pH du sol

pH, Eh, ρ de quoi parle-t-on ?

pH est l’abréviation de potentiel Hydrogène
Eh le symbole de la mesure du potentiel d’oxydoréduction.
ρ, qui correspond à la lettre grecque Rho est le symbole de l’unité de mesure de la résistivité d’un matériau, c’est à-à-dire de sa capacité à s’opposer à la circulation du courant électrique.

Selon Olivier Husson et bien d’autres chercheurs, la mesure combinée du pH, de l’Eh et de ρ ouvre la possibilité d’une nouvelle manière d’interpréter le fonctionnement des systèmes sol / eau / plantes / microorganismes ainsi que la plupart des réactions biologiques.

L’évaluation de l’acidité/alcalinité des sols donnée par la mesure de leur pH est un poncif des diagnostics en agronomie. Mais les facteurs et processus à l’origine de ce pH restent généralement ignorés. La mesure du potentiel d’oxydoréduction et celle de la résistivité des sols sont moins communes.

Nous essayons de partager dans une série de quatre articles notre compréhension actuelle de ces concepts, des processus biologiques et énergétiques qu’ils permettent d’appréhender et de leurs conséquences pratiques dans la mise œuvre et la conduite des agroécosystèmes inspirées par les logiques du vivant.

Le présent article est consacré au potentiel Hydrogène.

Cultiver sur sol vivant

pH du sol

pH, Eh, ρ de quoi parle-t-on ?

Qu’est-ce que le pH ?

L’invention du pH

L’acronyme pH a été crée en 1893, par le chimiste danois Søren Sørensen alors qu’il travaillait sur les effets des concentrations de différents ions sur des protéines lors des processus de fabrication de la bière. Ayant remarqué l’importance des ions hydrogène dans ce processus il décida d’introduire le concept de pH ou p est l’abréviation de potenz (potentiel en allemand) et H le symbole chimique de l’Hydrogène.

Søren Sørensen a avancé l’hypothèse que la concentration en ions d’hydrogène positifs d’une solution détermine sa plus ou moins grande acidité ou alcalinité, puis a affiné cette hypothèse en précisant que le pH dépend plutôt de l’activité que de la concentration en H+. Le ph est ainsi, également une mesure de l’activité des protons en solution dans un milieu donné. (Pour en savoir plus, voir l’annexe n° 1, Søren Sørensen et le calcul du pH en fin de document)

Déterminer le pH d’un milieu permet de mesurer :

- son caractère acide ou alcalin
- une partie de son activité électromagnétique

Nous verrons que cette mesure permet elle même d’évaluer (en partie) :

- la capacité d’échange de ce milieu
- la disponibilité des nutriments pour les plantes
- le type de plantes adapté à ce milieu

Du point de vue chimique, le pH est donc une mesure de l’acidité ou la basicité - on parle aussi d’alcalinité d’une solution.

Dans un milieu aqueux à 25 °C :

- une solution de pH = 7 est dite neutre ;

- une solution de pH inférieur à 7 est dite acide ; plus son pH diminue, plus elle est acide ;

- une solution de pH supérieur à 7 est dite basique ; plus son pH augmente, plus elle est basique.

Du point de vue énergétique, les réactions acido-basiques correspondent à des échanges de protons.

Une solution acide avec un pH inférieur à 7 est riche en protons H+. Il y a alors création d’un champ magnétique positif)

Une solution basique ou alcaline avec un pH supérieur à 7 est pauvre en protons H+. Il y a alors création d’un champ magnétique négatif).

Cette capacité énergétique est, elle, liée à sa charge en protons (H+) ou ions hydrogène également appelés hydrons. Le ph est ainsi, également une mesure de l’activité des protons en solution dans un milieu donné.

Échelle du pH :

Le pH est mesuré à partir d’une échelle qui va de 0 à 14

Les couleurs de l’échelle ci-dessus ne sont pas arbitraires mais correspondent à celle obtenues par le contact des solutions représentant l’éventail des pH avec un réactif qui peut par exemple être le pigment appelé anthocyane.

D’un chiffre au suivant dans l’échelle du pH, la progression n’est pas arithmétique, mais logarithmique.

Une baisse d’un point de pH signifie qu’il y a 10 fois plus d’ions H+.
Inversement, une hausse d’un point de pH signifie qu’il y a 10 fois moins d’ions H+

pH de quelques solutions :

pH d’un sol

En agronomie, l’évaluation de l’acidité/alcalinité des sols donnée par la mesure de leur pH est un poncif des diagnostics de sol. Le pH du sol est en effet considéré comme une variable maîtresse de sa fertilité. De fait, il influence de nombreuses réactions et processus chimiques du sol.

Plusieurs paramètres contribuent à déterminer le pH d’un sol :

- la composition du sol et celle de la roche-mère
- l’activité chimique et biochimique du milieu
- sa capacité énergétique.

Dans les manuels d’agronomie, les plages de pH du sol sont généralement classées comme suit :

< 4,5 → Extrêmement acide
4,5 – 5,0 → Très fortement acide
5,1 – 5,5 → Fortement acide
5,6 – 6,0 → Modérément acide
6,1 – 7,3 → Légèrement acide à neutre
7,4 – 7,8 → Légèrement alcalin
> 7,8 → Fortement alcalin

La détermination de la plage du pH tel que cité ci-dessus ne suffit pas à comprendre l’impact du potentiel Hydrogène d’un sol, il faut également tenir compte de l’existence de différents types de pH. En effet trois types de peuvent être mesurés dans les sols chacun d’eux dépendant d’un type d’acidité, à savoir :

- l’acidité active,
- l’acidité échangeable
- l’acidité résiduelle

L’existence de ces différents types d’acidité est due au phénomène d’adsorption des cations dans le sol. Le pH mesuré diffèrera selon le type d’acidité mesuré.

L’acidité active correspond à la quantité de protons présents dans la solution du sol. Les protons présents dans la solution sont en équilibre avec les H+ échangeables qui sont retenus sur le complexe échangeur de cations du sol (CEC). Cette quantité de protons affecte en premier la croissance des plantes. Le pH de l’acidité active est considéré comme le pH ayant un impact direct sur les plantes (via leurs racines) et les micro-organismes du sol.

L’acidité échangeable (ou d’échange), fait intervenir la notion de Capacité d’Échange Cationique (CEC) du sol. Les composants argileux et humiques du sol ont des sites chargés négativement sur leurs surfaces qui adsorbent et retiennent les cations par force électrostatique. Cette charge électrique est essentielle à l’accès aux nutriments par les plantes car de nombreux nutriments sont absorbés par les végétaux sous forme de cations.

De manière générale, les sols présentant de grandes quantités de charges négatives sont les plus fertiles car ils constituent un réservoir nutritif accessible plus important.

L’acidité résiduelle comprend tout l’aluminium et l’hydrogène liés aux éléments minéraux du sol. Elle prend ainsi en compte les ions hydrogène et aluminium, ainsi que les hydroxydes d’aluminium très fortement retenus par les argiles et matières organiques. L’acidité résiduelle est de ce fait l’acidité la moins disponible.
(Pour aller plus loin voire annexe 2)

pH du sol et des matières organique

(Note de formation « Les cycles de la fertilité » par Konrad Schreiber)

pH des matières organiques

Toute les matières carboniques matures ont des pH neutres autour de 7 : entre 6,8 et 7,2. Le bois même de résineux a un pH 7 ou 7,5. Par matières carboniques arrivée à maturité, il faut entendre, matière végétale après floraison.

Avant la floraison, opère un métabolisme avec beaucoup d’azote et donc si le ratio C/N (Carbone/azote) descend au-dessous de 40, il peut devenir acidifiant dans la phase de biodégradation du fait de l’excès d’azote. La rapidité de dégradation et de minéralisation sur la richesse de la plante elle-même va jouer sur le pH, d’un point.

Tous les sols et toutes les plantes évoluent dans une tranche de PH accessible, c’est-à-dire de 4,5 à 8,5. En deçà et au-delà de ces seuils les plantes ont du mal à croître. Entre 5 et 8, tout est possible. Le pH n’est donc pas un gros problème. Rares sont les plantes pouvant se développer en dehors de la gamme 4.5 à 9.

De quoi dépend le PH du sol ?

Le PH du sol lui-même dépend de sa roche mère :
le pH du sable = 5
le pH du calcaire en roche mère = 8 parfois 9
Entre ces deux extrêmes du sol, le pH du limon = 6

Facteurs d’acidification

J’acidifie un sol en mettant sa matière organique en conserve par voie anaérobie. C’est-à-dire que je fais un tas d’ensilage. Je prends la matière organique et je l’enfouie par labour et crée une petite couche de battance avec le mixer, la fraise, qui vient par-dessus. En conséquence, j’imperméabilise à l’air la biodégradation de la matière organique qui se fait toujours par la surface et j’enclenche un processus de réduction par acidification, du fait du manque d’oxygène. Ainsi enfouie, la paille qui au départ a un PH 7, va après acidification anaérobie avoir un PH 5.
Si le sol s’engorge d’eau, il y a asphyxie, anaérobie et processus d’acidification.
En résumé toute matière organique en situation d’anaérobie va s’acidifier. L’acidification dans le temps est toujours due à une phase d’anaérobiose.
Tant que la matière reste proche de la surface et reste aérobie le PH est autour de 7, qu’il s’agisse de fumier évolués, des composts, ou même des résineux, il n’y a pas de souci.

pH du sol et accessibilité des nutriments

Le sol est une construction chimique et électrique. La nature du pH (acide ou basique) détermine la concentration de nutriments en solution dans l’eau du sol utilisables par les plantes).

Selon le pH du sol, la disponibilité et l’accessibilité des éléments minéraux vont donc varier :

En allant vers un PH 5,5 on perd l’accessibilité du molybdène, du magnésium, calcium, soufre et phosphore. Le potassium devient moins accessible ; l’accessibilité de l’azote est moyenne. Le cuivre, le bore, le manganèse et le fer restent accessibles.

Avec un pH proche de 7 tous les éléments minéraux sont accessibles

En allant vers un PH 8 on perd également l’accessibilité d’éléments minéraux.

Le pH joue donc sur la disponibilité des nutriments et la capacité des plantes à récupérer des éléments. La capacité d’échange entre sol et plante est liée à la capacité d’échange cationique d’un sol que l’on abrévie CEC).
On sait également que quand la plante est jeune, la racine, les radicelles qui sont en permanence en échange avec la rhizosphère et la zone de reproduction active des méristèmes, les pH sont à 5,7.
L’activité d’échange de la racine modifie le pH. Les radicelles acidifient le milieu pour prélever les nutriments. Plus les racines sont vieilles plus elles tamponne le milieu vers un pH 7, par la dégradation aérobie de la matière organique.
S’il n’y a pas de problème particulier, quoi qu’il arrive le végétal va vers un PH neutre de 7. Le végétal lui-même provoque l’acidité qui lui est un temps nécessaire par les exsudats racinaires. C’est ce qui provoque des acides humiques lorsqu’il y a trop d’exsudats racinaires, mais globalement dans un système en équilibre que l’on alimente en paille que l’on ne va pas mettre en anaérobie, et qui n’est pas asphyxiée par de l’eau, les plantes vont tendre vers un pH médian optimum.

Dans un sable, qui est puissant en acidité, la plante ne va pas y arriver mais se stabiliser à 6.

Dans une roche calcaire qui est à 9, la plante va tendre vers 7 et se stabiliser autour de 8

Dans certains sols c’est toujours la roche mère qui gagne. C’est le cas des calcaires actifs ou des sables. Dans ces milieux le végétal fait des couches : on trouve une couche d’humus et, au dessous, le sol. Il y a donc deux horizons, l’un humique l’autre de sable ou de calcaire.

En résumé l’acidification n’est que le résultat de mauvaises pratiques :
mettre un engrais minéral par exemple.
mettre un engrais sur un sol acide

Un engrais vert riche en azote va générer une acidification, car vous allez jouer sur une microbiologie à pH acidifiant.

En revanche là où je peux utiliser un engrais vert acidifiant, c’est sur une roche calcaire.

Dans du sable, pour tamponner le pH vers le haut, je vais mettre de la paille au pH 7 dont la roche mère est à 5 et m’abstenir de mettre le moindre engrais vert acidifiant.

Le terme engrais vert est porteur d’un malentendu. La paille ou toute matière organique mature n’est pas un engrais vert. L’engrais vert est une matière organique jeune qui contient une proportion d’azote importante.

Si je met un couvert végétal vieux, et donc très carboné, je joue le PH en montée

Si je le met jeune, et donc très azoté, je joue le PH en descente.

Accessibilité des nutriments selon le pH

L’impact du pH sur l’ensemble des nutriments résumé dans la Figure ci-dessus montre que :
- en dessous de pH 6, Fe, Mn, Cu et Zn sont plus solubles et leur mobilité est accrue, en même temps que celle de Al, et des autres métaux traces (Cadmium, plomb, chrome …) pouvant devenir toxiques pour les plantes (Sparks 2003).
- Plus les conditions de pH deviennent acides, plus la solubilité de ces métaux est accrue. Ainsi, en dessous de pH 5,5 ces ions métalliques ont une activité relativement élevée, et peuvent réagir avec les phosphates pour donner des phosphates de fer et/ou d’aluminium peu solubles, entraînant une diminution de la disponibilité du phosphore
- De la même façon, ce processus diminue la biodisponibilité des autres nutriments absorbés sous la forme d’oxyanions : les sulfates, les molybdates les borates, et dans une moindre mesure les nitrates. En effet, la diminution de disponibilité en azote des sols acides est plutôt la conséquence d’un ralentissement du processus de nitrification en milieu acide.
Lorsque le pH augmente, et dépasse la valeur de 7, c’est le phénomène inverse qui se produit :
- les éléments métalliques se retrouvent à des niveaux de concentration dans la solution du sol d’autant plus bas que le pH est élevé, ce qui peut générer des carences.
- La chlorose ferrique en un exemple fréquent sur les sols calcaires. Dans ces conditions, plus le calcaire actif sera abondant, plus l’ion Ca2+ aura une forte activité, et plus il sera en capacité de faire évoluer les phosphates vers des formes de phosphates de calcium, moins en moins solubles.
Finalement, la figure met clairement en évidence la gamme de pH des sols situés entre 6 et 7. En effet cette dernière est optimale du point de vue de la mobilité des nutriments : les anions comme les cations.

Les paramètres de solubilité des nutriments figurés ci-dessus ne doivent pas être pris au pieds de la lettre mais seulement comme des indicateurs, car un paramètre que ne prends pas en compte ce genre de tableau est l’effet de la vie du sol. Tout change quand la Vie est présente. Ce n’est que sans biologie que le pH joue seul le rôle d’arbitre de la solubilité et l’accessibilité des nutriments. Mais avec la présence de microorganismes et macroorganismes comme les vers de terre, avec la présence de mycorhizes la donne change : la nutrition des plantes n’est plus lors régie par la seule chimie. Dans un sol vivant, les plantes ne se nourrissent jamais directement mais passent par la chaîne alimentaire des micro et macro organismes du sol. (Source : Scoop.it)

« Le pH : ses variations et sa compréhension au travers de l’azote  » par par Gilles Jamain

Une données des cultures hors sol hydroponique et que le ph optimum n’est pas 7, mais 5,82 et si on prend des marges de 5,5 à 6,5. La vie microbienne elle serait au meilleur de son développement en pH 6.5. Ce n’est pas du tout ce que l’on dit et écrit habituellement. De 5,5, à 6,5, la solubilité des éléments qui interviennent dans la nutrition des plantes est optimale. En hydroponie si on s’écarte de la valeur 5,8, le système fonctionne moins bien.

Les plantes prennent le carbone dans le gaz carbonique (CO2) avec la photosynthèse. Elles prennent le phosphore et les autres éléments et oligo éléments dans le sol. L’azote lui vient obligatoirement de la matière organique. Les plantes ne vivent pas dans le sol, elle vivent sur la matière organique morte qui héberge de multiples autres organismes. La matière organique qui se décompose est déterminante. Les champignons interviennent beaucoup au début de la décomposition et le cycle arrive jusqu’à la production d’ammoniaque ; les bactéries prennent alors la relève et contribuent à la nitrification et à la fabrication de nitrates.

La différence entre nitrites et nitrates est importante. De l’un à l’autre a opéré un processus chimique très important. Les plantes et les mycorhizes qui vivent sur la matière organique en décomposition vont prélever l’azote sous deux formes : sous forme d’ammoniaque et sous forme de nitrates. Elles vont prélever ces deux éléments de façon équilibrée de manière à ce que les éléments qui montent dans la plante soient neutres. S’il n’y avait que des éléments positifs ou que négatifs, comme dans une pile ça ne marcherait pas longtemps : il faut que ce soit équilibré.

De manière simplifiée, l’ammoniaque, le calcium, le magnésium et un petit peu la potasse font le paquet positif, pour compenser le paquet négatif constitué surtout par les nitrates. Le tout s’équilibre dans une boucle où les plantes sont capables de piloter leur activité par l’intermédiaire de leur action sur les mycorhizes et les bactéries de manière à obtenir plus d’ammoniaque ou plus de nitrates de façon à rétablir le pH qui leur est optimal. Il est donc important de laisser la plante piloter elle-même. Pour cela, et c’est assez facile il faut leur donner les ingrédients pour qu’elles le fassent.

Il ne faut pas donner le bon pH à la plante pour que ça se passe bien, mais donner les ingrédients à la plante pour qu’elle puisse piloter le pH de son milieu.

L’ammoniaque fait baisser le pH et le nitrate le fait monter. Selon le pH de mon sol il faudra que je donne un compost plutôt riche en nitrate ou plutôt riche en ammoniaque.

Un compost riche en ammoniaque est un compost anaérobie, avec des fientes d’oiseaux (canards, poulets) dedans, va faire baisser le pH mais il ne faut pas en mettre trop, car ces composts font monter la salinité très rapidement.

Un compost très aéré, retourné plusieurs fois, va favoriser la nitrification, sera riche en azote nitrique, et un tel compost va faire monter le pH.

Le pilotage d’un pH confortable est un préalable, à la stimulation des défenses naturelles, à l’utilisation des synergies et des interactions des organismes du sol. Si on s’écarte de ce pH optimal, la plante a moins de moyens à sa disposition pour se développer. La demande au moment de la floraison, fructification est maximale (7 à 10 fois plus importante qu’aux autres phases croissance. Cette forte demande provoque une rupture avec l’approvisionnement. L’ensemble du système peut ne plus suivre à ce moment. La plante se met alors en repos, une fois qu’elle s’est reproduite.

La limite de capacité de prélèvement de l’eau des plantes varie avec le pH. Si le pH est optimisé, la plante est plus puissante pour aller chercher de l’eau. Des plantes dans un terrain humide drainé peuvent manquer d’eau parce que le pH est inadéquat et qu’elles sont alors incapables de capter l’eau.

Seuils de tolérance des plantes aux pH des sols

Les plantes ont des seuils de tolérance différents aux pH des sols.
Certaines plantes peuvent croître dans un sol acide (4 < pH < 6), la plupart se développent dans un sol neutre (6 < pH < 7), d’autres encore un sol basique - ou alcalin (7 < pH < 7,5).

Sol acide (4 < pH < 6)

Un pH trop bas, sol acide, se traduit par une faible disponibilité et donc mauvaise assimilation des différents éléments minéraux : N P K et oligoéléments.

Plantes bio-indicatrices témoins de sols acides : conifères, eucalyptus, lierre, muguet, prêle des champs, mousses, rumex (oseilles), digitales, bruyères, fougères, , Genêt d’Espagne, etc.

Plantes tolérants les sols acides

Climat tempérés :

- Arbres : bouleau, arbousier, châtaignier, chêne, sureau

- Herbacées cultivées : airelles, brocoli, canneberges, capucine, carottes, chèvrefeuille, chicorée, concombre, courge, échalote, endive, épine vinette, fenouil, faise, framboisier, groseilles, groseilles à maquereau, haricot, lin, lupin, maïs sucré, muguet, mûre, myrtille, navet, œillet d’Inde, persil, poivrons pomme de terre, raisin, rhubarbe, tomates

Climats tropicaux :

- Arbres et arbustes : eucalyptus, caféier, citrus sp, euphorbiaceae

- Herbacées cultivées : arachide, patate douce, amarantes, piments

Sol basique (7 < pH < 7,5).

Les plantes calcicole (du latin calcarius, la chaux, et de colere, habiter), se rencontrent exclusivement ou préférentiellement sur les sols riches en calcium et ne supporte pas les terrains acides.

- Arbres et arbustes : Azérolier ou Épine d’Espagne (Crataegus azerolus), Ciste de Montpellier (Cistus monspeliensis), Cornouiller mâle (Cornus mas), Cornouillier sanguin (Cornus sanguinea), Chêne pubescent, ou Chêne blanc (Quercus pubescens)

- Herbacées sauvages bioindicatrices : Ailante (Ailanthus altissima), Anémone hépatique (Hepatica nobilis), Buplèvre en faux (Bupleurum falcatum), Calament des champs (Acinos arvensis), Calament officinal (Calamintha officinalis), Chardon béni (Cnicus benedictus), Clématite, (Clematis sp.), Digitale jaune, (Digitalis lutea), Euphorbe officinale (Euphorbia officinalis), Fusain, (Euonymus sp.), Gentiane acaule (Gentiana acaulis), Geranium sanguin (Geranium sanguineum), Germandrée petit chêne (Teucrium chamaedrys), Grémil des champs (Lithospermum arvense), Hellébore fétide (Helleborus foetidus), Inule conyze (Inula conyza), Laitue vivace (Lactuca perennis), Laser à feuilles larges (Laserpitium latifolium), Luzerne (Medicago sativa), Moutarde des champs (Synapis arvensis), Origan(Origanum vulgare), Plantain moyen (Plantago media), Primevère (Primula vulgaris), Safran, (Crocus sativus),

- Herbacées cultivées : Asperge, Betterave, Blette, Brocoli, Carotte, Céleri, Chou, Chou de Bruxelles, Chou-fleur, Concombre, Courgette, Épinard, Laitue, Luzerne, Oignon, Poireau, Trèfle

Stratégies des plantes liée au pH du sol

Extrait de la thèse de Jeremy Jean-guy Cottes, 2019 Le couple Eh/pH du sol : sa mesure, son impact sur la mobilité des nutriments et la croissance du tournesol.

« Les plantes prélèvent les nutriments contenus dans le sol par l’intermédiaire de leurs racines. Cependant, comme il a été vu, de nombreux facteurs peuvent affecter la disponibilité des nutriments, ces derniers pouvant être immobiles ou fortement retenus par le sol ou présents sous des formes que les plantes ne peuvent pas utiliser (Morgan and Connolly 2013). Une carence en l’un d’entre eux peut alors entraîner une diminution de la productivité et / ou de la fertilité des plantes.

Les espèces végétales utilisent diverses stratégies de mobilisation et d’absorption de nutriments, ainsi que de chélation, de transport entre les différentes cellules et organes de la plante et de stockage, pour atteindre l’homéostasie des nutriments de la plante entière (Morgan and Connolly 2013). Ces dernières ont ainsi développé des mécanismes pour s’adapter aux déficiences en nutriments et améliorer leur nutrition.

L’une des adaptations les plus courantes dans l’absorption des nutriments est le changement de la structure racinaire. Selon la disponibilité des éléments dans le sol, la plante peut soit augmenter la surface totale de la racine et accroître ainsi l’acquisition des éléments, soit augmenter l’élongation du système racinaire pour accéder à de nouvelles sources de nutriments. Selon les carences en éléments les plantes peuvent réagir différemment. Ainsi les modifications les plus courantes du système racinaire peuvent être :

➢ Une inhibition de la croissance des racines primaires, souvent associée à un déficit en Phosphore (P)
➢ Une augmentation de la croissance et de la densité des racines latérales, souvent
associée à un déficit en N, P, Fe et S
➢ Une augmentation de la croissance et de la densité des poils absorbants, souvent
associées à une carence en P et en Fe

En plus de la modification de la structure racinaire, les plantes augmentent également la disponibilité des nutriments dans la rhizosphère en sécrétant des composés organiques (anions carboxylates, phénoliques, glucides, acides aminés, citrate, enzymes, etc.) et inorganiques (protons...).

Un exemple marqué est le cas du fer. En raison de la solubilité limitée du fer dans de nombreux sols, les plantes doivent souvent d’abord mobiliser le fer dans la rhizosphère avant de le transporter à l’intérieur des cellules. Selon les variétés des plantes, certaines peuvent notamment acidifier la rhizosphère engendrant une baisse du pH et une augmentation de la solubilité du fer ferrique, le rendant plus mobile. L’activité d’une chélate réductase ferrique liée à une membrane plasmique permet ensuite de réduire le Fe3+ en Fe2+, permettant ensuite son absorption par la plante. Cette stratégie d’acquisition du fer est appelée « Stratégie I ». Les graminées quant à elles, utilisent une autre stratégie (Stratégie II) pour acquérir du fer dans des conditions de limitation de l’élément. Elles ont recours à la synthèse de phytosidérophores (PS), qui présentent une forte affinité pour le fer ferrique. Les PS sont sécrétés dans la rhizosphère où ils se lient étroitement au fer ferrique. Les complexes PS-fer ferrique sont ensuite transportés dans les cellules de la racine par des transporteurs PS-Fe (III).

En milieu inondé, pauvre en oxygène, certains végétaux ont la capacité de transférer l’oxygène capté par la surface foliaire aux racines, grâce aux aérenchymes. En effet, les racines de riz, par exemple, les plantes forcent également certaines réactions d’oxydoréduction dans la rhizosphère en oxydant certaines espèces. Les racines de certaines plantes possèdent un parenchyme cortical constitué de cellules à parois minces avec de larges espaces intercellulaires. Cela s’appelle l’aérenchyme. Ce phénomène est observé dans le cas de racines se développant en milieu inondé. Un apport d’oxygène à partir des parties aériennes et jusqu’aux parties racinaires est ainsi réalisé. Il permet alors l’oxydation de composés réduits dans la rhizosphère.

Alors que les carences en éléments nutritifs peuvent constituer une menace sérieuse pour la productivité des plantes, les nutriments peuvent également devenir toxiques en excès. C’est principalement le cas des oligoéléments.

Enfin, la nutrition des plantes a également un impact sur le pH de la rhizosphère. En effet, l’équilibre électrique dans les cellules de la plante devant être maintenu, le prélèvement d’un ion chargé positivement par la plante engendre la libération d’un cation dans le milieu. A l’inverse, l’absorption d’anions comme par exemple les nitrates engendre la libération de HCO3 -/OH- ou l’absorption de H+, en raison du cotransport H+/NO3 - nécessaire dans la plante. L’équilibre entre l’excrétion de H+ et de HCO3 -/OH- par les racines des plantes dépend ainsi du ratio d’absorption de cations / anions.

Plusieurs auteurs ont souligné que l’azote, et notamment les formes de l’azote, était l’élément le plus important dans la détermination du rapport cations / anions.
Les plantes ayant une nutrition azoté principalement composée d’ammonium (NH4 +) absorbent plus de cations que d’anions et ont généralement une rhizosphère plus acide que le pH global du sol, alors que les plantes ayant une nutrition azoté principalement composée de nitrates absorbent plus d’anions que de cations et montrent la relation inverse entre la rhizosphère et le pH global du sol. »

Méthodes classiques de correction du Ph

Le sol alcalin le plus fréquent est le sol calcaire. On conseille généralement de corriger un sol trop alcalin :

- par un apport de matière organique paillis, compost
- Avec des engrais verts : semer en association moutarde, luzerne, phacélie, ray-grass, consoude, bardane, bouillon blanc.
- en amendant le sol avec du soufre en fleur (le soufre a un effet acidifiant)
- en utilisant un paillage à base de copeaux de bois de résineux, de biomasse d’eucalyptus qui ont également un effet acidifiant

On conseille généralement de corriger un sol trop acide en apportant de la matière organique (paillis, compost).

- avec des engrais verts semés en association en même temps : Lupin jaune (Lupinus luteus), Mélilot (Melilotus alba), Serradelle (Ornithopus sativus), Sarrasin ou Millet. (source : Franck Nathié)

en amendant le sol avec :

- de la cendre de bois. (pour cela il est conseillé de mettre entre 0,5 et 1 kg / 10 m2. Ne pas laisser la cendre à la surface du sol, surtout si celui-ci est argileux (effet négatif sur la structure qui devient compacte), mais l’incorporer immédiatement après application. La cendre de bois contient aussi du potassium, du phosphore et des oligo-éléments.

- de la marne, de la craie, 1,5 kg / 10 m2 tous les 3 ans en terre légère ; 3 kg / 10 m2 tous les 5 ans en terre lourde. Epandre les morceaux à même le sol au début de l’hiver, la pluie et le gel provoquant l’effritement.

- du sable calcaire grossier ou du calcaire broyé (0,3 à 2 kg / 10 m2)

- de la dolomie dans un sol carencé en magnésium (0,3 à 2 kg / 10 m2)
du lithothamne (0,1 à 0,6 kg / 10 m2), à utiliser avec parcimonie car c’est une ressource non renouvelable et fragile. (source : Le guide du jardin Bio, Jean-Paul Thorez)

- Les aiguilles de pin ou les écorces sont utilisées pour acidifier les sols voir en BRF pour empêcher la pousse des "mauvaises herbes" au jardin. Evitez de pratiquer une acidification du sol car peu de plantes y poussent, c’est pour ça que les forêts de sapins sont quasiment exclusivement composées de sapins. Les érables quant à eux sécrètent dans leurs racines des inhibiteurs de croissance.

Le chaulage tradition ancienne toujours conseillée par de nombreux agronomes est à proscrire. “La chaux enrichit le père et ruine le fils. Les amendements calciques cuits ont un effet bactéricide. Cette pratique de correction de l’acidité des sols a contribué à transformer le croissant fertile en désert.

Des vers de terre pour corriger le pH ?

Une méthode qui mériterait d’être étudiée serait de créer un milieu propice à la prolifération des vers de terre car, entre autre qualités, les lombriciens ont la faculté de modifier leur milieu pour qu’il leur convienne de manière optimale. Or, se faisant, ils créent un milieu tendant vers un Ph neutre.

Ce milieu favorable au vers de terre peut être lui-même crée en :

- apportant de la matière organique au sol
- en maintenant le sol recouvert de paillis,
- en compostant in situ,
- en maintenant un certain taux d’humidité

Pour cela il faut s’abstenir de mettre à nu le sol et l’empêcher de recevoir la lumière solaire directe ce qui a par lui-même des effets d’acidification

- en maintenant des couverts végétaux car les plantes elles aussi modifient le pH du sol dans le sens qui leur est favorable.

D’une manière générale corriger un sol trop acide ne peut ni ne doit consister à changer sa composition ou de manière très transitoire.
L’acidification est le résultat de pratiques de culture qui ;
- réduisent l’activité biologique du sol ;
- détruisent sa structure aérée et perméable qui ne peut être construite que par l’activité de la faune et de la flore ;
- exposent le sol au rayonnement solaire ;

La neutralité du pH du milieu n’est pas uniquement une propriété du substrat physique du milieu, mais aussi le résultat d’une activité biologique. Ce sont les plantes et la faune qui pilotent le pH de ce milieu pour qu’il corresponde à leurs besoins. Les plantes sont capables de modifier considérablement le pH (et les Eh) dans la rhizosphère via un effet direct par les exsudats racinaires et un effet indirect via la sélection spécifique de microorganismes.

Vouloir corriger le pH implique donc de :

- s’abstenir de mettre en oeuvre des techniques intrinsèquement acidifiantes (labour, mise à nu du sol)

- créer les conditions d’épanouissement de la vie dans des sols redevenus des asiles d’une biodiversité racinaire, animale, fongique et bactérienne qui pilotera elle-même le pH du milieu.

Annexe 1

Søren Sørensen et le calcul du pH

Le chimiste danois Søren Sørensen a introduit le concept de potentiel Hydrogène en 1909. Ses recherches portaient sur les acides aminés, les protéines, les enzymes et notamment l’effet de la concentration des ions dans l’analyse de ces protéines. La concentration des ions hydrogène jouant un rôle central dans les réactions enzymatiques, il a inventé un moyen simple d’exprimer celle-ci lorqu’il a compris qu’une échelle de l’activité des ions hydrogène pouvait être établie en prenant la réciproque du logarithme décimal de la concentration de ces ions.

Il a ainsi défini le concept de pH comme égal à l’inverse du logarithme de l’activité des protons :

C’est uniquement par souci de simplicité que la concentration est le plus souvent utilisée à la place de l’activité car c’est une valeur expérimentale plus facilement accessible.

Dans les solutions aqueuses les ions H+ libres sont toujours associés aux molécules d’eau selon la réaction :

Par conséquent, la définition correcte du pH est :

Là aussi par simplicité, dans les équations mettant en jeu des protons, H3O+ est souvent remplacé par H+ et il est usuellement écrit :

La concentration en protons H+ exprimée en fonction du pH, correspond à la fonction réciproque de la relation 15 :

A 25°C, la concentration des ions hydroxydes OH- est liée à la concentrations en protons H+ par la relation de la constante d’équilibre de l’autoprotolyse de l’eau, notée Ke :

Annexe 2

Extrait de la thèse de Jeremy Jean-guy Cottes, 2019 Le couple Eh/pH du sol : sa mesure, son impact sur la mobilité des nutriments et la croissance du tournesol.

« La capacité d’échange cationique (CEC ou T pour capacité Totale d’échange) d’un sol est la quantité de cations que celui-ci peut retenir sur son complexe adsorbant à un pH donné.
La CEC est utilisée comme mesure de la fertilité d’un sol en indiquant la capacité de rétention des éléments nutritifs d’un sol donné.
La CEC correspond donc au nombre de sites négatifs proposés à l’adsorption par l’argile et la matière organique du sol (en) (MOS). Chaque sol a une CEC bien précise qui correspond à la quantité de cations qu’il peut fixer, à un pH donné. Ces cations peuvent être des acides faibles ou des acides forts (H3O+ notamment). Il est préférable que ce soient des acides faibles qui occupent les sites de fixation : Ca2+, Mg2+, K+, NH4+ car ceux-ci sont les plus intéressants d’un point de vue nutritif pour la plante... Plus le sol est riche en argile et matière organique, plus sa CEC est importante. La CEC est fortement liée au rapport C/N et au pH du sol.

Les principaux ions associés à la CEC dans les sols sont notamment le calcium (Ca2+), le magnésium (Mg2+), le sodium (Na+) et le potassium (K+). Néanmoins cela dépend surtout de la composition chimique du sol. Pour chaque cation un équilibre dynamique s’opère entre la quantité de cations adsorbés à la surface des particules chargées négativement et la solution du sol. Des variations de concentrations dans l’un des deux « réservoir » entraîne un nouvel équilibre.

Par exemple une diminution de la quantité de cations présents dans la solution du sol entraînera la désorption du cation jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit atteint entre les phases. Des échanges de cations sur les sites d’adsorption ont également lieu.

Généralement tous les cations sont interchangeables mais le degré avec lequel un cation est remplacé par un autre dépend de la force de rétention du cation adsorbé. Cette intensité de fixation dépend de la valence et de l’hydratation des ions, de telle sorte que la fixation des cations suit un ordre préférentiel. Néanmoins cet ordre de préférence est différent pour chaque type d’argile et d’humus et dépend fortement de la concentration en cations présents dans la solution. C’est notamment pour cela qu’à mesure que les sols deviennent plus acides, Mg2+, Ca2+, Na+ et K+ sont remplacés par H+, Al3+ et Mn2+ .

L’acidité échangeable fait alors référence à la quantité de cations dits acides, comme H+ et Al3+, adsorbée par la CEC. Cette acidité dépend en grande partie du pH et de la capacité d’échange cationiques du sol. Lorsque la CEC d’un sol est élevée mais fixe une faible quantité d’ions alcalins, le sol devient plus résistant aux changements de pH. Son effet tampon est alors augmenté. On parle également d’acidité potentielle. »

Mis en ligne par La vie re-belle
 1er/10/2020
 https://www.lavierebelle.org/ph-du-sol

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