl permet d’estimer l’« acidité de réserve » du sol, c’est-à-dire le pH que peut avoir le sol à la suite de modification comme l’apport d’amendement, ou lors de fortes précipitations. En fait les ions K+ sur KCl vont prendre la place des ions H+ qui sont liés au complexe argilo-humique. Ainsi le « pH-KCl » permet d’avoir une idée du pH minimum, autrement dit de l’acidité maximum, du sol.

 

Les résultats sont résumés dans le tableau ci-dessous.

Echantillon

pH

pH KCl

Conductivité (microSiemens/cm²

1

4,8

4,08

932

4

5,36

4,53

18,3

9

4,74

3,85

145

J

5,02

3,94

40,8

 

3.1.2. Interprétation des résultats

Les sols de notre zone d’étude apparaissent très acide : tous en dessous d’un pH 5,4 ; or, en dessous d’un pH de 5,5 les plantes ont des difficultés à pousser : l’acidité engendre la mobilisation de l’Aluminium, et des problèmes d’absorption des éléments minéraux comme le phosphore.

 

La sensibilité des plantes à l’acidité est variable selon les espèces. Nous concernant :

  • Le chou, la laitue, l’oignon, craignent l’acidité, et vivent difficilement à pH inférieur à 6,8-6

  • L’aubergine, la carotte, la tomate ont une tolérance modérée, et supportent des pH jusqu’à 5,5

  • La patate douce et la pomme-de-terre sont très tolérantes et peuvent pousser jusqu’à pH 5.

Afin d’améliorer les conditions de culture il va donc falloir rehausser le pH du sol.

 

3.1.3. Proposition de remédiation par l’apport de coquilles de coques

L’acidité du sol peut être corrigée par l’apport de calcium qui a un rôle de tampon. En général, on utilise la chaux. Mais dans notre cas, nous ne trouvons pas de chaux sur l’île, par contre de nombreuses coquilles de coquillages sont disponibles. Ces coquilles de coques sont composées de CaCO3, donc en les broyant après les avoir laissé rincées par la pluie lors des moussons, leur apport au sol permettrai d’augmenter le pH.

Nous avons donc réalisée une étude des besoins en calcium du sol afin d’estimer la quantité de coques qu’il nous faudrait apporter au sol.

 

 

3.2 Étude des besoins en calcium

 

3.2.1. Protocole

Nous avons effectué cette analyse sur les même échantillons que ceux de l’analyse de pH (4, 9, J), en éliminant l’échantillon 1 car il est beaucoup trop salé pour implanter une culture. Nous avons utilisé les laboratoires de travaux pratiques de l’ENSAT. Le protocole suivi était le suivant :

  • Dans un pilulier forme haute, on met 10 g de sol, 21 mL d'eau distillée et 4 mL d'eau de chaux;

  • Dans un autre pilulier forme haute, on met 10 g de sol, 17 mL d'eau distillée, et 8 mL d'eau de chaux;

  • On agite une demi-heure, et pendant ce temps, on titre l'eau de chaux utilisée.

  • On mesure les pH des suspensions.

(pour le titrage de l'eau de chaux, on introduit successivement dans une fiole conique de 100 mL : 10 mL d'HCl 0,1N; 10 mL d'eau de chaux et quelques gouttes de l'indicateur coloré rouge de méthyle. On titre par la soude 0,1 N jusqu'au virage au jaune franc)

 

Une fois les mesures effectuées, on trace le graph pH = f(quantité d’eau de chaux), avec les trois points expérimentaux. On peut ensuite calculer la quantité de chaux éteinte Ca(OH)2 nécessaire pour remonter le pH du sol d'une unité. On obtient les résultats en T/ha. A partir de là on peut calculer la quantité de calcaire correspondante, et donc la quantité de coquillages à apporter.

 

échantillon

quantité de chaux (N)

pH mesuré

4

0

5,36

2

5,43

4

5,99

9

0

4,74

2

5,03

4

6,07

J

0

5,02

2

6,45

4

7,56

 

La quantité de chaux est exprimée ici en N

 

3.2.2 Interprétation des résultats

D’après le graphique ci-dessus, on peut voir que les pH des sols réagissent plus ou moins à l’ajout de chaux : le sol J est bien plus réactif, cela peut être du au fait qu’il ai été travaillé et qu’on lui ai apporté un peu de matière organique, car c’est le sol du jardin maraîcher en place. Toutefois, les quantités de chaux à ajouter sont très importantes pour augmenter le pH d’une unité. Par exemple, pour le sol « J », afin d’augmenter le pH de 10g de sol d’une unité, il faut ajouter 2,6 mL de chaux à 0,5 N, soit 96,2 g de chaux (la masse molaire de la chaux, Ca(OH)2 étant de 74 g/mol). Ainsi pour 10 g de sol il faut 96,2 g de chaux, or sur un hectare, et sur une profondeur de 20 cm, il y a 3,2t de sol (en prenant pour densité la densité moyenne des sable, i.e. 1,6). Donc il faudrait apporter : 3,2 x 9,6 = 30,7 t de chaux/ha, soit pour notre jardin d’un demi hectare environ 15,4 t de chaux, et encore, ce résultat est valable pour le sol « J », si nous mettons le jardin en « 4 » il faudrait d’autant plus de chaux que ce sol est bien moins réactif…

 

Admettons qu’avec un apport de m.o., par les crottins de chèvre et cheval, comme dans le cas du jardin en place, nous pouvons obtenir à peu près la même qualité de sol. Il nous faudrait donc trouver plus de 15 t de chaux, ce qui parait difficile étant donné qu’il n’y en a pas sur l’île et qu’il faudrait les transporter en pirogue… Mais dans la chaux, c’est en fait le calcaire qui nous intéresse. La chaux éteinte (i.e. hydratée) a pour formule Ca(OH)2, donc dans 15,4 t de chaux il y a 8,3 t de Ca. Il nous faut donc trouver 8,3 t de calcium. Les coquilles des coquillages sont constitué de carbonates, de formule CaCO3 (M(CaCO3) = 102 g/mol). Donc 8.3t de Ca représentent 21,2 t de coquillage !!! Cet apport ne pourrait certainement pas se faire d’une seule fois, mais des coquilles broyées pourraient être apportée au sol régulièrement, à chaque travail du sol. Si chacun s’occupe de sa parcelle, il faudrait 424 kg par parcelle de 100 m². Le site où les coquilles de coquillage sont entreposées est assez loin de notre zone d’étude, les agriculteurs devraient aller chercher leurs coquilles en charrette. En les broyant sur place et en faisant des sacs de 50 kg, il suffirait de 2 aller-retours en charrette pour apporter la dose nécessaire de Ca à leur parcelle. Reste à savoir si les stocks de coquille sont assez importants… Quoi qu’il en soit, si il n’y a pas assez de coquilles sur l’île, il y en a en quantité dans les villes voisines sur le continent.

 

 

3.3 Analyse de la conductivité

 

3.3.1. Protocole

Nous avons mesuré la conductivité électrique des mêmes échantillons (1, 4, 9 et J), toujours au laboratoire du LMTG. Le protocole suivi était le suivant :

  • Dans le même pilulier que ceux utilisé pour le pH, et avant l’ajout de KCl, i.e. avec 1 volume de sol et 1 volume d’eau distillée, après agitation d’une demi-heure, on mesure la conductivité de la solution à l’aide d’un conductimètre (rincé entre chaque mesure).

La connaissance de la conductivité permet de connaître la concentration en sels solubles par l’intermédiaire de la contribution de toutes les espèces ioniques présentes. La « salinité » est définie comme la quantité de sels minéraux qui se trouvent dissous dans la solution du sol. Plus la teneur en sels d’une solution est élevée, plus le courant électrique passe facilement, et donc plus la conductivité est élevée.

 

Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous :

Echantillon Conductivité (microSiemens/cm²) Equivalent en quantité de sel (g/kg) Appréciation
1 932 1,48 faible
4 18,3 négligeable très faible
9 145 négligeable très faible
J 40,8 négligeable très faible

 

3.3.2. Interprétation des résultats

L’excès de salinité conduit, lorsqu’il est modéré, à un rabougrissement de la plante et à une diminution de la grosseur des fruits. En cas de très forte salinité on observe des flétrissements, suivis de nécrose et de la mort de la plante. La salinité n’est donc pas un critère à négliger.

La sensibilité des plantes à la salinité est variable. Dans notre cas, nous avons le chou qui est plutôt résistant (tolérance aux sels en CE 25°C entre 10 000 et 12 000 microSiemens/cm², selon la texture du sol), et la tomate, la laitue, la pomme-de-terre, l’oignon, la carotte qui sont « moyennement résistantes » (4 000 à 10 000 microSiemens/cm).

En conclusion, nous pouvons cultiver des cultures maraîchères sur nos parcelles, en évitant la zone proche de l'échantillon 1.

 

3.4 Analyse texturale

Nous n'avons pas pu effectuer d'analyse granulométrique par tamisage, par défaut de temps et de disponibilité des laboratoires. Nous avons donc demandé à Madame Maritxu Guiresse, maître de conférences en pédologie, de nous aider à analyser la texture des échantillons au toucher et à la vue. Les résultats ont donné pour tous nos échantillons des sols très sableux ( i.e. taille des grains comprise entre 50 µm et 2 mm), et de sable plutôt grossier avec un peu de limons, et très peu de matière organique; ce dernier paramètre variant quelque peut selon les échantillons. La texture sableuse a pour propriétés de rendre le sol bien aéré, facile à travailler, pauvre en réserve d'eau, pauvre en éléments nutritifs, et de faible capacité d'échange anionique et cationique.

Cette texture de sol est idéale pour la culture des carottes, mais un apport de matière organique est recommandé pour les autres cultures.

D’autre part, la texture sableuse a pour inconvénient d’être très poreuse, ainsi l’eau apportée s’infiltre rapidement en profondeur, et n’est plus accessible aux racines. Il faut donc faire attention lors de l’irrigation à ne pas apporter trop d’eau d’un coup, car cela serait inutile et donc représenterait un gaspillage d’eau : la meilleur solution est d’utiliser un système de goutte à goutte, où l’eau est apportée très lentement, et les racines des plantes ont le temps de capter cette eau. Ce système est très perfectionné dans les pays développés, mais il peut également être mis en place d’une manière simple : en utilisant un réservoir ou des bouteilles d’eau percées de petits trous.

 

 

3.5 Analyse de la couleur

La description de la couleur du sol peut fournir des informations sur la teneur en matière organique, et la teneur relative en certains éléments, comme le fer. Plus le sol est foncé, plus il contient de m.o. Nous avons étudié la couleur des sols à l'aide de la charte Munsell®. Le nuancier de Munsell® est un référentiel international des couleurs, dont une charte pour les sols existe. Il permet de définir trois critères : la teinte de base (Hue), la clarté (value), la saturation (chroma).

Nos sols appartiennent tous à la catégorie de teinte de base 10 YR : Jaune-rouge. Les résultats pour chaque échantillon sont donnés dans le tableau ci-dessous :

 

échantillon

1

2

3

4

5

6

7

8

9

J

10 Y/R

6/3

5/3

4/6

6/6

4/6

6/6

5/6

6/3

4/6

4/

Ils sont pauvres en matière organique.

 

 

3.6 « Irrigabilité du sol »

Pour déterminer si un sol est irrigable, il faut connaître le sol, l’eau et la tolérance des plantes aux sels.

Nous avons donc étudié les caractéristiques du sol, et notamment sa texture et sa teneur en matière organique et en sels.

Ainsi, en combinant les résultats trouvés, on peut dire que pour la majorité de nos cultures, tomate, la laitue, la pomme de terre, l’oignon, et la carotte, qui sont « moyennement résistantes », sur un sol sableux, la limite supérieure de la CE 25°C de l’eau d’irrigation est 6500 microSiemens/cm². Ce résultat est plutôt rassurant, car il est peu probable que la conductivité de notre eau dépasse cette valeur.

RQ : Le sol peut être paillé pour limiter l’évaporation.