Analyse de terre - Comment évaluer le statut acido-basique du sol ?

La mesure du pH_eau suffit pour un diagnostic d’acidité

Le statut acido-basique du sol renseigne sur la quantité d’acidité ou d’alcalinité que contient le sol.

Il est en premier lieu caractérisé par son pH, couramment évalué en France par la mesure du pH_eau, et par sa capacité à tamponner (ou modérer) les variations de pH du sol induites par les sources d’acidification. Cette capacité, aussi appelée pouvoir tampon du sol, est mesurée par la CEC Metson.

Sous climat humide avec excédent pluviométrique hivernal et en l’absence de chaulage, l’acidification du sol, appréciée par la baisse du pH, est une tendance générale dans les sols non calcaires. Cette acidification est liée à la prédominance naturelle de processus acidifiants par rapport aux processus alcalinisants.

Quant au pouvoir tampon du sol, il est lié aux teneurs en matières organiques, argiles et carbonates. Dans les sols calcaires, la dissolution des carbonates permet de maintenir durablement leur pH_eau au-dessus de 8.

Au cours de l’année, la valeur du pH_eau peut varier de 0,5 point en moyenne : baisse du pH au printemps et en été (plus forte activité biologique en particulier de nitrification de l’azote ammoniacal) et remontée en automne et hiver. Afin de s'affranchir de cette variation intra-annuelle, il est préférable de conserver la même période pour les prélèvements. Il est d'ailleurs recommandé d'effectuer ses prélèvements en fin d'été, période sur laquelle les références ont été construites. C'est aussi une période de l'année où le pH_eau est bas.

Quels sont les enjeux associés à l’acidité du sol ?

L’acidité du sol peut induire des pertes de production parfois importantes lorsque le pH_eau devient inférieur à 5,5. L’abaissement du pH dans les sols acides contribue notamment à rendre de plus en plus solubles les composés minéraux contenant de l’aluminium. Ces derniers deviennent toxiques pour les plantes lorsque l’acidité du sol est trop importante.

Pour des pH_eau supérieurs à 6,5, la gestion du pH du sol devient une affaire de compromis, entre des effets positifs dans certains sols limoneux à structure instable et des effets négatifs liés aux pH élevés (prédisposition aux carences en manganèse, zinc, cuivre et bore ; développement de certains champignons inféodés au sol responsables de maladies comme la gale de la pomme de terre et le piétin échaudage des céréales).

La gestion d’un pH_eau entre 6 et 6,5 représente un compromis acceptable dans une majorité de sols de grandes cultures et prairies temporaires.

La capacité d'échange cationique (CEC) indispensable pour raisonner le chaulage

La CEC évalue le système adsorbant du sol, en quantifiant les charges négatives portées par les bordures des feuillets d’argiles (les minéraux argileux du sol se présentent comme des « millefeuilles ») et par les matières organiques.

Les cations Calcium (Ca²⁺), Magnésium (Mg²⁺), Potassium (K⁺), Sodium (Na⁺) et Aluminium (Al³⁺), peuvent être retenus à l’état échangeable sur ces charges négatives. Si le sol est très acide, les protons (H⁺) viennent bloquer de manière énergique les charges négatives du système adsorbant et diminuent ainsi la « place » disponible pour les cations échangeables.

La CEC metson est utilisée pour calculer la dose d’amendement basique à apporter pour un chaulage de redressement (tableau). La CEC metson varie de moins de 5 (sols sableux pauvres en matière organique) à plus de 30 cmol+/kg (certains sols argileux). Plus le sol est riche en argile et matières organiques, plus la CEC est élevée.

Tableau 1 : Quantités d’unités neutralisantes (kg de VN/ha aussi noté kg CaO/ha) nécessaires pour augmenter le pH_eau de 0,5 unité sur la couche labourée (0-25 cm), pour un pH_eau initial compris entre 5 et 6

Le taux de saturation, une mesure complémentaire mais pas indispensable

Le taux de saturation (S/CEC) définit la part des cations d'acidité négligeable (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺) sur la CEC. Le complément de la part des cations d’acidité négligeable à 100 % représente les charges négatives bloquées par des protons (H⁺) ou des cations acides (Al³⁺...).

Ce taux peut permettre de calculer une dose d'amendement s'il est inférieur à 80 %. A pH élevé et en sols calcaires, le complexe est saturé (voire sursaturé) par les cations Ca²⁺, si bien que cet indicateur n'a plus aucun intérêt.

Même s’il existe une relation entre le pH_eau et le taux de saturation par type de sol, cet indicateur est moins précis que le pH_eau car il cumule les incertitudes des analyses de la CEC et des quatre cations échangeables. Il est aussi moins pertinent que le pH_eau pour définir l'urgence du chaulage.

L’interprétation de CaO inutile

Les teneurs en cations échangeables (calcium, magnésium, potassium et sodium) sont, par convention, exprimées en oxyde (CaO, MgO, K₂O, Na₂O), alors que ces formes chimiques n’existent pas dans le sol. Ce sont les ions Ca²⁺ ; Mg²⁺ ; Na+ et K⁺ qui sont présents. Les expressions en oxyde sont utilisés pour calculer des doses d'engrais à apporter.

Seules les teneurs en magnésium (MgO) et potassium (K₂O) échangeables sont prises en considération pour la nutrition des cultures. Le calcium (CaO) et le sodium (Na₂O) ne sont jamais des éléments nutritifs limitants pour les grandes cultures en France.

Tableau 2 : Synthèse de l’interprétation des indicateurs du statut acido-basique du sol