REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITÉ EL HADJ LAKHDAR - BATNA – INSTITUT DES SCIENCES VETERINAIRES ET DES SCIENCES AGRONOMIQUES THESE Présentée en vue de l’obtention du diplôme de : MAGISTER EN AGRONOMIE OPTION : PÉDOLOGIE Par : M r BENSMAINE BOUBAKER THEME TRANSFORMATION DE L’AZOTE EN CONDITIONS SALINES ET SODIQUES Soutenue le :…………………..devant le jury d’examen composé de : M r BENSAAD. A. MCA. Université Batna Président M r HALITIM. A. Prof. Université Batna Rapporteur M r BENSAID. R. Prof. Université Skikda Examinateur M r YAHIAOUI. A. MCA. Université Batna Examinateur Année Universitaire : 2012-2013
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE UNIVERSITÉ EL HADJ LAKHDAR
- BATNA – INSTITUT DES SCIENCES VETERINAIRES ET DES
SCIENCES AGRONOMIQUES
THESE Présentée en vue de l’obtention du diplôme de :
MAGISTER EN AGRONOMIE
OPTION : PÉDOLOGIE
Par : Mr BENSMAINE BOUBAKER
THEME
TRANSFORMATION DE L’AZOTE EN CONDITIONS SALINES ET SODIQUES
Soutenue le :…………………..devant le jury d’examen composé de : Mr BENSAAD. A. MCA. Université Batna Président
Mr HALITIM. A. Prof. Université Batna Rapporteur
Mr BENSAID. R. Prof. Université Skikda Examinateur
Mr YAHIAOUI. A. MCA. Université Batna Examinateur
Année Universitaire : 2012-2013
Remerciements
Au terme de ce travail, je remercie tout d’abord, Dieu le tout
puissant du destin dont il m’a réservé et de m’avoir aidé à
achever ce travail.
Je tiens à exprimer ma gratitude à Mr Halitim A., Professeur à
l’université de Batna qui est à l’origine de la présente étude et
qui a bien voulu m’orienter et diriger ce travail qu’il trouve ici
mes respects les plus profonds.
Ma plus grande reconnaissance s’adresse à :
Mr Bensaad A., Maitre de conférences à l’université de Batna,
qui me fait l’honneur de présider le jury.
Mr Bensaid R., Professeur à l’université de Skikda et Mr
Yahiaoui A., Maitre de conférences à l’université de Batna, qui
m’ont bien honoré d’examiner le présent travail.
Mon frère Ammar, pour son assistance à la fois morale et
matérielle très marquée.
Mes cousins Abdelbaki et Youcef, pour leurs encouragements et
soutien moral incessants.
Mes amis Laalmi et Belkacem, pour l’aide qu’ils m’ont accordée.
A toute personne m’ayant, de loin ou de près, aidée à
l’aboutissement de cette thèse.
Dédicaces -A la mémoire de mon cher regretté père, que Dieu protège
son âme et lui accorde sa clémence. .
-A ma très chère mère.
-A : mon frère et mes sœurs et leurs petites familles.
-A mon épouse.
-A mes enfants :Haydar, Wail, Raounak, Aya et ma nièce Wafa.
-A mes aimé(e)s proches et mes amis et à tous ceux qui me sont cher(e)s.
Je dédie ce modeste travail.
Bensmaine B.
SOMMAIRE
Introduction 01
PREMIERE PARTIE
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
PREMIER CHAPITRE
L’AZOTE DANS LE SOL
1/ Définition…………………………………………………………………………………. 04
2/ Importance de l’azote…………………………………………………………………….. 04
3/ Distribution de l’azote dans le sol………………………………………………………… 04
4/ Formes et teneurs du sol en azote…………………………………………………………. 04
Des précautions peuvent limiter la dénitrification (Dommergue et Mangenot, 1970 ;
Duthil, 1973 et Morel, 1996) :
-Apport d’engrais sous forme ammoniacal et non nitrique.
-Le contrôle de la dénitrification par adjonction d’inhibiteurs.
-Le fractionnement des apports des matières organiques fraiches.
-Favoriser la bonne aération du sol.
5-7/ Les pertes d’azote uréique dans le sol
L’azote ammoniacal issu de l’hydrolyse de l’urée, retenu par le complexe
argilo-humique du sol ou transformé en nitrates est peu mobile et par conséquent
peu polluant. L’assimilation des nitrates et de l’ammonium est souvent de règle.
Une grande partie de nitrates absorbe se voit réduite en ammonium dans les
racines ou dans les feuilles pour entrer dans les synthèses des acides aminés et des
protéines.
Les légumineuses sont colonialisées par des bactéries fixatrices d’azote
moléculaire celle-ci transforment N2 en NH3, utilisé pour les besoins azotés des
plantes (Morot-Gaudry, 1997). La partie de l’azote provenant des fertilisants, non
utilisé par les plantes, peut être a son tour organisée par les microorganismes
(Stengel et Gelin, 1998).
Deuxième chapitre------------------------------------------------ Evolution de l’urée dans le sol
- 36 -
6/ PHENOMENES ACCESSOIRES LIES A L’EVOLUTION DE L’UREE
Soubier et al. (1955), dans des recherches consacrées à la dynamique de l’urée
dans le sol, ont fait les constations suivantes:
* Si l’on ne récupère pas toujours entièrement à l’analyse l’azote ammoniacal
formé au cours de l’hydrolyse, cela tient à la fixation provisoire d’ammonium sous
une forme difficilement échangeable.
* Les transformations de l’urée dans le sol ne donne lieu, que tout à fait
exceptionnellement, à des pertes d’azote anormales, supérieures à celles des autres
engrais.
-Un déficit azoté du bilan en cours de nitrification de faible importance atteint
l’urée.
- Dans certaines terres, un déficit azoté apparent au cours de l’ammonisation affecte
l’azote ammoniacal uréique. Cet ammonium fixe sous forme non échangeable
nitrifie ultérieurement, complètement dans la plupart des cas.
- Aucun constatation de perte d’azote gazeux par réaction entre l’urée et l’acide
nitreux. Cette réaction supposerait d’ailleurs un contact prolonge de ces deux
formes d’azote, ce qui doit être tout à fait exceptionnel, étant donne la rapidité
d’hydrolyse de l’urée.
- Comme pour d’autres engrais ammoniacaux, il peut se produire des pertes d’azote
par volatilisation d’ammoniac dans les sols pauvres en colloïdes quand le pH y
devient basique. Si l’urée y réalisait son hydrolyse à la surface en milieu soumis à la
dessiccation, les pertes pourraient être importantes.
*Les essais en plein champ ont montre que l’urée appliquée à l’époque convenable
avait une efficacité égale à celle des autres engrais azotes adaptés à la situation et
appliques à la même époque. Dans le cas du riz l’importance du mode de placement
de l’engrais dans le sol est soulignée.
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
- 37 -
1/ INTRODUCTION
Les sols salés appelés aussi sols halomorphes ou sols salsodiques, ils
représentent un important pourcentage de la surface totale du globe et sont
caractérisés par leur teneur élevée en sels solubles plus solubles que le gypse
dans l’ensemble ou dans une partie du profil ou par la dégradation de la
structure de l’un de leurs horizons ou de tout leur ensemble sous l’influence de
l’un des ions provenant de ces sels, en particulier du sodium.
Le phénomène de salinisation des sols touche d’abord les régions sèches
(arides et semi arides et méditerranéennes) (Cherbuy, 1991). Il correspond à
l’accumulation excessive des sels très solubles (chlorures, sulfates, carbonates de
sodium ou de magnésium) dans la partie superficielle des sols ce qui se traduit par
une diminution de leur fertilité (Stengel et Gelin, 1998).
La présence de ces sels dans la solution du sol et l’apparition d’une structure
dégradée, diffuse et d’une compacité excessive, ont une influence sur la
végétation, qui généralement se spécialise et dont la croissance diminue,
irrégulièrement, dans le temps et dans l’espace; elle peut même disparaitre,
laissant place à un sol nu ou parfois recouvert d’une simple voile organique. Ce sol
nu présente souvent en saison sèche en surface des lamelles peu épaisses, plus ou
moins durcies, recouvrant un horizon poudreux de pseudo sable, toujours mêlé de
cristaux de sels. Ailleurs, il peut être recouvert d’efflorescences cristallines
blanches ou grises ou d’une croûte saline, ou de produits noires, humiques mélis
de cristaux de carbonate de soude. Ailleurs encore il peut rester toujours humide,
même en saison sèche, par suite de sa richesse en sels hygroscopiques (Aubert,
1967).
La salinité constitue pour les zones arides et semi arides un handicap pour le
développement agronomique et socio- économique. Les sels se sont accumulés au
point où rien ne peut croître et la terre a été abandonnée (Hadas, 1965) in
Armitage (1986). Ils posent des obstacles qui ont été reconnus comme un
problème depuis des milliers d’années, dans les régions arides et semi arides par
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
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l’insuffisance de pluies pour le lessivage des sels au delà des zones racinaires
(Miller et Donahue, 1995) in Armitage (1986).
Les facteurs de la formation des sols salés sont nombreux, on cite :
température, niveau des précipitations, absence du drainage, composition de la
roche mère. Il y a d’autres facteurs qui sont induits par l’homme : une sur
utilisation de l’eau salée dans l’irrigation, les amendements excessifs (Salim et
Tessier, 1998).
2/ LA SALINISATION DES SOLS PROBLEME A L’ECHELLE DU
GLOBE :
La salinisation des sols réduit déjà, ou menace à court terme une partie non
négligeable des superficies cultivables du globe terrestre. Ce phénomène de
salinisation des sols touche d’abord les régions arides, mais on peut l’observer
dans tous les continents, dans toutes les ceintures climatiques du globe.
L’origine des sels est la décomposition des roches ignées et activités des
volcans (Halitim, 1984) les ions sont libérés par des processus tels que :
- L’hydratation (ETP élevée).
- L’hydrolyse dans le cas de lessivage ou de système de drainage.
- L’oxydation et la réduction et echange.
Selon (Yaron, 1973) in Armitage (1986) ; plus de 200 Millions d’ha de terres
irriguées dans le monde sont touchées par la salinité. ).. Il est vrai que le sol
renferme naturellement une quantité plus ou moins grande de sels solubles et ce
n’est que lorsque la concentration atteint un niveau qui nuit à la croissance des
plantes que l’on peut parler de salinisation. Cela revient de dire que l’on définit la
salinité des sols en fonction des degrés de la tolérance des plantes.
La salinisation des terres agricoles est due (F.A.O, 1984) soit :
-A l’eau d’irrigation saumâtre.
-A la nappe aquifère côtière dont l’eau est prélevée pour l’irrigation.
-A une nappe phréatique dont l’origine est une mère quaternaire fossile (albienne).
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
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Le risque de voir de nouvelles terres perdues par salinisation s’est fortement
accru depuis 20 ans par suite de très fort développement de l’irrigation. Les
superficies irriguées ont été multipliées par quatre depuis 1949, pour atteindre
aujourd’hui plus de 270 millions d’hectares (Rouahna, 2007).
Ces sols ont une grande extension dans les pays du Maghreb, sous les effets :
-Des conditions arides ou semi arides d’une grande partie de cette région où les
possibilités d’évaporation sont considérables et les précipitations pluviales sont
limitées;
-De la présence fréquente de dépôts géologiques salifères, par exemple du Trias,
du Miocène, du Pliocène ou même du Quaternaire... et de nappes phréatiques ou
artésiennes salées;
-Des variations climatiques et phénomènes de sédimentation, au cours des temps
quaternaires.
3/ GENERALITES SUR LA SALINITE ET LA SODICITE DES SOLS
On parlera en général de sol salé lorsque la concentration en sels des solutions
dépasse 0.5 g/l, Cette concentration est le plus souvent mesurées par la
conductivité électrique (CE) de la solution du sol saturé exprimée en milli-
mhos/cm ou actuellement en déci siemens/m (Robert, 1996 in Rouahna, 2007).
D’après Cherbuy (1991) la salinisation d’un milieu implique la présence d’une
source de sels qui peut être soit un matériau géologique, soit l’eau de mer, soit une
nappe phréatique salée par héritage, soit l’eau d’irrigation.
En étudiant le système eau /sol, Job et Hachicha (1992) expliquent que les
mesures de la salinité du sol se font par prélèvement d’échantillons et analyse au
laboratoire. Ainsi après avoir obtenu la conductivité de l’extrait de saturation du
sol qui est la référence (USSL. 1954), la variable choisie étant la conductivité
apparente globale du sol intégré entre 0-2m de profondeur et en utilisant un
conductimètre électromagnétique (Jonc et al., 1979 in Lalmi , 2009), représentée
par deux descripteurs :
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
- 40 -
C.E: représente la teneur en sel.
P: représente l’allure du profil salin.
Le principe déduit est le suivant :
Un sol sous irrigation aura une valeur de la CE assez faible et une valeur de P
inferieure à 1 ; alors qu’un sol dans lequel manifeste des remontées capillaires par
suite d’abandon des champs cultivés ou par mauvaise gestion de l’eau, irrigation
non contrôlée ,labour profond inexistant, le manque de système de drainage aura
une CE plus élevée pour une valeur de P supérieure à1.
Sachant que la variable C.E dépend de l’humidité volumique, de la porosité du
sol et de la nature des argiles (Neill, 1980 in Lalmi , 2009); Job et al, (1987), ont
montré que le comportement électromagnétique des sols calcaires des régions
arides méditerranéennes est indépendant de leur teneur en gypse et se divisent en
trois classes de comportement suivant les textures : sableuse, équilibrée et limono
argileuse ou plus fins (Lalmi, 2009).
4/ PRINCIPALES ORIGINES DE LA SALINITE
Plusieurs sources peuvent être à l’origine d’accumulation de sels dans les sols
(Stengel et Gelin, 1998) :
4-1/ L’océan
Par l’intermédiaire de l’atmosphère, qui peut véhiculer des sels dissous dans
l’eau de pluie, mais surtout de très fines particules hygroscopiques sous forme
d’aérosols.
4-2/ La lithosphère
Du fait de l’altération des roches constituant les îles océaniques ou la croûte
continentale.
4-3/ L’altération des minéraux
Est la source naturelle dominante (Calvet, 2003). Leur intensité est maximum
lorsque le drainage permet de renouveler les solutions d’attaque et d’évacuer les
produits dissous (Bourrier et Lelong, 1994 in Lalmi, 2009).
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
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4-4/ Les sels fossiles
C’est l’origine principale des phénomènes de salinisation primaire observée à
travers le globe.
Il s’agit soit de roches évaporitiques , soit des solutions du sol salées
emprisonnées dans des sédiments d’origine marine (Stengel et Gelin, 1998).
5/ QUELQUES EFFECTS DES SELS DANS LE SOL
5-1/ L’effet sur la structure du sol
Les cations sodium tendent à provoquer la destruction de la structure en
favorisant la dispersion des colloïdes minéraux. D’une façon générale, la
dispersion dépend de deux facteurs.
1- La quantité de cations Na+ adsorbés.
2- (ESP) dont l’augmentation favorise la dispersion.
5-2/ L’effet sur les plantes
Les grandes concentrations en sels dissous dans la solution du sol ont des
effets indirects sur les végétaux par leur action sur la structure du sol et la
circulation des fluides et de l’oxygène dans ce sol. Elles ont par conséquent des
effets directs sur la croissance et le développement des plantes.
Les effets néfastes des sels sur les végétaux ont plusieurs causes dont aucune
ne semble être dominante :
- La pression osmotique élevée de la solution du sol qui limite la biodisponibilité
de l’eau.
- La pression osmotique intracellulaire élevée due à l’absorption des sels et qui
aurait des effets inhibiteurs sur la croissance.
- La toxicité propre de certains éléments chimiques liée à leur quantité excessive,
comme le bore et surtout l’anion chlore (Calvet, 2003).
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
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6/ LES PARAMETRES CARACTERISANT LES SOLS SALES
6-1/ La conductivité électrique (CE)
La présence d’ions en solution est à l’origine d’une conductivité électrique ;
c’est pourquoi cette propriété est utilisée pour caractériser les sols. Plus la quantité
des sels dissous est grande et plus la CE de la pâte saturée est élevée (Calvet,
2003) généralement la CE s’exprime en dS /m.
La salinité peut s’exprimer en g/l de NaCl en utilisant la formule approchée :
1 mmhos / cm = (58.12)/100g / l de NaCl.
6-2/ Le sodium adsorbé (SAR)
La sodicité d’une eau est la propriété de cette eau à modifier le pourcentage
des cations échangeables et notamment d’augmenter le pourcentage de Na+ quand
elle est mise en contact prolongé avec le sol (GAPON in CHERBUY,1991)
montre une relation entre le taux de Na+ échangeable d’un sol en équilibre avec sa
solution saline et le taux de Na+ de cette solution, cette relation dépend de
l’expression :
SAR= Na+ [(Ca + Mg) 2]0,5
6-3/ Le pourcentage de sodium échangeable (ESP)
Il représente le pourcentage de sodium présent sur le complexe d’échange :
ESP = Na (meq /100g) ×100 CEC (meq / 100g)
La sodisation du sol
Le pourcentage du sodium échangeable ESP peut être estimé à partir de la
composition de l’eau d’irrigation et de la concentration totale des solutés du sol
sous la condensation moyenne du champ. Pour l’évaluation de la sodisation, on
procède de la même manière que pour la salinisation, en utilisant les facteurs
suivants : le sol, la topographie et l’activité humaine.
Selon la FAO, (1984) ; la meilleure méthode pour surveiller l’alcalinisation,
consiste à déterminer au laboratoire le pourcentage du sodium échangeable (ESP)
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
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de l’échantillon du sol et pour estimer le risque de l’alcanisation on détermine le
taux d’absorption de sodium (SAR) de l’eau d’irrigation.
Une autre méthode utilisée, s’énonce comme l’indiquer l’abaque de Richards
(1954) ci-après:
Abaque permettant de calculer le SAR de l'eau d'irrigation et d'estimer la valeur
correspondante de l'ESP d'un sol en équilibre avec l'eau (Richards ,1954)
Troisième chapitre ------------------------------------------------------------------Les sols salés
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7/ MISE EN VALEUR DES SOLS SALES
Indépendamment du facteur économique qui doit nécessairement être pris en
compte, la mise en valeur des sols salés va dépendre des processus physico-
chimiques qui les affectent. Une bonne utilisation agricole des sols salés nécessite:
- L’élimination des sels en excès (lixiviation) et la suppression de la source de
sodium (drainage de la nappe salée), ( Rouahna, 2007).
- L’utilisation des cultures résistantes à la salinité (des variétés fourragères, céréalières).
- L’application des amendements à base de Ca+2 échangeable. - Des pratiques culturales particulières : défoncement, ratissage des sels en surface.
Quatrième chapitre-------------------- Influence des sels sur la minéralisation de l’azote dans le sol
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1/ GENERALITES
Le sol est un mélange de substances minérales et organiques. Cette dernière
faction résulte de la décomposition des résidus végétaux et animaux sous l’action
de multiples éléments biologiques (la biodégradation).
L’azote dans le sol est soumis à plusieurs processus tels que : l’immobilisation,
la rétrogradation, la volatilisation, la dénitrification et la minéralisation. Les sels
agissent sur les propriétés physiques et physico-chimiques du sol, qui deviennent
très défavorables à la prolifération des germes, d’où la perturbation des processus
microbiologiques vitaux .Dont la nitrification est la plus sensible aux sels présents
dans le sol.
Selon Dommergue et Mangenot (1970) : les sols salés constituent pour de
nombreux micro-organismes telluriques un milieu défavorable sous l’effet:
-Des ions toxiques, en excès (Na+, Cl-, etc.….) ;
-Du pH parfois très basique ;
-De la structure asphyxiante ;
-De la tension osmotique élevée
2/ Les sels et la minéralisation de l’azote dans le sol
L’activité microbienne dans les sols joue un rôle important dans la
décomposition de la matière organique et dans les cycles biogéochimiques du
carbone, de l’azote du phosphore, et du soufre etc.
D’après Laura (1976), l’addition des sels provoquait une baisse de l’activité
microbienne. C’est un facteur qui empêche le bon déroulement de la biodégradation
de la matière organique par les micro-organismes du sol, surtout pour le processus
de la minéralisation de l’azote. Cette influence défavorable est due au fait que les
sels provoquent une asphyxie, une élévation du pH, la libération des ions toxiques
tels que les carbonates, les chlorures, les sulfates ; qui inhibent certaines étapes de
la minéralisation.
Quatrième chapitre-------------------- Influence des sels sur la minéralisation de l’azote dans le sol
- 46 -
La salinité affecte la nitrification que l’ammonification (Sindhou et Cornfield,
1967 ; Mac Clung et Frankenberger, 1987) qui semble une forme de valorisation
de l’ammoniac (NH3) selon Ali Hammoud et al (1980).
L’ammonification serait stimulée par la concentration de sel selon Singh et al.
(1969) alors que Laura (1974), fait apparaitre une sorte d’inhibition de
l’ammonification.
Par contre, les expériences faites par certains auteurs ont pu constates une
absence d’effets significatifs sur l ammonification de l’urée (Mac Clung et
Frankenberger, 1985).
Enfin, l’influence de la salinité sur les microorganismes dépend largement des
espèces anioniques et cationiques de sels dans le sol (Singh et al., 1969 ; Mac
Cormik et et Wolf,1980 et Agarwal et al.,1980) le NaCl est plus nocif que le
NaSO4. (Mac Clung et F Frankenberger, 1987), et inhibe d’avantage les activités
enzymatiques que le Ca cl2 et Na SO4, (Frankanberger et Bingham, 1982).
2-1/ Influence des sels de calcium et de magnésium sur la minéralisation
Selon Renault (1958), ces sels influencent positivement la minéralisation de
l’azote. Ils sont indispensables au processus de l’ammonification de l’azote du sol.
Car tous les micro-organismes (ammonifiants et nitrifiants) ont besoins du calcium
et du magnésium pour leur métabolisme cellulaire. Ils sont indispensables aussi à la
nitrification de l’azote à de faibles doses.
2-2/ Influence des sels du sodium sur la minéralisation
2-2-1/Influence des sels du sodium sur l’ammonification
L’ammonification est un processus qui se manifeste quel que soit les
conditions écologiques qui régissent un sol (Dommergue et Mangenot, 1970).
L’apport des sels sous forme de Na Cl, CaCl2, Na2So4, à des doses limitées ne
provoquent pas d’effets inhibiteurs sur le processus d’ammonification (pouvoir
halotolérence des germes ammonifiants).
Quatrième chapitre-------------------- Influence des sels sur la minéralisation de l’azote dans le sol
- 47 -
2-2-2/Influence des sels du sodium sur la nitrification
La nitrification est très sensible aux chlorures de sodium. Elle est
généralement inhibée des concentrations comprises entre 0.5 et 1% (Laura,
1976).les sels ont deux effets sur les micro-organismes :
-Aux faibles doses, ils stimulent leurs accroissements et leurs activités,
-Par contre à fortes concentrations, ils deviennent très toxiques
(Zoummanigui,1981).
Laura (1976) a noté qu’il y avait une inhibition totale de nitrification à un
niveau d’ESP égale à 92 quand le NaHCO3 est ajouté au sol. D’autre part, il est
connu qu’une forte alcalinité détruit les conditions physiques est physico-
chimiques et cause un déséquilibre nutritionnel dans le sol.
Parmi tous les processus biologiques, la nitrification est la plus sensible à la
salinité, son effet toxique est fonction de la nature du sel de sodium qui se classe
dans l’ordre suivant :
NaCl --------------- 0.02%
Na2Co3 --------------- 0.20%
Na2So4 --------------- 1.00%
Selon Johnson et Guinzi in Dommergue et Mangenot (1970), la toxicité du
NaCl est beaucoup plus importante que celle de Na2So4.
2-3/ Influence de l’alcalinité sur l’ammonification et la nitrification
L’augmentation de la concentration des sels provoque une élévation du pH.
Dans les sols, l’ammonification serait légèrement diminuée de façon moins
significative alors que la nitrification se produit lentement.
Les pH élevés inhibent l’activité des micro-organismes nitrifiants qui agissent
indirectement sur la nitrification en diminuant le substrat ammoniacal par
volatilisation de l’azote (Zoummanigui, 1981).
Quatrième chapitre-------------------- Influence des sels sur la minéralisation de l’azote dans le sol
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2-4/ Influence de la conductivité électrique sur l’ammonification et la
nitrification
La concentration en nitrate décroit avec l’augmentation de la conductivité
électrique (C.E), l’ammonification aurait subi sous l’effet de l’augmentation de la
C.E une diminution moins importante et moins marquée que celle de la
nitrification. D’autre part, la production de l’azote ammoniacal ne varie pas dans le
même sens que la conductivité électrique (Haimoud et al., 1980). La microflore
totale est sensible lorsque la conductivité électrique dépasse 60mS/cm
(Dommergues, 1962). Alors que l’inhibition de l’activité est constatée au moins de
22 mS/cm (Mac Brady, 1918). Bien qu’une diminution de l’activité
microbiologique totale du sol est observée, à des valeurs de salinités très
faibles «< 1% NaCl » (Sindho, 1967 et Laura, 1974).
Dès que la concentration en Na, surtout sous la forme échangeable atteint des
teneurs élevés, la nitrification est inhibée voir complètement bloquée (Gallali, 1980
in Zoummanigui, 1981).
3/ Influence des sels sur la microflore totale fongique
Les caractéristiques d’un sol salé constituent pour de nombreux germes un
milieu défavorable à leur prolifération et à leur synthèse cellulaire .la majeur partie
de ces organismes semble être sensible à une concentration élevée de sels dans le
sol.
Selon Hanin et al. (1970), la microflore fongique est la plus sensible vis-à-vis
de la salinité. Tandis que la résistance des bactéries aux sels varie d’une espèce à
une autre.
Toutes ces propriétés font qu’un milieu pareil devient défavorable aux germes
du sol en affectant la transformation biologique de l’azote en particulier la
nitrification et par conséquent réduit la disponibilité de la nutrition azotée des
végétaux.
Quatrième chapitre-------------------- Influence des sels sur la minéralisation de l’azote dans le sol
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Conclusion
En réalité, la surface du sol est constamment enrichie en feuilles mortes et
débris variés de végétaux ; les animaux vertébrés et invertébrés y ajoutent les
déchets de leur métabolisme. Les décomposeurs ont pour rôle essentiel de
minéraliser la matière morte synthétisée en humus.
Dans le sol, il existe une multitude incomparable de transformation
biochimique qui est rarement utilisée à son maximum du fait que les
microorganismes responsables ne sont pas suffisamment mobiles.
La microflore du sol formée en partie de bactéries et de champignons libèrent
des éléments tels que : l’azote, le carbone, le phosphore, le potassium, le soufre et
le magnésium sous formes assimilables.
Or, l’activité microbiologique est conditionnée par multiples facteurs
édaphiques. Les différents types de sels exercent sur les plantes des effets
physiologiques liés à la pression osmotique et à la concentration ionique des sels ;
entrainant un déséquilibre continu sur l’activité microbienne.
Une activité microbiologique faible, laisse voir une diminution de la population
microbienne, surtout les différentes formes de bactéries ammonifiantes et
nitrifiantes (Dallal et Halitim, 1992).
En effets, la salinité et la sodicité affectent négativement la minéralisation de
l’azote (surtout la nitrification) et les espèces microbiennes responsables, en
entrainant une diminution de l’activité microbienne, selon les concentrations des
cations, et dont les valeurs sont variables selon les auteurs.
Matériels et méthodes d’étude
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1/ MATERIELS D’ETUDE
1-1/ LE SOL
Le sol soumit à l’expérimentation est prélevé de la région de Afane situé à
25 km sur l’axe routier Batna Arris au niveau de l’embranchement menant dans
les trois directions : Arris-Bouhmar-Theniet el Abed, il est choisi pour sa très
faible salinité et la présence très réduite du calcaire (seulement en traces). Le
prélèvement est effectué sur une épaisseur allant de la surface à une profondeur
de 30cm, ce qui représente la couche hémi-organique dans laquelle se
manifeste généralement l’activité microbiologique intense.
Le sol prélevé est ensuite séché à l’air libre, broyé puis tamisé à 02 mm de
diamètre.
Les résultats analytiques du sol (tableau T1) montrent : une texture argilo-
sableuse, la densité apparente est égale à 1,5.
Sur le plan chimique et physico-chimique, le sol présente une capacité
d’échange cationique moyenne voisinant les 26 meq/100gr de sol, un taux
moyen de carbone de l’ordre de 1,39% et d’azote total de 0,21%.C’est un sol
non calcaire, le pH est basique avec un complexe adsorbant presque saturé,
essentiellement par le calcium (Ca++), c’est un sol brun calcique, avec une
charge saline soluble très faible (CE=0.29 mmhos/cm).
Les caractéristiques physico- chimique du sol sont présentées dans le
tableau T1.
Matériels et méthodes d’étude
- 51 -
Tableau T1 : Les caractéristiques physico-chimiques du sol soumis à
l’expérimentation.
LA GRANULOMETRIE en(%)
A 31,02
LF 08,70
LG 03,02
SF 16,95
SG 40,29
LES CARACTERISTIQUES
CHIMIQUES
(Les bases échangeables sont exprimées
en meq/100g de sol)
C (%) 01,39
N (%) 00,21
NH4+ (ppm) 40,61
NO3- (ppm) 59,98
MO (%) 02,39
C/N 06,62
Ca+2 18,98
Mg+2 04,88
Na+ 00,14
K+ 01,18
V en (%) 95,30
CEC en (meq/100g de sol) 26,42
pH [1/2,5] 08,05
CE [1/5] en (mmhos/cm) 00,29
CALCAIRE TOTAL en (%) 01,39
DENSITE APPARENTE 01,50
1.2/ L’ENGRAIS
L’urée [CO(NH2)2] est choisie comme engrais organique azoté pour cette
étude ; sa teneur en azote est de l’ordre de 46%, c’est le plus riche en azote
parmi les engrais azotés. Il permet d’étudier à la fois l’ammonification et la
nitrification. La biodisponibilité de l’azote exige la succession de ces deux
processus.
1.3/ LES SELS
Les sels utilises dans ce travail sont : le chlorure de sodium et le chlorure
de calcium en solution. Les concentrations des solutions salines sont
Matériels et méthodes d’étude
- 52 -
déterminées à partir des valeurs SAR et des concentrations salines. Ces sels
sont choisis pour leurs :
-Prédominance dans les sols sales et/ou sodiques.
-Solubilité très élevée.
-Anions communs.
Avec des effets considérés physiquement favorables pour le cation Ca++ et
défavorables pour le cation Na+.
2/ LA METHODE EXPERIMENTALE
Un dispositif expérimental a été mis en place au laboratoire pour suivre
l’évolution de la minéralisation de l’azote sous l’influence des sels pendant une
période de temps donnée et sous certaines conditions bien déterminées.
L’objectif est de connaitre la quantité d’azote minéral produite dans le sol,
soumis à l’expérimentation et de déterminer la minéralisation fourni par l’urée
appliquée. Le dispositif expérimental utilisé est la méthode d’incubation
(Baize, 1996), qui consiste à isoler les échantillons des autres flux (en
particulier, des apports par les pluies, de la lixiviation et du prélèvement par la
végétation).
Cette technique a pour principe de déterminer la quantité d’azote
minéralisée sous l’action de la microflore dans un échantillon du sol incubé au
laboratoire, selon la méthode de Drouineau et Gouny in Bonneau et Souchier
(1979).
2.1/ PREPARATION DES TRAITEMENTS
2.1.1/ TRAITEMENT DES ECHANTILLONS AVEC DU SEL
On prend 30g de terre fine et on y ajoute différentes solutions salines, dont
les concentrations sont rapportées dans le tableau T2.
Matériels et méthodes d’étude
- 53 -
Tableau T2 : concentration des solutions salines utilisées dans la préparation
des échantillons.
SAR
Concentrations des
solutions salines
(mole/m3)
Quantités NaCl
(g/l)
Quantités
CaCl2,2H2O (g/l)
0 3.1 00.0000 00.4557
200 00.0000 29.3040
5 3.1 00.1632 00.0454
200 03.4800 20.5854
15 3.1 00.1755 00.0058
200 07.4880 10.5400
45 3.1 00.1816 00.0007
200 10.0000 02.1377
Les volumes de solutions salines sont de 250 ml, trois fois et on effectue
à chaque fois une agitation et une centrifugation. Une fois les échantillons
préparés, ils sont mis à sécher à l’air libre.
2.1.2/ LA FERTILISATION DES ECHANTILLONS PAR L’UREE
Après quoi ils(les échantillons traités avec les sels) sont broyés et tamisés à
2 mm de diamètre.
25 g sont alors placés dans une capsule auxquels on ajoute de l’engrais
azoté sous forme d’urée à raison de 500 ppm, ils sont ramenés au 2/3 de la
capacité de rétention et introduit dans une étuve à 25°C. Les traitements sont
répétés trois fois. La durée d’incubation est de 28 jours.
L’arrosage se fait tous les trois jours et le volume de H2O à ajouter est
déterminé par pesées.
2.2/ MESURES ET METHODES D’ANALYSES EFFECTUEES
A la fin de l’expérimentation et afin de pouvoir suivre l’évolution de la
transformation de l’azote par minéralisation dans les différents traitements, des
Matériels et méthodes d’étude
- 54 -
dosages de l’azote ammoniacal et nitrique ont été effectués aux : 3ème, 7ème,
14ème, 21ème et 28ème jour d’incubation.
- DOSAGE DE NH4+ et NO3
-
Par la méthode de Brouineau et Gouny in Bonneau et Souchier (1979). Elle
consiste à la fixation, puis le dosage de l’azote d’une partie aliquote prise à
partir d’ une suspension de 5g de sol et 50 ml de chlorure de potassium, après
distillation, par entraînement à la vapeur, NH4+ est piégé par l’acide borique en
présence du rouge de méthyle, on dose ensuite par l’acide sulfurique à 0.05 N.
Quant au dosage de la fraction nitrique, on ajoute 2g d’alliage de Dewarda
dans le matras pour réduire NO3- en NH4
+, qui sera par la suite dosé par
distillation comme déjà indiqué.
- CALCUL DE LA CAPACITE DE RETENTION
Par la technique de saturation d’un échantillon sol avec de l’eau et le laisser
ressuyer pendant 24 heures. La capacité de rétention est déterminée par la
différence des pesées de l’échantillon à l’état humide et à l’état sec à 105°C (
la méthode de Boyougos in Baize, 1996). Elle est exprimée en pourcent (%).
Capaci. de rétent. % =100 (Poids humide – Poids sec)/poids sec.
2.3/ Méthodes des analyses physiques et chimiques du sol utilisees
* Granulométrie : par la méthode internationale (la pipette de Robinson).
* La conductivité électrique (CE) en mmhos/cm: par conductimètre avec
un rapport sol/eau (1/5).
* La réaction du sol (pH):par pH-mètre avec un rapport sol/eau (1/2,5).
* Calcaire total(CaCO3) en % : par le calcimètre de Bernard.
* Bases échangeables en meq/100g de sol :
¤ Les cations (Na+ et k+) sont dosés par photomètre à flamme.
¤ Les cations (Ca++ et Mg++) sont doses par absorption atomique.
* Le carbone organique (CO) en % : par la méthode Anne.
Matériels et méthodes d’étude
- 55 -
La matière organique (MO) en % = CO . 1,72
* La capacité d’échange cationique(CEC) en meq/100g de sol par la
méthode de Metson.
* L’azote total(N) exprimé en % : par la méthode Kjeldhal in
AUBERT(1967), qui consiste à l’attaque à chaud de la matière organique en
utilisant l’acide sulfurique concentré en présence d’un catalyseur, par
entraînement de l’azote à la vapeur et piégé par l’acide borique puis titrage par
l’acide sulfurique (0,05N).
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 56 -
Effets de sels de chlorure de calcium et de chlorure de sodium sur la
minéralisation de l’urée
La minéralisation de l’azote issu de l’urée a été suivie le long de
l’expérimentation, pendant 28 jours d’incubation au laboratoire dans des
conditions expérimentales contrôlées :
-Une température autour de 28°c.
-Une humidité qui représente 2/3 de la capacité de rétention.
Les résultats de l’expérimentation sont présentés dans les tableaux
suivants:
Tableau A (NH4+, NO3
- et N-minéral)
Tableau B (NH4+, NO3
- et N-minéral)
S/Tableau A (NH4+ à 3,1 mole/m3)
S/Tableau A (NO3- à 3,1 mole/m3)
S/Tableau A ([NH4+ + NO3
-] à 3,1 mole/m3)
S/Tableau B (NH4+ à 200 mole/m3)
S/Tableau B (NO3- à 200 mole/m3)
S/Tableau B ([NH4+ + NO3
-] à 200 mole/m3)
Et représentés sur les figures suivantes :
Figure A (NH4+ à 3,1 mole/m3)
Figure A (NO3- à 3,1 mole/m3)
Figure A ([NH4+ + NO3
-] à 3,1 mole/m3)
Figure B (NH4+ à 200 mole/m3)
Figure B (NO3- à 200 mole/m3)
Figure B ([NH4+ + NO3
-] à 200 mole/m3)
Les valeurs sont exprimées en mg/1kg de sol (ppm).
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 57 -
Remarque:
Les valeurs obtenues suite aux processus de minéralisation de l’azote, dans
toutes les phases, représentent celles de l’azote en provenance de l’urée
uniquement (les quantités d’azote total du sol sont supposant nulles).Elles sont
résumées dans les tableaux ci-après: A (NH4+, NO3
- et N-minéral) et B (NH4+,
NO3- et N-minéral).
Le tableau A (NH4+, NO3
- et N-minéral) donne les quantités (ppm) et les taux
(%) des fractions minérales azotées (ammoniacales, nitriques et N-minéral),
dans des conditions de température (28°C) et d’humidité (2/3 de la capacité de
rétention),contrôlées pendant 28 jours d’incubations. En fonction des
concentrations salines et du SAR.
Le tableau B (NH4+, NO3
- et N-minéral) donne les quantités (ppm) et les taux
(%) de la fraction minérale azotée (ammoniacale, nitrique et N-minéral), dans
des conditions de température (28°C) et d’humidité (2/3 de la capacité de
rétention), contrôlées pendant 28 jours d’incubations. En fonction des
concentrations salines et du SAR.
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 58 -
Tableau A (NH4+, NO3
- et N-minéral): Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O , en concentration égale à 3,1 Moles/m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’évolution de l’urée .
SAR
[C]SALINES
FRACTIONS AZOTEES
JOURS DE PRELEVEMENTS 0ème jour 3 ème jour 7 ème jour 14 ème jour 21 ème jour 28ème jour
- et N-minéral): Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O , en concentration égale à 200 Moles/m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’évolution de l’urée .
SAR
[C]SALINES
FRACTIONS AZOTEES
JOURS DE PRELEVEMENTS 0ème jour 3 ème jour 7 ème jour 14 ème jour 21 ème jour 28ème jour
+ à 200 mole / m3 ) : Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O , en concentration égale à 200 Moles / m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’évolution de l’urée .
SAR
[C]SALINES
FRACTIONS AZOTEES
JOURS DE PRELEVEMENTS
0ème jour 3 ème jour 7 ème jour 14 ème jour 21 ème jour 28ème jour
- Pour le traitement témoin : la production de NH4+ est de 154ppm.
- Pour le traitement SAR=0 à faible salinité (3,1 Moles/m3) , la production de
NH4+ est de 139,5 ppm.
- Pour le traitement SAR=0 à salinité excessive (200 Moles/m3) , la production
de NH4+ est de 50,15 ppm.
On constate un effet dépressif de la salinité sur l’ammonification de l’urée
puisque la production de l’azote ammoniacal (NH4+) passe de 139,5 ppm dans le
cas de faible salinité (3,1 Moles /m3) à 50,15 ppm en conditions excessivement
salines.
En analysant l’ammonification de l’urée dans le sol avec le traitement à valeur
de SAR=0 en conditions non salines (concentration saline=3,1 moles/m3), on
remarque que l’ammonification est très élevée (atteignant la valeur de 139,5 ppm
qui représente un taux de 27,9 % de la quantité d’azote uréique ajoutée) par rapport
au même traitement en condition de salinité excessive (concentration saline=200
moles/m3) où la production d’azote ammoniacal après 28 jours d’incubation est de
50,15 ppm, soit un taux de 10,03% [s/tableau A(NH4+ à 3,1 mole/m3) et s/tableau
B(NH4+ à 200 mole/m3)]. On constate qu’il y a un effet net de la salinité sur
l’ammonification de l’urée, comme l’illustre la figure A (NH4+ à 3,1 mole/m3) et
la figure B (NH4+ à 200 mole/m3).
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 63 -
Figure A (NH4
+ à 3,1 mole/m3 ): Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O ,en concentration égale à 3,1 Moles/m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’ammonification de l’urée .
Figure B (NH4+ à 200 mole/m3 ): Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O ,en
concentration égale à 200 Moles/m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’ammonification de l’urée .
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 64 -
1-2 LA PRODUCTION D’AZOTE NITRIQUE (NO3-)
Les résultats de dosage de NO3- après 28 jours d’incubation sont présentés dans
le s/tableau A (NO3- à 3,1 mole/m3) et le s/tableau B (NO3
- à 200 mole/m3).
Le s/tableau A (NO3- à 3,1 mole/m3)] donne les quantités en ppm et les taux
en % de la fraction azotée nitrique, dans des conditions de température (28°C) et
d’humidité (2/3 de la capacité de rétention), contrôlées pendant 28 jours
d’incubations à faible concentration saline et à différents SAR.
Le s/tableau B (NO3- à 200 mole/m3) donne les quantités en ppm et les taux
en % de la fraction azotée nitrique, dans des conditions de température (28°C) et
d’humidité (2/3 de la capacité de rétention), contrôlées pendant 28 jours
d’incubations à concentration saline excessive et à différents SAR.
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 65 -
S/ tableau A ( NO3- à 3,1 mole / m3 ) : Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O , en concentration égale à 3,1 Moles / m3 et avec différentes valeurs de
SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’évolution de l’urée .
SAR
[C]SALINES
FRACTIONS AZOTEES
JOURS DE PRELEVEMENTS
0ème jour 3 ème jour 7 ème jour 14 ème jour 21 ème jour 28ème jour
- à 200 mole / m3 ) : Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O , en concentration égale à 200 Moles / m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’évolution de l’urée .
SAR
[C]SALINES
FRACTIONS AZOTEES
JOURS DE PRELEVEMENTS
0ème jour 3 ème jour 7 ème jour 14 ème jour 21 ème jour 28ème jour
- Pour le traitement témoin: la production de NO3- est de 316,5 ppm (63,3 % de
la quantité de N-total ajouté).
- Pour le traitement SAR=0 à faible salinité (3,1 Moles/m3) : la production de
NH4+ est de 321 ppm (64,2% de la quantité de N-total).
- Pour le traitement SAR=0 à salinité excessive (200 Moles/m3) : la production
de NO3- est de 5 ppm (1% de la quantité de N-total).
On constate que l’effet de la salinité sur la nitrification est beaucoup plus
dépressif que sur le processus d’ammonification de l’urée puisqu’il y a une chute
brutale de production des nitrates (NO3-) de 321 ppm dans le cas de faible salinité
(3,1 Moles /m3) à 5 ppm en conditions excessivement salines (200 Moles/m3).
Donc on note un effet net de la salinité sur le processus de nitrification
beaucoup plus important que sur celui de l’ammonification de l’urée comme le
présente la figure A (NO3- à 3,1 mole/m3) et la figure B (NO3
- à 200 mole/m3).
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 67 -
figure A (NO3- à 3,1 mole/m3 ): Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O
,en concentration égale à 3,1 Moles/m3 et avec différentes valeur de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur la nitrification de l’urée .
figure B (NO3- à200 mole/m3): Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O
,en concentration égale à 200 Moles/m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur la nitrification de l’urée .
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 68 -
1-3 PRODUCTION D’AZOTE MINERAL (NH4+ + NO3
-)
Les productions en azote minéral exprimés en quantités (ppm) et en taux (%)
sont obtenues par l’addition des valeurs des deux fractions azotées produites, il
s’agit de la fraction ammoniacal et de la fraction nitrique (NH4+ +NO3).
Les valeurs ainsi obtenues sont présentées dans le s/tableau A ([NH4+ + NO3
-] à
3,1mole/m3) et le s/tableau B ([NH4+ + NO3
-] à 200 mole/m3).
Le s/tableau A ([NH4+ +NO3
-] à 3,1mole/m3) donne les quantités en ppm et les
taux en % de l’azoté minéral, dans des conditions de température (28°C) et
d’humidité (2/3 de la capacité de rétention), contrôlées pendant 28 jours
d’incubations à faible concentration saline et à différents SAR.
Le s/tableau B ([NH4+ + NO3
-] à 200 mole/m3) donne les quantités en ppm et
en taux en % de l’azoté minéral, dans des conditions de température (28°C) et
d’humidité (2/3 de la capacité de rétention), contrôlées pendant 28 jours
d’incubations à concentration saline excessive et à différents SAR.
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 69 -
S / tableau A ( [ NH4+ + NO3
-] à 3,1 mole / m3) : influence de NaCl et de CaCl2 , 2H2O , en concentration égal à 3,1 Moles / m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’évolution de l’urée.
SAR
[C]SALINES
FRACTIONS AZOTEES
JOURS DE PRELEVEMENTS 0ème jour 3 ème jour 7 ème jour 14 ème jour 21 ème jour 28ème jour
- Pour le traitement témoin, la production de [NH4++NO3
-] est de 470,5 ppm.
- Pour le traitement SAR=0 à faible salinité (3,1 Moles/m3) de la production de
[NH4++NO3
-] est de 460,5 ppm.
- Pour le traitement SAR=0 à salinité excessive (200 Moles/m3), la production
de [NH4++NO3
-] est de 55,15 ppm.
En analysant la minéralisation de l’urée dans le sol à faible salinité avec
SAR=0, on remarque comme dans la phase de la nitrification, que la minéralisation
est très élevée avec une production de 460,5ppm d’azote minéral (92,1% de la
quantité de N-uréique pratiquée au début de l’expérimentation) par rapport à la
même valeur de (SAR=0) mais sous conditions de salinité excessive (la
concentration des sels est de 200 Moles/m3), où la production d’azote minéral après
28 jours d’incubation n’excède pas 55,15 ppm (11,03 % de l’azote provenant de
l’urée pratiquée).En comparant les productions de N-minéral au même SAR(=0) des
deux niveaux de salinité (à 3,1 Moles/m3 et à 200 Moles/m3), on constate qu’il y a
un effet net de la salinité sur la minéralisation de l’urée comme le témoigne la
figure A ([NH4+ + NO3
-] à 3,1 mole/m3) et la figure B ([NH4+ + NO3
-] à 200
mole/m3).
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 71 -
Figure A ([NH4+ + NO3
-] à 3,1 mole/m3 ) : influence de NaCl et de CaCl2,2H2O,en concentration égal à 3,1 Moles/m3 et avec différentes valeurs de SAR(0, 5, 15 et 45) sur la minéralisation de l’urée.
Figure B ([NH4+ +NO3
-]à 200 mole/m3) :influence de NaCl et de
CaCl2,2H2O,en concentration égale à200 Moles/m3et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur la minéralisation de l’urée.
N(ppm)
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 72 -
2 EFFET DE LA SODICITE SUR LA PRODUCTION DE L’AZOTE
Pour procéder à l’interprétation des données sous l‘influence de la sodicité on
considère successivement deux cas de figures :
Premier cas : A FAIBLE SALINITE
1/ PRODUCTION DE L’AZOTE AMMONIACAL (NH4+)
Pour faire sortir l’effet de la sodicité sur la transformation de l’urée en azote
ammoniacal dans le sol à faible salinité (3,1 Moles/m3), dans les conditions
précitées de l’expérimentation, on considère les deux extrêmes valeurs de
SAR (SAR=0 et SAR=45), indiquées dans le s/tableau A (NH4+ à 3,1 mole/m3).
Le s/tableau A (NH4+ à 3,1 mole/m3) donne les quantités en ppm et les taux
en % de la fraction azotée ammoniacale produite, dans des conditions contrôlées de
température (28°C) et d’humidité (2/3 de la capacité de rétention), pendant 28 jours
d’incubations à faible concentration saline et à différents SAR.
Présentation et analyse des chiffres obtenus
- 73 -
S/tableau A (NH4+ à 3,1 mole/m3 ): Influence de NaCl et de CaCl2,2H2O ,en concentration égale à 3,1 Moles/m3 et avec différentes
valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur l’évolution de l’urée .
SAR
[C]SALINES
FRACTIONS AZOTEES
JOURS DE PRELEVEMENTS
0ème jour 3 ème jour 7 ème jour 14 ème jour 21 ème jour 28ème jour mole/m3 Qttés
+ + NO3-] à 200 mole/m3) : influence de NaCl et de CaCl2,2H2O ,en concentration égale à 200
Moles/m3 et avec différentes valeurs de SAR ( 0, 5, 15 et 45) sur la minéralisation de l’urée.
Analyse des courbes et interprétation des résultats
- 95 -
La similitude des courbes obtenues en fonction de leur aspect évolutif pour les
différentes phases de minéralisation est représentée par deux cas distincts :
- A faible salinité (3,1 moles/m3).
- A salinité excessive (200 moles/m3).
Il m’a été préférable de faire une analyse explicative basée sur ces aspects de la
manière suivante :
Premier cas : A FAIBLE SALINITE
Dans les conditions contrôlées de l’expérimentation (température et humidité)
et après 28 jours d’incubation dans le sol à faible salinité (la concentration saline
égale à 3,1 Moles/m3), les courbes d’évolution de la production de l’azote issue de
la transformation de l’urée, concernant les différents processus (ammonification,
nitrification et minéralisation), et pour tous les traitements (témoin ; SAR = 0 ;
SAR =5 ; SAR =15 et SAR = 45) ont des aspects évolutifs similaires, avec deux
ensembles de courbes, comme l’indique la (figure X) qui représente l'allure des
courbes marquant l’évolution de l’urée durant différentes étapes de sa
transformation en azote minéral.
- Le premier ensemble des courbes comporte les traitements :
. Le traitement témoin.
. Le traitement ayant SAR égal à 0.
. Le traitement ayant SAR égal à 5.
-Le deuxième ensemble des courbes comporte les traitements :
. Le traitement ayant SAR égal à 15.
. Le traitement ayant SAR égal à 45.
Analyse des courbes et interprétation des résultats
- 96 -
La minéralisation totale
Figure X: allure des courbes de l’évolution de l’urée dans un sol à faible salinité avec différents niveaux de SAR.
Analyse des courbes et interprétation des résultats
- 97 -
On observe que les courbes du premier ensemble (SAR=0 et SAR=5) indiquent
une évolution continuelle , elle est rapide à partir de la première semaine, dans les
différentes étapes de transformation de l’azote uréique en fractions minérales
azotées(NH4+, NO3
- et [NH4+ + NO3
-]) atteignant des taux de transformation
respectifs de : 92,1% (NH4+ = 27,9% et NO3
-=64,2%) et 67,93% (NH4+ = 23,9% et
NO3- = 44,03%).
Par contre pour les courbes du deuxième ensemble (SAR=15 et SAR=45) qui
montrent une évolution assez rapide durant la première semaine dans le cas de
l’ammonification et lente le long des premiers quinze jours dans le cas de la
nitrification et la minéralisation totale puis une inhibition commune de la
production jusqu’à la fin d’incubation où on enregistre les plus bas taux de
minéralisation : 19,1% (NH4+ = 11,5% et NO3
- = 7,6%) pour le SAR=15 et 17,8%
(NH4+ = 11% et NO3
- = 6,8%) pour le SAR=45.
La répartition des deux ensembles de courbes, montre que leur allure générale
semble être influencée par le SAR à partir du seuil (SAR = 15).
Deuxième cas : A SALINITE EXCESSIVE
Sous les mêmes conditions expérimentales, avec un excès de salinité du sol (la
concentration saline est égale 200 Moles/m3), le décrochement des courbes
d’évolution de la transformation de l’urée en différentes fractions minérales azotées
(ammoniacal, nitrique et minéral) est net, comme le montre la (figure Y) qui
représente l'allure des courbes marquant l’évolution de l’urée durant différentes
étapes de sa transformation en azote minéral avec les différents niveaux de SAR.
Il y a :
-D’une part le traitement témoin.
-Et d’autre part, tous le reste de traitements :
. Le traitement ayant SAR égal à 0. . Le traitement ayant SAR égal à 5.
. Le traitement ayant SAR égal à 15. .Le traitement ayant SAR égal à 45.
Analyse des courbes et interprétation des résultats
- 98 -
La phase d’ammonification La phase de nitrification La minéralisation totale
Figure Y: allure des courbes de l’évolution de l’urée dans un sol à salinité excessive avec différents niveaux de SAR.
Analyse des courbes et interprétation des résultats
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- La courbe du traitement témoin : l’allure de cette courbe indique une
transformation continuelle de l’urée, en différentes fractions minérales azotées, dans
toutes les phases (ammonification, nitrification) avec des taux de transformation les
plus élevés : 94,1%( NH4+ = 30,8% et NO3
- = 63,3%). On remarque qu’aussi bien
que la minéralisation que l’ammonification et la nitrification traduisent une
évolution nettement ascendante à partir du septième jour, atteignant des productions
relativement plus importantes que celles des autres traitements surtout dans le cas
de la nitrification et de la minéralisation totale. Quant à l’allure de la courbe de
cette dernière, il suit celle de la nitrification.
- L’ensemble du reste de traitements :
Contrairement au témoin, l’allure des courbes des traitements ayant : SAR = 0 ;
SAR = 5 ; SAR = 15 et SAR = 45, indiquent une transformation de l’urée en
fractions minérales azotées très ralentie dès le troisième jour d’incubation ; voire
freiner dans le cas de la nitrification et les taux de transformation de l’azote ainsi
enregistrés sont absolument les plus bas des valeurs obtenues au cour de
l’expérimentation, ils se situent entre 11,03% ( NH4+ = 10,03% et NO3
- = 1% )
dans traitement ayant SAR=0, et 5,36% ( NH4+ = 4,85% et NO3
- = 0,51% ) dans
celui ayant SAR=45. Cette indication est traduite par un aspect évolutif des courbes
proches de l’horizontal, reflétant ainsi, une forte inhibition de l’activité biologique
dans le sol. Ces courbes montrent des positionnements, très rapprochés indiquant
ainsi une ressemblance dans l’intensité de l’activité biologique, ils sont indistincts et
pratiquement soudées surtout le cas de la nitrification.
Il est évident qu’à ce niveau de concentration saline excessive, l’écart de différence
enregistré entre le témoin et le reste de traitements indique une forte inhibition de la
minéralisation de l’azote et que la salinité est déterminante.
A l’issu des constatations faites suite à cette expérimentation il ressort que :
Dans les conditions dans lesquelles l’expérimentation a été déroulée, les
résultats obtenus confirment l’inhibition des processus de transformation de l’azote
organique (ammonification, nitrification) en différentes formes minérales azotées
(NH4+, NO3
-), du fait de l’excès de salinité et de sodicité qui affectent les activités
Analyse des courbes et interprétation des résultats
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microbiologiques.Ces derniers réagissent différemment, en effet, vraisemblablement
les germes ammonifiants renferment des souches qui développent une certaine
résistance durant un laps de temps (une semaine).Quant aux nitrifiants, ils se
montrent plus sensibles aux fortes concentrations salines et leurs activités ont été
presque neutralisées. Il semble avoir que l’effet de la sodicité sur l’évolution et la
progression de ces processus dans le sol se manifeste lorsque la charge saline est
faible.
L’explication qu’on peut donner pour justifier ces constatations s’articule sur
les propriétés physiques, chimiques et indirectement biologiques défavorables à
toute activité microbiologique, attribués au sol par l’excès de sel. La concentration
saline de la solution du sol entraine une augmentation de la pression osmotique.
Celle-ci inhibe le développement des micro-organismes en bloquant leurs fonctions
biologiques. Pour rappel, dans un sol argileux soumis aux sels (cas de notre sol
traité avec du sel) l’action de la force ionique se complique par celle du pourcentage
de sodium échangeable (ESP).Ce dernier provoque une dispersion des particules
colloïdales entrainant une réorganisation défavorable des matériaux pédologiques et
une réduction de la circulation de l’eau et de la diffusion de l’oxygène.
Ce qui est cohérent avec certains résultats et opinions, dans le même sens,
avancés par plusieurs auteurs dans des travaux antérieurs:
D’après Dellal et Halitim (1992), les sols sales exercent sur les plantes des
effets physiologiques liés à la pression osmotique excessive et aux concentrations
ioniques déséquilibrées, avec des effets indirects liés aux particularités de leur
microflore : réduction de la respiration et diminution de la densité de la biomasse
(surtout des bactéries nitrifiantes). Cet effet n’est pas une fonction linéaire .Une
valeur seuil de salinité de 15,7 ms/cm, au-delà de laquelle on note une forte chute de
la biomasse microbienne, a été mise en évidence. Toute les espèces telluriques
prises en compte sont affectes à des degrés variables par la salinité. Les germes
nitrifiants sont plus sensibles que les germes ammonifiants. Ils notent par ailleurs
une certaines relations entre le dénombrement de la biomasse microbienne et les
propriétés biologiques des sols. Ils montrent aussi que certaines fonctions
Analyse des courbes et interprétation des résultats
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biologiques sont dépendantes du degré de la salinité. Les sols excessivement salés
(22 ms/cm) et sodiques (48% de Na échangeable) sont défavorables à la production
de formes assimilables d’azote et possèdent un faible pouvoir respiratoire.
Razi, 1989, travaillant sur des terres affectées par la salinité à différents
niveaux, a montré que la minéralisation de l’azote dans le sol est inhibée par la
concentration saline la plus élevée et que la catégorie de sel prend place dans le
mécanisme. Les chlorures de sodium, les sulfates, les carbonates de sodium et les
nitrates de calcium, ont beaucoup plus d’action que d’autres sels, et que la
nitrification est plus sensible à la salinité que l’ammonification.
L’influence de la salinité sur les micro-organismes dépend largement des
espèces anioniques et cationiques des sels apportés au sol (Sing et al., 1969 ; Mac
Cormick et Wolf, 1980 ; Agarwal. et al., 1980).
D’après Mac Clung et Frankenberger (1987) et Mac Clung et Frankenberger
(1985), NaCl est plus nocif que Na2SO4.
Pour Frankenberger et Bingham (1982), les chlorures de sodium inhibent
davantage les activités enzymatiques que CaCl2 et Na2SO4.
L’addition au sol de sels solubles diminue l’activité microbienne (Sindhou et
Cornfield, 1967 ; Mac Cormick et Wolf, 1980), mais les valeurs-seuils varient selon
les auteurs.
L’inhibition de l’activité microbienne est constatée à moins de 22 ms/cm (Mac
Crady , 1918), alors qu’une diminution de l’activité microbiologique totale est
observée à des valeurs de salinité très faibles inferieure à 1% de chlorure de sodium,
(Sindhou; Cornfield , 1967 et Laura ,1974).
Selon Raju et Zouggari (1980), une faible teneur en gypse (2,5 à 5%) favorise
la teneur en azote assimilable, vraisemblablement en stimulant l’activité des
bactéries nitrifiantes par le Ca++ (élément nutritif pour ces dernières).par contre,
lorsque cette teneur dépasse 10% la production d’azote assimilable diminue.
Conclusion
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Conclusion
L’azote constitue un facteur primordial dans la production agricole, son évolution
dans le sol de sa forme organique non utilisable par la plante à une forme minérale
facilement utilisable est avant tout un ensemble de processus biologiques qui
dépendent étroitement des conditions physico-chimiques dans lesquelles évolue le
sol.
La présente étude a été entamée dans le but de caractériser expérimentalement
l’influence de la concentration saline et de la valeur de SAR sur la minéralisation de
l’urée dans le sol incubé au laboratoire, sous conditions contrôlées de température et
d’humidité, durant quatre semaines. En utilisant les sels de chlorure de calcium
(CaCl2, 2H2O) et de chlorure de sodium(NaCl) à deux niveaux de concentration
(3,1 moles/m3et 200 moles/m3) avec différentes valeurs de SAR (0 ; 5 ; 15 et 45).
L’objectif visé, en fin de ce travail expérimental, est de fournir des données
relatives aux effets de la salinité et de la sodicité, qui caractérisent souvent les régions
arides et semi arides, sur l’évolution de l’azote organique dans le sol sous les
conditions dans lesquelles l’expérimentation a été déroulée.
L’analyse des données recueillies au cours de la cinétique de transformation de
l’azote uréique en NH4+ et NO3
-, met en évidence :
- Les activités biologiques sont à la base de la minéralisation de l’azote pour le faire
passer de la forme organique à la forme ammoniacale et nitrique, les seules formes et
surtout nitrique sont assimilables par les végétaux.
- La présence des sels dans le sol affecte la production de l’azote minéral par leurs
actions directes ou indirectes sur les micro-organismes responsables.
- Une faible salinité (3,1 moles/m3) est à la faveur d’une minéralisation continuelle
de l’azote organique dans le sol, c’est le cas des traitements (SAR=0 et SAR=5) et
dont les taux de transformation de l’azote uréique en azote minéral sont
respectivement de: 92,1% et 67,93%, enregistrés au dernier jour d’incubation. Par
contre avec la charge sodique croissante (SAR=15 et SAR=45) il y a, en général, une
lente évolution, puis une inhibition de la production d’azote minéral atteignant les
Conclusion
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plus bas taux à la fin d’incubation: 17,8% pour SAR 45 et 19,1% pour SAR=15. Ce
dernier indique un seuil à partir duquel l’effet inhibiteur de la sodicité sur les
processus de minéralisation de l’azote est net. Cette inhibition est due,
vraisemblablement, à une complication de l’action de la force ionique par celle du
pourcentage de sodium échangeable.
- Une salinité excessive (200 moles/m3) inhibe la minéralisation de l’azote, son
influence est plus marquée sur le processus de la nitrification. L’excès de salinité
perturbe les propriétés physiques et chimiques du sol, précédemment abordé et les
micro-organismes réagissent différemment, en effet, vraisemblablement les
ammonifiants à travers certaines souches se montrent plus résistance que les germes
nitrifiants. À ce niveau de concentration, le facteur « salinité excessive » détermine
par excellence l’intensité de l’activité microbiologiques dans le sol. Les taux de
transformation totale de l’azote ainsi enregistrés se situent entre 11,03% (SAR=0), et
5,36% (SAR=45) ; ils se sont trop réduits comparativement au témoin (94,1%). Il est
évident, que l’écart de différence enregistré entre le témoin et le reste de traitements
indique une forte inhibition de la minéralisation de l’azote organique dans les
conditions excessivement salines et que la salinité est déterminante.
Il ressort cette étude que:
- Les résultats obtenus indiquent une inhibition de la minéralisation de l’azote en
conditions très concentrées et confirment ce qui est original et mérite d’être vérifier.
- La salinité excessive domine l’effet de la sodicité et ce quelque soit la valeur de
SAR.
- L’effet de SAR se distingue et prend place à une faible concentration saline.
- les résultats obtenus de cette étude permettent de suggérer l’intérêt de prendre en
considération les limitations des fonctions microbiologiques en conditions salines,
lors des fertilisations azotées organiques, à cause des risques d’inhibition de certains
processus de minéralisation de l’azote.
Conclusion
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Des suggestions à prendre en considération pour des futurs travaux :
Cette étude envisage l’évolution de l’azote organique dans le sol soumis aux
effets de sels, donc elle revêt un intérêt particulier dans leur fertilisation
azotée. Dans cette option, il est souhaitable que d’autres études
complémentaires introduisant une espèce de culture tolérante aux sels soient
réalisées, et ce dans un objectif visant à apprécier les quantités d’azote
effectivement absorbées par le végétal.
L’inachèvement de certains processus tel que l’ammonification, dont l’allure
de la courbe indique une évolution continuelle incessante, préconise une
prolongation de la durée d’incubation.
Les conditions dans lesquelles l’expérimentation a été déroulée sont
contrôlées. Il est utile d’envisager des conditions telles qu’elles sont dans la
nature.
Dans la présente étude les concentrations salines se situent aux deux extrêmes
limites, il est préférable lors des futurs travaux de les fractionner par des doses
intermédiaires (entre faible et excessive salinité), pour pouvoir mieux
apprécier l’action de la charge saline sur la minéralisation de l’azote.
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Sujet: Transformation de l’azote en conditions salines et sodiques.
Résumé
Le rôle de l’azote est primordial dans la nutrition azotée des végétaux, il rentre dans la constitution de la plupart des composés organiques, d’où son intérêt particulier comme élément nutritif essentiel au végétal.
Par voie biologique l’azote organique subit des oxydations et des réductions multiples qui le fixent ou le libèrent. Ces activités biologiques sont, largement, soumise aux conditions du milieu, telles que la salinité et la sodicité. Par conséquent la disponibilité des éléments nutritifs se trouve affectée.
Par le présent travail l’objectif principal visé est l’étude de l’effet de la solution saline en concentration et en catégorie de sel dans le sol sur la minéralisation de l’azote .Pour confirmer ces constatations, nous avons étudié expérimentalement en conditions déterminées et en incubation au laboratoire l’influence du SAR et de la concentration saline de deux sels, il s’agit du chlorure de sodium et chlorure de calcium sur la minéralisation de l’azote apporté au sol sous forme d’urée.
Les résultats obtenus révèlent que l’azote en présence de sels est soumis à diverses contraintes : la teneur en azote assimilable diminue quand la quantité de sel augmente. Lorsque cette dernière est en excès, la quantité d’azote minéralisée se trouve réduite à des traces, dont on parle d’un déficit azoté très marqué.
Ce travail pourrait avoir des applications agronomiques intéressantes dans la mise en valeur des terres, la protection des sols contre les effets de la sodicité et de la salinité et surtout une meilleure maitrise de la fertilisation azotée dans les sols affectés par le fléau de la salinité.
.و تحت ظرف ملح الصودیوم تحول النتروجین تحت شروط ملحیة :موضوعال
ملخص
.یث یدخل في تركیب المادة العضویةالنباتیة ح التغذیةفي أساسیة النتروجین أھمیة إن
ه النشاطات البیولوجیة ذ، لكن ھ ھثبتت أوفتحرره إرجاعو أكسدةمن خلال تفاعلات بیولوجیا العضوي النتروجین یتحول .للنبات الغذائیةعلى توفر العناصر الشيء الذي، ملوحة الصودیومو منھا الملوحة و الوسط القائمشروط كثیرا ب تتأثر
الحالة إلىالعضویة من الحالة النتروجین تحول الملحي نوعا و تركیزا على أثرا لمحلولدراسة إلىیھدف ا العملذھ تأثیر محالیل بدراسة، التجربة محددة ومتحكم فیھاظروف حیث التحضین بواسطة و اللتأكد قمنا مخبری ).تمعدن(المعدنیة
یا المضاف للتربة في التجربة على تمعدن نتروجین الیور اسبنتوال كیزمختلفة الترا كلورید الكالسیوم و كلورید البوتاسیوم .القائمة
القابل (نيتنقص كمیة النتروجین المعد ،ملزم سلوكحكمھ یالنتروجین في وسط ملحي أنتفید بالنتائج المتحصل علیھا )حادة غذائيوھي حالة نقص عنصر (مقتربة من العدمكلما زادت ملوحة التربة وتتضاءل ) للامتصاص من طرف النبات
.)زائدة(جدابوجود تراكیز ملحیة عالیة
من أسباب وآثار الملوحة الضارة الأراضي و حمایتھا في استصلاح تطبیقات زراعیة مھمة یمكن أن یكون لھذا العمل .تسمید النتروجیني في التربة المتأثرة بالملوحةوكذلك التحكم الجید والأمثل في عملیة ال