1. No category

PEDOLOGIE
Edité avec l'aide financière de la Fondation Universitaire
et du Ministère de l'Education nationale et de la Culture française
et du Ministère de l'Education nationale et de la Culture néerlandaise
Uitgegeven met de financiële steun van de Universitaire Stichting
en van het Ministerie van nationale Opvoeding en Nederlandse Cultuur
en van het Ministerie van nationale Opvoeding en Franse Cultuur
Bulletin de la
Société BeIge de Pédologie
Bulletin van de
Belgische Bodemkundige Vereniging
1976
:XXVI, 1
Comité de rédaction
Redactiecomité
A. Cottenie, J. D'Hoore, A. Herbilion, T. J acobs,
A. Noirfalise, G. Scheys, L. Sine, C. Sys,
R. Tavernier, M. Van Ruymbeke
PRESIDENT D'HONNEUR
ERE- VOORZITTER
J. Baeyens
SECRETAIRES GENERAL HONORAIRE
ERE -SECRETARISSEN -GENERAAL
R. Tavernier
J. Ameryckx
ANClENS PRESIDENTS
OUD-VOORZITTERS
V. Van Straelen t
F. Jurian
L. De Leenheer
G. Manil t
A. Van den Hende
G. Scheys
L. Sine
A. Cattenie
G. Hanatiaux
M. De Baadt
A. Herbillan
P. Avril
(1950-1953 )
(1 9 54 -1 955 )
(1956-1957)
(1958-1959)
(1960-1961)
(1962-1963)
(1964-1965 )
(1966-1967)
(1968-1969)
(1970-1971)
(1972-1973)
(1974-1975)
ProL
.. UV......K
-te
SOCIETE BELGE DE PEDOLOGIE
BELGISCHE BODEMKUNDIGE VERENIGING
FONDEE A BRUXELLES LE 18 JUILLET 1950
OPGERICHT TE BRUSSEL OP 18 JULI 1950
Samenstelling van de Raad van Beheer voor 1976
Composition du Conseil d' Administration pour 1976
Président
Voorzitter
J. D'Hoore
Vice-présiden ts
Ondervoorzitters
M. Van Ruymbeke
R. Frankart
Secrétaire général
Secretaris-generaal
c. Sys
Secrétaire-trésorier
Secretaris-schatbewaarder
A. Louis
Membres
Leden
L. Baert, F. De Coninck, F. Delecour, R. Gombeer,
J. Lozet, L. Mathieu, G. Stoops, J. Thorez.
3
IN MEMORIAM
G. MANIL
Ancien Président de la Société Beige de Pédologie
Le 23 mars 1976, Monsieur Ie Professeur G. MAN1L est mort des
suites d'une maladie inexorable. 11 allait atteindre sa 63e année.
Monsieur MAN1L était professeurordinaire à la Faculté des
Sciences Agronomiques de l'Etat à Gembloux (Belgique), titulaire
de la chaire de la Science du Sol et directeur de plusieurs centres
de recherches.
Tout au long de sa vie, il a fait preuve d'une activité incessante,
d'une intelligence vive, précise et méticuleuse. Son raisonnement
d'une logique rigoureuse accompagnait une remarquable curiosité
imaginative. Très proche de la nature dès son plus jeune áge, il avait dédié la meilleure part de ses recherches aux problèmes édaphiques des écosystèmes forestiers.
Mais son rayonnement était très vaste. Ses interventions et ses
exposés sur les questions de classification des sols, de pédogenèse
des sols bruns, de la stratigraphie des limons loessiques, de l'humus,
de la fertilité ou de la pollution étaient particulièrement appréciés.
11 fut l'un des fondateurs de la Société Beige de Pédologie dont
il présida les activités en 1958 - 1959 et qu 'il représenta au Congrès
de Moscou en 1974.
Comme Monsieur DUCHA UFOUR Ie dit si bien : "Monsieur
MAN1L nous laissera à tous, pédologues et forestiers français, qui
étions aussi ses amis, Ie souvenir d'une personnalité éminente, qui
brillait non seulement par sa haute valeur scientifique, mais aussi
par ses exceptionnelles qualités humaines qui rendaient si attachants
les contacts et les échanges que l'on pouvait avoir avec lui".
Société Beige de Pédologie.
4
PEDOLOGIE, XXVI, 1, p. 5-14,1 fig., 1 tab., Gand, 1976.
POSSIBILITES D'UTILISATION DE LA CALCINATION A BASSE TEMPERATURE (LTA) EN PEDOLOGIE
J.-M. MARCOEN
F. DELECOUR
Introduction
11 y a un peu plus d'une dizaine d'années, suite à une idée originale de Gleit (Gleit & Holland, 1962) est apparu sur Ie marché un
appareil capable de calciner les matières organiques à basse température, dans un plasma, c'est-à-dire, dans un courant d'oxygène activé
contenant dès lors "un mélange d'oxygène atomique et ionique en
état d'excitation électronique et vibrationnel".
Le' principe de base et l' originalité de ce système consiste à madifier la forme chimique de l'oxygène en contact avec l'échantillon
au moyen d'un champ électromagnétique de radiofréquence. Le gaz
à basse pression atteint ainsi un état d' excitation très élevé, de sorte qu'il peut, sans apport d'énergie calorifique, oxyder la matière
organique.
Pratiquement, la température au niveau de l'échantillon dépasse
0
rare ment un maximum de 150 C. Les particules de plasma réagissent d'une manière sélective pour scinder les liaisons C-C et C-H, décomposant la matière organique en CO, C02, NO, N02 et H20.
Les anglo-saxons appellent cet appareil "Low Temperature Asher"
(en abrégé L.T.A.), traduit en "calcinateur à base température".
L'appareil que nous utilisons se compose de cinq chambres d'oxy-
J.-M. Marcoen - Ing. Chim. et des Ind. Agric. - Assistant.
Chaire des Sciences de la Terre - Faculté des Sciences Agronorniques, 5800
Gembloux.
F. Delecour - Ing. Chim. et des Ind. Agric. - Chef de travaux.
Cent re d'Etude des Sols Forestiers de la Haute Belgique (I.R.S.LA.), Gembloux.
5
dation individuelles. Le plasma y naît suite à l'application d'une haute fréquence (radiofréquence 13,56 Mégacycles) à un serpentin à
trois spires en cuivre cadmié entourant les conduits d'amenée d'oxygène.
Le calcinateur à basse température est principalement utilisé en
vue de la récupération d'éléments métalliques dans les matières végétales ou animales (Fabry, 1972). Cependant, dès 1965, Gluskoter
l'a utilisé avec succès pour récupérer les minéraux contenus dans
les charbons de l'Illinois. Nous l'avons personnellement utilisé dès
1972 (1), pour purifier, sans les altérer, des roches sédimen taires carbonatées(Marcoen & Fabry, 1972) et nous avons entamé depuis,
l'étude de cette technique en tant que :
a) prétraitement de l'analyse minéralogique de la phase argileuse
des sols à charge organique,
b) technique de dosage de la matière organique des sols.
1. CALCINATION A BASSE TEMPERATURE DE LA MATIERE ORGANIQUE
ASSOCIEE A LA PHASE ARGILEUSE DES SOLS, EN TANT QUE PRETRAITEMENT DE L'ANALYSE MINERALOGIQUE
1.1. Inconvénients des methodes chimiques
L'intérêt de la connaissance exacte des minéraux et édifices constituant la fraction argileuse des sols n'est plus à démontrer. Elle se
révèle de plus en plus indispensabie en Sciences du Sol, qu'il s'agisse de genèse et d'évolution du sol, de nutrition minérale ou de physique du sol.
La séparation, la préparation et l'identification des argiles des
sols continuent cependant à poser des problèmes. Pour tourner ces
difficultés, l'analyste dispose de toute une série de prétraitements
hérités, pour la plu part, des techniques d'analyse granulométrique :
- peptisation,
- dissolution des carbonates,
- déferrisation,
- com plexation de l' aluminium,
- destruction des substances amorphes et des com posés organiques.
Tous ces prétraitements, cependant, sont susceptibles d'introduire une modification des minéraux très fragiles qui composent la
fraction inférieure à 2 JJ..
(1) L'appareillage est aimablement mis à notre disposition par Dr. Ir. Fabry
C.R.A., B - 5800 Gembloux.
6
La littérature abonde d'exemples qui montrent que ces méthodes
de préparation affe"ctent presque toujours les caractéristiques des
minéraux argileux telles qu'elles nous sont révelées par les méthodes
d'analyse (Staljanssens et al., 1975).11 existe pourtant bien des cas
ou ces prétraitements sont nécessaires.
En particulier, il est presque toujours indispensable d'éliminer les
composés organiques associés à la fraction argileuse des échantillons
pédologiques (prélevés dans les horizons humifères de surface ou
proches de ceux-ci) qu'il nous est donné d'étudier.
En effet, ces composés organiques empêchent, la plu part du
tem ps, une bonne dispersion et, donc, l'obtention de sus pensions
stables. Ils empêchent également une saturation convenabie des argiles. Ils provoquent Ie décollement (curling) de dépots orientés - destinés à l'analyse R.X. - de leur support en verre. Ils sont responsables des mauvais résultats ou des difficultés d'interprétation des analyses tant en radiocristallographie, qu'en analyse thermique, spectro- "
métrie d'absorption infra-rouge et micro-morphologie.
Le traitement oxydant classique à l' eau oxygénée est, à not re avis,
à proscrire car il présente des inconvénients majeurs :
- microdivision des minéraux micacés (Henin & Pedro, 1957),
- dégradation plus ou moins prononcée des phyllites, observables
sur les diffractogrammes (Douglas & Fiessinger, 1971, Staljanssens, 1974),
- modification du comportement de minéraux du type 2/1 (Gjems,
1962),
- formation d'oxalates de calcium résiduels et de complexes oxaloferreux ou alumineux (Farmer & Mitchell, 1963; Martin, 1954),
- réaction entre Ie fer libre et les stabilisants phosphatés de l'eau
oxygénée de qualité technique (Fernandez & Garcia, 1971),
- destruction fort incomplète et lente de la matière organique,
surtout en présence de carbon~tes libres.
L'usage de l'hypochlorite (NaCO) proposé plus récemment (Anderson, 1963) ne remédie pas toujours à ces inconvénients.
1.2. Avantages de la calcination à basse température
La calcination à basse température de ces échantillons, ou les teneurs en matière organique plus ou moins complexée avec les colloides minéraux sont généralement élevées, permet, par contre,
d'obtenir des échantillons, débarrassés complètement de leur fraction
organique, sous forme de poudres claires tenant bien en suspension
7
et se prêtant aisément à la préparation des dépots orientés. L'étude minéralogique de controle effectuée sur une série d'échantillons représentatifs de divers types de complexation organo-minérale d'intensité
diverse, démontre que ce nouveau traitement n'altère pas Ie comportement aux R.X. des minéraux argUeux composant les échantUlons
et en facUite l'identification subséquente. Au contraire, l'attaque
à l'H202 provoq~e, quasi systématiquement, un effondrement des
réseaux vers 10 A. Dne étude comparative des deux méthodes appliquées à une série d'échantillons représentatifs de divers types d'argûe de sol est publiée aUleurs (Staljanssens et al., 1975).
L'ATD réalisée sous courant d'02 est un moyen de détermination extrèmement sensible de la M.O. associée aux argUes de sols.
Son utilisation lors de nos essais a mis en évidence l' eff1cacité du
LTA pour la destruction complète de la matière organique. C'est
ce qui nous a incité à tester cette technique comme méthode de
dosage de la matière organique édaphique.
2. OOSAGE DE LA MATIERE ORGANIQUE DES SOLS PAR CALCINATION
A BASSE TEMPERATURE
2.1. Inconvénients des méthodes chimiques
Le dosage de la matière organique des sols soulève également, on
Ie sait, de nombreux problèmes.
La détermination directe, par perte au feu, ne s'applique qu'à
des substances riches en matière organique et se heurte aux interférences introduites par les carbonates et les minéraux argileux qui
perdent des molécules d'eau de constitution (De Leenheer et al.,
1957).
Lors de la détermination de la matière organique par Ie truchement des dosages du carbone, on se heurte au problème de calcul
des résultats en ce qui concerne :
a) Ie coefficient de transformation du C total en matière organique
(De Leenheer et al., 1957),
b) la transformation des quantités d'oxydant en valeur de carbone
lorsque Ie dosage s'effectue par voie humide (Attar & Delecour,
1964 ).
De plus, notamment dans la méthode de Walkley-Black (1934),
l'oxydation du carbone n'est pas toujours complète.
Aucune de ces techniques n'est donc entièrement satisfaisante
pour la détermination des teneurs en matière organique des sols.
8
C' est pourquoi nous nous sommes posé la question de savoir si
la calcination à basse température ne pourrait être utilisée pour Ie
dosage direct de la matière organique des sols.
2.2. Essai de la technique L.T.A.
Nos premiers essais ont porté sur quatre échantillons de terre
provenant de sols forestiers ardennais :
- 2 échantillons, horizons All et A21, d'un sol bron acide sous hêtraie dans la région de St-Hubert. I1 s'agit d'un sollimono-sableux
à charge caûlouteuse, à humus de type Mull acide (NO 4312 et
4314)
- 2 échantûlons, horizons All et A21 gr, d'un sol humique à gley
sous pessière dans la région de Samrée. La texture est limoneuse
et l'humus du type Moder semi-tourbeux. (N° 3808 et 3809).
Les matières organiques totales ont été déterminées, d'une part,
par la méthode de Springer-Klee adaptée par Attar & Delecour
(1964), d' autre part, par calcination à basse température dans Ie LT A
à partir de poudre de sol (obtenue par broyage des échantûlons dans
0
un broyeur à boules type Heidelberg) présèchée à 105 C.
Chaque_ prise d'essai de 500 mg. est répartie de manière uniforme
dans les nacelles de combustion qui, après pesée, sont introduites
dans leurs chambres respectives. Les opérations de mise en marche
et réglage prennent moins de lOminutes.
2.2.1. Contróle de calcination
Chaque échantûlon est, en fait, réparti dans deux nacelles identiques qui sont disposées cate à cote dans une même chambre du
calcinateur. Le contenu d'une première nacelle sert au controle de
la perte de poids (après refroidissement en dessicateur), tandis que
des prélèvements d'aliquotes, destinés à l'analyse thermique différentielIe (ATD), sont régulièrement effectués dans la seconde. L' ATD
de ces aliquotes est réalisée au fur et à mesure des prélèvements; la
disparition complète des pics d'oxydation de la matière organique
sert de critère pour fIxer l'arrêt du traitement.
9
TRAITEMEN
PERTE
COUR BES AI O.
DE
POIDS
%
AU
l.T.A.
(250W.)
90H .
J2.5
112H.
JJ.I
155H.
J'.5
'C
100
300
400
500
600
Fig. 1.
Controle A TD de la disparition de la matière
organique lors du traitement L.T.A.
Ech. NO 3808.
2.2.2. Résultats obtenus
Les résultats détaûlés de cet essai sont publiés ailleurs (Delecour,
Fabry & Marcoen, 1975). Nous nous contenterons ici de fournir
un tableau des valeurs ob tenues selon les deux techniques comparées
(tableau 1).
Tableau 1
Teneurs en matière organique, %
Echantillon
Springer -Klee
L.T.A.
3808 - All
3809 -A21
4312-A11
4314 -A21
37,15
6,49
28,00
6,30
34,53
5,43
26,30
6,23
Différ. % de Spr.-Klee
7
16
6
1
Dans chaque cas, la technique Springer-Klee fournit des valeurs
plus élevées que la technique L. T.A. Les différences entre ces deux
10
méthodes varient, pour ces échantillons, de 1 à 16 0/0. La variation
est surtout importante dans Ie cas des horizons A21 et est manifestement liée à la grandeur de l'erreur relative du dosage.
11 n' est pas facile de décider laquelle des deux méthodes donne
la valeur la plus exacte.
D'une part, subsiste toujours, pour la technique Springer-Klee,
une certaine incertitude quant aux coefficients de transformation à
utiliser. Dans la pratique, on fait usage de coefficients moyens, alors
que, par exemple, pour la conversion du carbone en matière organique, De Leenheer et al. (1957) ont montré que Ie facteur de transformation varie de 1,8 à 2,2 selon Ie cas.
D'autre part, les valeurs ob tenues par la calcination à basse température (L.T.A.) apparaissent quelque peu sous-estimées. Cet effet
n'est pas dû à un défaut de combustion de la matière organique,
puisque les courbes d' ATD montrent bien que celle-ci a entièrement
disparu. L'explication nous est donnée par la spectrographie IR. L'apparition d'un pic aigu à 7,211 (1390 cm- 1 ) sur Ie spectre des échantilions traités par L.T.A. montre qu'un nouveau composé (il s'agit
vraisemblablement de nitrates), résidu solide de la destruction de la
matière organique, se forme lors de la calcination (Marcoen, 1975).
Le poids de résidu minéral en est quelque peu augmenté.
Des essais plus élaborés doivent être entrepris mais, dès à présent,
on peut conclure que la méthode de calcination L.T.A. permet un
dosage acceptable de la matière organique.
Cependant, la technique n'apparaît intéressante, pratiquement,
que si l'on peut disposer d'un appareillage de grande caoacité. Par
contre, son intérêt est évident en ce qui concerne la détermination
des facteurs de transformation du carbone en matière organique,
puisque l'on n'a à craindre aucune interférence des colloïdes argileux.
3. CONCLUSIONS
Les essais réalisés jusqu'à présent mettent bien en évidence l'intérêt de la technique de calcination à basse température tant dans
Ie domaine de la préparation des échantillons d'argile soumis aux
analyses minéralogiques par R.X., ATD, etc. que dans Ie domaine
du dosage de la matière organzque édaphique.
Toutefois, dans l'un et l'autre cas, des essais complémentaires sont
nécessaires afin de mieux préciser les conditions de travail optima.
*
*
*
11
REFERENCES
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An improved pretreatment for mineralogical analysis of sample containing
organic matter.
Clays and Clay Min., 10 th. eonf. 380-388.
Attar, A.R. & Delecour, F., (1964),
Contribution à l' étude du do sage du carbone par voie humide.
Pédologie, 14 (2), 140-159.
Delecour, F., Fabry, J. & Marcoen, J.M., (1975).
Possibilité de do sage de la matière organique des sols par calcination à basse
température.
Bull. Reeh. Agron. Gembloux., X, 2, (sous presse).
De Leenheer, L., Van Hove, J., & Van Ruymbeke, M., (1957).
Détermination de la teneur en carbone organique des sols. Etude critique
des méthodes titrimétriques.
Pédologie, 7, 324-347.
Douglas, L.A. & Fiessinger, F., (1971).
Degradation of day minerals by H202 treatments to oxydize organic matter.
Clays and Clay Miner., 19, 67-68.
Fabry, J., (1972).
Etude de la calcination à basse température appliquée à la récupération
d' éléments métalliques dans les matières végétales et animales.
Thèse de doctorat, F.S.A.Bx. 138 p.
Farmer, V.c. & Mitchell, B.D., (1963).
Occurence of oxalates in soH day following hydrogen peroxyde treatment.
Soil Scienee, 96, (4), 221-229.
Femandez Arroyo, G. & Garcia Vicente, J., (1971).
Estudios por analisis térmico diferential de los effect os producidos en aigunos
minerales de la arcilla como causa de la eliminacion de materia organica y
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Bol. Soc. Esp. Ce ram, vol. 10, (2), 223-246.
Gjems, (1962).
A swelling dioctaedral day mineral of a vermiculite-smectite type in the
weathering horizons of podzols.
Clay Miner. Bull., 5, 183-193.
Gleit, C.E. & Holland, W.D., (1962).
Use of electrically excitated oxygen for the low temperature decomposition
of organic sub stance.
Analytical Chemistry, 34, 1451-1457.
Gluskoter, H.]., (1965).
Electronic low temperature ashing of bituminous coal.
Puel, 44, 285-291.
12
Henin, S. & Pedro, G., (1957).
Mise en évidence d'un effet de dislocation du granite à biotite par traitement
à l' eau oxygénée.
G.R. Acad. Sci., 245, 1451-1453.
Marcoen, J.M., (1975).
Calcination à basse température de la matière organique associée à la phase
argileuse des sols en tant que prétraitement de l'analyse minéralogique.
BulL Rech. Agron., Gembloux, (à paraître).
Martin, R.T., (1954).
Calcium oxalate formation in soils from hydrogen peroxyde treatment.
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Staljanssens, M., (1974).
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Mém. Fin d'Etudes. Fac. Sc. Agron. Gembloux, 167 p.
Staljanssens, M., Marcoen, J.M., Fabry, J. & Rassel, A., (1975).
Destruction de la matière organique par calcination à basse température en
vue de l'analyse minéralogique des sols.
Ann. Soc. GéoL Bel~ique, T. 98, 11, 393-403.
Walkey, A & Black, I.A., (1934).
An examination of the DEGTJ AREFF method for determining soil organic
matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method.
Soil Science, 37, 29-38.
Résumé
Les essais montrent l'avantage de l'utilisation de la calcination à basse température (L.T.A.) lors de la préparation des échantillons d'argile pour l'étude minéralogique (Rayons X, DTA etc.) et pour la détermination de la matière organique.
Cependant, des essais complémentaires s'imposent pour mieux préciser les conditions de travail optima.
Mogelijkheden voor het gebruik van verassing bij lage temperatuur bij pedologische studies
Samenvatting
De proeven tonen de voordelen aan van het gebruik van verassing bij lage
temperatuur voor de bereiding van kleimonsters voor mineralogische studie
(X-stralen, DTA, enz.) en voor de bepaling van organisch materiaal.
Aanvullend onderzoek is echter noodzakelijk om de optimale werkvoorwaarden te bepalen.
13
possibUities for using low temperature ashing in soil science
Summary
Some experiments showed the advantages of the low temperature ashing
technique (L.T.A.) for preparing day samples on which mineralogical analysis
is to be made (X-rays, DTA, etc.) and for determining soil organic matter.
In both cases, however, further research is necessary to determine the optimal working conditions.
14
PEDOLOGIE, XXVI, 1, p. 15-26, 4 .tab. Ghent 1976 . .
NITROGEN MINERALISATION TESTS AND P01'ENTIALS IN RELATION TO SOIL MANAGEMENT
W.VERSTRAETE
J.-P. VOETS
Research project financed by the Instituut tot Aanmoediging van het
Wetenschappelijk Onderzoek in Nijverheid en Landbouw.
I. · INTRODUCTION
Since 1963, four large fields in the Belgian loam area have been
studied in detaû by De Leenheer and co-workers (1965; 1966) with
regard to the physical and chemical aspects of the overall soû fertûity. The nitrogen mineralisation in these fields has been calculated by
Van Ruymbeke & De Leenheer (1973) on the basis of import and
export of plant nutritive elements. The lat ter calculations suggested
that the various soil treatments have given rise to considerable differences in the nitrogen mineralisation phenomena of these soils.
This papier reports on the laboratory investigations with regard to
the nitrogen mineralisation potentials of these various soils.
A wide variety of tests have been proposed for the estimation of
the amount of potentially mineralisabie nitrogen available in the
soil (Verstraete, 1975). Some of the best known methods in this
perspective are those of Keeney & Bremner (1966), of Verstraeten,
Vlassak & Livens (1970) and of Stanford and co-workers (1972;
1974 ).
In the Keeney & Bremner test (Symbol KB), 10 g of wet soil
are mixed with 30 g of 60-mesh quartz sand and 6 mI of water beW. Verstraete - Dr. Ir. - Docent.
J.P. Voets
- Dr. Ir. - Professor. Director of the Laboratory of general and
industrial microbiology.
University of Gent, Coupure 533, 9000 Gent, Belgium.
15
fore incubation. The sample is then incubated at 30° C during 2
weeks in a plastic bottle which allows aeration but prevents loss of
water vapor during incubation. The increase in inorganic nitrogen is
an index of the soil mineralisation potential. In the test according
to Verstraeten et al. (Symbol VVL) 50 g of soil are incubated in a
150 mI glass jar, moistened to 65 per cent of the field capacity and
kept at a temperature of 30° C during 32 days. The mineralized
nitrogen is calculated by substracting the mineral nitrogen at the
start from the amount of mineral nitrogen present aft er 32 days of
incubation. The test recently proposed by Stanford ( Symbol S)
is more complicated but the results obtained permit a more quantitative evaluation. Fourty grams of soil are mixed with 10 g of vermiculite and placed in a leaching tube at 35° C. The tube is leached
at regular intervals with a nitrogen free nutrient solution. The amount
of nitrogen leached corresponds to the fol1owing equation :
kt
Nt = No (1 - 10 - 2,3)
(1)
in which No : mineralisable soil N at moment 0, the N mineralisation potential
Nt : cumulative amount of nitrogen mineralised at
moment t
t : weeks
k : mineralisation rate, weeks -1
The lat ter three tests have been used to evaluate the nitrogen mineralisation processes in the loam soils as a function of the following
variants :
1. Crop
: the crops are gown in a 3-year rotation of sugarbeet (Su), winter wheat (Wh) and winter barley.
The latter crop was not examined in this study.
2. Organic matter treatments
Co (control) = without organic fertilizer
GR = green manure and crop residues (wheat and
barley straw and sugarbeet leaves).
FY = green manure + 20 tons farm yard manure.
3. Liming : the lime treatment consists in applying sugar lime
(CaC03 - sludge from sugarbeet factories, 25
tons per crop rotation) (symbol W) to half of
each organic matter treatment, none (symbol N)
to the orther half.
16
4. Pields : two fields were examined. They are designated
as Tand B.
5. Toposequence : each field is a toposequence with three
soilprofile phases, i.e. an eroded plateau
(P); a gentle slope, and a dry drepession
(D).
2. METHODS
The soil was sampled with a soil corer (0,25 cm 2 surface) to a
depth of ± 7 cm. Por each sampling of each plot, ten such soil samples were taken. These samples were bulked into one overall sample,
0
homogenized arid stored at 5 before analysis in the laboratory.
Sampling was done in the months Mareh, August and October.
Water extraction was performed by shaking 25 g of soil with
100 mI of distilled water at room temperature during 30 minutes.
The suspension was subsequently filtered over a SS 595 1/2 paper
HIter. The Hltrate was analysed for its content of inorganic nitrogen .
by the methods of Bremner & Keeney (1965).
3. RESULTS AND DISCUS SION
The different variants which have been examined with regard to
their impact on the nitrogen mineralisation processes are represented in table 1. As shown, in 1972 and 1973 the mineralisation tests
of Keeney & Bremner and of Verstraeten and co-workers were compared. In 1974 however, the newly proposed method of Stanford
and co-workers was tried out and compared to the VVL-method.
Prom the average values, it is obvious that the KB and VVLtests give similar results. However, the correlation between the two
tests over the two years turned out to the rather low (r = 0,45,
n = 72). The results of the S-tests differ with those of the former
tests with as much of one order of magnitude. This is to ex peet in
view of the fact that the results of this method represent the total
amount of mineralisable nitrogen and not the amount which is
mineralised during the test period.
To evaluate the impact of each experimental variant on the nitrogen transformation processes, the results of the invidual analyses
were statistically analysed by means of t-tests on paired observations.
Herefore the samples taken during the growing season were considered as repetitions in time. The results of these analyses are represented in terms of their procentual distribution in table 2.
17
Tahle 1
Mineralised nitrogen (rng N/kg soil) in the different tests as a function of the
experirnental variants.
1972
Variant
1973
1974
KB
VVL
KB
VVL
VVL
S
34,06
34,29
38,75
36,33
43,01
43,23
56,65
64,56
59,90
46,54
48,88
46,66
25,09
36,08
39,95
438
394
381
37,15
34,22
41,82
39,88
64,07
56,66
45,68
45,25
38,85
30,06
404
406
Wheat
31,23
421
Sugarbeet
36,17
388
Manure
Co
GR
FY
Toposequence
p
D
Lirne
N
W
Field
T
B
36,90
34,59
38,67
48,04
58,94
61,80
43,83
50,88
Crop
These results first of all show that of the three tests, the S-test is
not at all and the K~test only slightly able to reveal significant
differences in the nitrogen mineralisation as a function of the
different variants. The VVL-tests however clearly indicates the
following four tendencies : FY> Co, N > W, B > T, Wh > Su.
The fact that two of the three tests lack sensitivity and/or
accuracy to differentiate in a statistical significant way the impact of the experimental variants examined is not too surprising
in view of the relatively small differences in soil characteristics
between the various variants (tabie 3). Indeed, each of these
variants represents a perfectly acceptable soil management practice
and experimental exaggerations or extremes were not included in
th is long-term study.
18
Table 2
Procentual distribution of the results of the mineralisation tests for the different
variants.
KB
VVL
S
FY> Co
FY< Co
NS*
8
0
92
50
13
37
0
0
100
GR> Co
GR< Co
NS
0
0
100
25
19
56
0
0
100
FY> GR
FY< GR
NS
8
0
92
19
25
56
0
0
100
6
0
0
100
P > D
P < "D
NS
88
6
0
94
N>W
N<W
NS
8
0
92
83
17
0
0
0
100
T > B
T < B
NS
8
0
92
0
28
72
0
0
100
0
100
0
0
0
100
6
wh> Su
Wh< Su
NS
* Percentage of the analyses for which P ~ 0,2
The lack of resolution of the KB-test relative to the VVL-test, is
probable due to the fact that fresh soil samples are used in the
test procedure. Indeed, in the VVL-test, the soil is fust dried,
grinded, homogenized and re-wetted to a predetermined field capacity value. Hence, this test procedure permits to standardise the
experimental conditions much more rigorously. To verify the statistical reproducibility of the KB and the VVL-tests, the summer
and fall samplings were in 1973 done in two fold for each of
19
Table 3
Principal differential characteristics of the variants examined (DE LEENHEER,
1976)
Organic matter input
kg/ha/Yr
Humus % pH H 0 __T_e_x_tu_r_e_(%_o)--l
2
Clay Loam Silt
Manure
Co
GR
FY
3083
9673
6457
1,99
2,17
2,27
8,00
8,15
8,15
2,13
2,19
8,16
8,29
1,99
1,97
8,00
8,10
16,5 76,8 6,6
13,0 81,3 5,7
1,77
1,78
7,80
7,70
19,1 75,6 5,2
12,0 82,2 5,7
Lime
N
W
Field & Toposequence
B
Plateau
Depression
T
Plateau
Depression
Crop
Wheat
Sugarbeet
4594
6414
these tests. On the basis of these data, the sum of the squares of
the experimental errors due to sampling and analysis was calculated.It amounted to 5537 and 3988 for the KB and the VVL-test
respectively (n = 24). This clearly indicates that drying and homogenisation of the soil samples increases the analytical reproducibility. The drying however has the disadvantage that certain humus
fractions, otherwise physically not susceptible to biodegradation,
become as a consequence of the drying and rewetting process
prone to microbial attack (Agarwal et al., 1971). Since the VVLtest is considered as a qualitative index of the soil mineralisation
potential, the latter drawback does not outbalance the advantages
this test offers in comparison with the KB-test in terms of overall
20
accuracy and reproducibility.
The tendencies observed for the VVL-test require some comment. The fact that FY largely surpasses Co is quite logical in
view of the fact that the latter soils have a considerably lower organic matter input and a significantly lower humus content as
weU (tabie 3). Similar differences exists between the GR and the
Co-variants. However, the VVL-test did not reflect the dominanee
of the G R-soils over the Co-soils so well. From this, it appears
that the VVL-test relates more closely to the soil humus content
than to the yearly input of organic matter.
The strongest impact on the organic matter mineralisation processes was noted for the treatment with sugarlime. According to
the VVL-test, the mineralisation is reduced with as much as 20 per
cent as a result of the application of lime. This effect is confrrmed
by the observation that the W-variants on the average surpass the
N-variants with 0,06 % in humus content. The finding that the
addition of lime to these neutral soils reduces the mineralisation is
in agreement with the concept that the humus in calcium-rich soils
is highly polymerized and quite recalcitrant towards biodegradation
processes (Duchaufour, 1960).
The Plateau-variants are on the average slightly heavier in texture
than the Depressions. These differences do not appear to influence
the nitrogen mineralisation processes although they have an impact
on the overall soil microhiota (Verstraete & Voets, 1976). In contrast herewith, the effect of the different fields is more pronounced.
The field B surpasses on the ave rage the field T with 0,20 per cent
in humus which explains the higher mineralisation potentials in B.
Finally, the VVL-test indicates that for the wheat crops the
amount or nitrogen mineralised in the soil samples were lower than
for the sugarbeet crops. The main difference in soil treatment for
the two crops is that manuring is programmed in the erop rotation
scheme just before the sugarbeet erop (only for the FY-variants,
that is). Hence, the differences in organic matter input (tabie 3)
reflect the impact of the additions of farmyard manure. The positive impact of the manure on the mineralisation processes, as noted
hefore from the comparison of the FY-variant versus the GR-and
the Co-variants, is apparently also responsible for the difference in
mineralisation as a consequence of the erop rotation.
The procedure for the S-test strongly alters the soil structure,
texture and chemistry hy mixing the soi! with vermiculite and hy
subsequently leaching it. Hence, in view of this and of the absence
21
Table 4
Regression equations for the different soil variants (Oct. 1974) :
Y
= a + bx
and y
= curnulative arnount of nitrogen
rnineralised, rng N/kg
x = weeks 1/2
r = correlation coefficient
Variant
Wheat
r
CoN
CoW
+ 58,82x
+ 70,81 x
Y = -46,69 + 63,67 x
Y = -33,71 + 58,41 x
Y = -61,20 + 74,25x
Y -41,58 + 59,54x
0,99** y = -38,39 + 57,75x
0,99** y = - 55,06 + 66,72 x
0,98* *
0,98**
0,98** Y = - 53,09
0,98 ** y = -48,64
0,98**
0,98**
0,99** y =
0,98** y =
+ 68,91 x
+ 66,38x
-27,72 + 55,47x
-27,98 + 54,51x
0,98**
0,98**
GRN
GRW
FYN
FYW
y = -34,68
y = -49,67
=.:
Sugarbeet
r
* *: P=O,Ol
of any dras tic differences within the respective soil variants, it is
not too surprising to find no statistically significant differences by
the S-test for these variants.
The S-test is not without value, however. Indeed, it allows to
evaluate the mineralisation in a kinetic and quantitative context.
when the Nt-values are expressed in terms of the square root of
time, linear relationships are observed (tabie 4). This indicates th at
the mineralisation proceeds according to frrst-order kinetics. There fore, the results of the time-courses of the nitrogen mineralisation
ex periments, as observed for the different soils, we re used to compute the No and k-value as represented in eq. 1. Hereto, the latter
values were bulked and simulated to eq. 1 by Marquardt's algorithm
for the least squares estimation of nonliner parameters. This gave:
No = 408, k = 0,056, D = 0,971. From the coefficient of determination, it appears that the data fitted quite weU the model. Furthermore, the rate constant felt within the range proposed by Stanford
(0,054 ± 0,009).
On the basis of these findings, the latest proposal by Stanford et
al., (1974) to calculate the N o-values from the amoun ts of N mineralised during a 2-week incubation foUowing a preliminary incubation
of 1 week was tried out (No = 9,77 (N3w - Nl w )). The nitrogen
mineralisation potentials thus obtained are represented in table 1.
22
Their average amounts to 404 mg N/kg and corresponds well with
the overall No-value obtained by eq. 1.
Stanford et al. (1972) reported for the wide variety of soils which
they examined that the No-values ranged from 5 to 40 per cent of
the total organic nitrogen content. The average No-value for these
belgian alfisoils represents about 40 per cent of the total soi! organic
nitrogen. Hence, the S-test indicated that for these fertile loamsoils,
a relatively high percentàge of their total organic nitrogen is susceptible to mineralisation.
Finally, an attempt was made to relate these laboratory measurements to field circumstances. According to Stanford et al. (1974) the
amount of nitrogen mineralised under field circumstances can on the
basis of eq. 1 be calculated rather straightforwardly :
- the rate constant has to be adjusted to average field tempera0
ture (9,4 C) and to the average soil moisture conditions
(85 % field capacity) :
k9,4° C = k37° C x 1,07177- 27,60
-= k37° C x 0,147
and
k85
%
FC = kFC x 0,85
or kfield conditions = 0,056 x 0,85 x 0,15 = 0,00714
- the amount of mineralisable nitrogen per ha amounts to
408 x 10- 6 kg
kgsoil
x
3,9 x 10 6kg soil
ha
= 1591 kg N/ha.
- the average N-liberation over a year corresponds th en to
0,00714
Nt = 1591 (1 - 102,3
x 52)
= 490 N/ha
From the export-import balances by Van Ruymbeke & De Leenheer (1973), it is evident that the nitrogen mineralised is comprised
within the range of 75-150 kg N/ha. Apparently, the S-test overestimates considerably the N -mineralisation potential.
In conclusion, the S-test is valuable inasmuch as it indicates that
fraction of the soil nitrogen which potentially is susceptible to
mineralisation. The rather drastic alterations of the soi! constitution
and characteristics by the test procedure reduce its capacity to
23
distinguish relatively small difference in soil composition. Finally,
extrapolation from the laboratory testresults to field circumstances
turned out of give erroneous results. Since the mathematical model
on which this method is based seems to be valid, further research
with regard to the factors necessery to convert the laboratorium
results to field results seem urgently warranted.
Acknowledgement
The autors are indebted to Mrs. L. Desmet-Depotter, M. Waterloos and C. Mertens for performing the technical analyses. They
are furthermore indebted to Prof Dr. L. De Leenheer, Prof Dr. Ir.
M. Van Ruymbeke and Dr. Ir. J. Van Hove for their kind cooperation and their advice wi th regard to this research project.
*
*
*
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Summary
The nitrogen mineralisation potentialof some loam soils has been investigated as a function of the following variants ; crop, organic matter treatment,
liming, field and toposequence. These potentials were examined by means of
th ree laboratory test p'r ocedures, ie. the Keeney and Bremner test, the test
according to Verstraeten, Vlassak and Livens and 6nally the testprocedure recently proposed by Stanford and co-workers. The results obtained indicate that
only the second test clearly reveals tendencies in the nitrogen mineralisation
potential of the soils as a function of the different variants. According to this
test the manured soils surpass the controls, the non-limed soils surpass the
Jimed ones, the soils of field B surpass those of fjeld Tand the soils cropped
with wheat surpass those cropped with sugarbeets in overall nitrogen mineralisation potential. As to the testprocedure according to Stanford and co-workers,
it was found th at this test is valuable inasmuch as it provides avalid mathematical model which allows to calculate th at fraction of the soil nitrogen which
potentia!ly is susceptible to mineralisation.
25
Essais et capacités de minéralisation de l' azote en fonetion de traitements différents du sol.
Résumé
La capacité de minéralisation de I' azote d'un certain nombre de sols limoneux
fut étudiée en fonetion des paramètres suivants : plantes cultivées, amendement
organique, chaulage, type de champ et séquence topographique. Trois méthodes d'essais ont été utilisées : celle préconisée par Keeney et Bremner, la méthode mise au point par Verstraeten, Vlassak et Livens et finalement la méthode récemment élaborée par Stanford et collaborateurs. Des résultats obtenus
nous pouvons déduire que la méthode de Verstraeten et collaborateurs permet
d' établir les divergences en fonction des différents paramètres. Cette méthode
indique que les sols amendés de fumier organique présentent un potentiel de
minéralisation supérieur aux sols traités uniquement d'engrais inorganiques. En
outre les sols non-chaulés présentent une capacité de minéralisation supérieure
au sols traités à la chaux; les sols du champ B sont supérieurs à ceux du champ
T, tandis que les sols des champs de froment sont supérieurs à ceux des champs
de betteraves. La méthode -préconisée par Stanford et collaborateurs nous sembIe valable puisqu'elle permet de calculer l'ordre de grandeur de la fraction de
I'azote organique du sol, potentiellement accessible à la minéralisation microbienne, basée sur un modèle mathématique exact.
Stikstofmineralisatie t~etsen en vermogens in funktie van bodembehandelingen
Samenvatting
Het stikstofmineraliserend vermogen van een aantal leemgronden werd nagegaan in funktie van de volgende varianten : gewas, organische bemesting, bekalking, veld type en toposequentie. Drie verschillende toetsen werden ingeschakeld nl. de Keeney en Bremner toets, de toets volgens Verstraeten, Vlas sak en
Livens en tenslotte de testprocedure welke recent door Stanford en medewerkers werd uitgewerkt. De verkregen resultaten wijzen uit dat enkel de tweede
toets duidelijk de verschillen aanwijst in funktie van de onderscheiden varianten. Volgens deze toets domineren de gronden welke stalmest ontvangen deze
die enkel anorganische meststoffen ontvangen in stikstofmineraliserend vermogen. Tevens geldt dat de niet-bekalkte gronden deze met schuimkalk overtreffen, dat de gronden van het veld B deze van het veld T overtreffen en dat de
gronden onder tarwe deze onder bieten overtreffen in stikstofmineralisatie. Ten
aanzien van de testprocedure van Stanford en medewerkers dient vermeld dat
deze methode waardevol is vermits ze op basis van een conceptueel-juist mathematisch model toelaat de grootte-orde te berekenen van de fraktie van bodemorganische stikstof welke potentieel toegankelijk is voor microbieel-enzymatische mineralisatieprocessen.
26
PEDOLOGIE, XXVI, 1, p. 27-41, 4 fig., 6 tab . . Gand, 1976.
CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES ET
COMPOSITION DES EAUX SUPERFICIELLES DE
LA NAPPE PHREATIQUE DES LANDES DU MEDOC
(France)
D. RIGHI
T. DUPUIS
B.CALLAME
Etude entreprise dans Ze cadre des travaux de Z'Equipe de Recherche Associée du G.N.R.S. n° 220 (HPédoZogie des Pays Atlantiques")
avec la collaboration technique de M. GARAIS.
1.INTRODUCfION
Les sols des Landes du Médoc comportent une nappe phréatique
toujours très proche de la surface dont l'influence est primordiale
quant à l'orientation des processus de la pédogénèse et de différenciation des sols.
En effet, un microrelief formé de buttes allongées, larges de quelques mètres et hautes seulement de quelques décimètres, place les sols
à un niveau plus ou moins élevé au- dessus du toit de la nappe phréatique, faisant ainsi varier leur degré d'engorgement.
Les modifications de la morphologie des profils, en fonction de
l'hydromorphie, sont considérables. Ainsi, les stations les moins humides - sommet de buttes - portent des podzols humiques alors que
les dépressions sont occupées par des sols hydromorphes peu humifères (Righi & De Coninck, 1973).
Il nous a paru important de préciser les caractéristiques physicochimiques de la nappe et son influence sur la pédogénèse.
2. STATIONS ET TECHNIQUES D'ETUDES
Les quatre stations choisies sont situées sur Ie territoire de la com27
mune de Hourtin (Gironde). Elies correspondent aux extrémités de
deux toposéquences d'hydromorphie croissante, développées dans un
sable grossier quartzeux, et qui font l'objet d'une étude pédologique
approfondie (Jambu & Righi, 1973; Righi et al., 1975).
lIer
•
SIer
•
__________ _
-.--
-
-
- -
-- -
-
- - -
.
23 m
_ _ _ __
.!}9RPe_h~t~
_ _ 22,5
___ __
!!.aEP~ !?a~EL
__
•
22m
loom
~------------------------------~23m
~ horizon B2h
•
point de prélèvement
o
G
sm
nodules ferrugineux
Fig. 1.
Position topographique
des stations et profondeur des prélèvements.
Topographic situation
of the stations and depth
of sampling.
La figure 1 donne la situation topographique des stations et la profondeur des différents prélèvement. Au sommet des butte~ (stations 1
BER et 3 LAG), on prélève l'eau sous l'horizon B2h du podzol; dans
les dépressions (stations 6 BER et 1 LAG), Ie prélèvement est fait au
sommet de l'horizon C.
Les mesures sont effectuées à trois saisons différentes :
- en février-mars, dès que la nappe atteint son niveau maximum;
- en mai-juin alors que la nappe est encore haute;
- en septembre -octobre,.1a nappe est alors à son niveau Ie plus bas.
L'étude a été poursuivie pendant deux années consécutives.
Les prélèvements dans la nappe sont effectués à l'aide d'un dispositif spécial déjà décrit (Callame & Dupuis, 1972) qui évite tout contact
de l'eau avec Pair et toute perte de gaz dissous. Immédiatement sur Ie
terrain:
- on mesure pH et Eh;
- on développe les réactions nécessaires aux dosages du fer et de l'oxygène dissous (méthode de Win kIer);
28
Tableau 1
Caractéristiques physico-chimiques des eaux à différentes saisons (Eh en mV;
C, 02 et Fe en mg/litre)
Stations
Juin 1973
Septembre 197~ , Février 1973
Profondeur
C Fe °2
enm
pH Fe °2
pH C Fe °2 pH Eh
5,4 +300 19 3,5
5,1 19 3,8
4,8 2,0
6,0 +310 14 0,4 0,6
5,4 0,2 2,9
6,2 15 3,3
-------------- ---------- ----------1--------------5,5 -150 18 6,4
3 LAG
5,9 17 4,2
1,10
4,9 4,8 1,1
5,6 - 200 10 3,9
3 LAG
5,6 13 4,4
4,8 3,7
1,90
1 LAG
5,9 +150 10 7,0
0,70
5,0 0,2 3,8
5,8 7 3,2
1 BER
6BER
1,40
0,80
°
Stations Prof.
enm
1 BER
6 BER
Octobre 1973
Février 1974
pH C Fe
pH C Fe °2
1,40
0,80
°2
5,1 19 3,4
5,7 10 0,3 5,3
- -------- - ------------ 3 LAG 1,10 5,6 23 7,3
3 LAG 1,90 5,8 13 3,3
1 LAG 0,70 5,7 8 1,5 €
°
°
°
°
°
°
°
5,2 19 4,7
5,6 13 0,5
°
°
°
Juin 1974
pH Eh
C Fe
°2
5,4 +180 25 3,2
5,6 +240 21 1,6
°
°
- ---------- --- ----------+180 16 6,5
1,1
° 5,6
° 5,85,8 2315 3,3
5,8 - 50 12 3,6 °
° 5,7 7 3,5 ° 5,8 + 80 15 7,8 °
°
°
°
°
€
Tableau 2
Composition chimique des eaux recueillies enjuin 1974 (en mg/litre)
CI-
Echantillons
Si
Al
Ca
Mg
Na
1 BER 1,40
6 BER 0,80
5,5
3,4
1,0
0,4
2,5
4,9
2,8
2,2
25,9
21,6
1,1
traces
18
27
3 LAG 1,10
3 LAG 1,90
1 LAG 0,70
3,8
3,4
2,9
0,9
0,5
0,2
2,6
2,2
2,7
2,0
1,9
2,4
17,3
17,9
19,5
1,2
0,5
0,4
20
20
20
K
29
- on filtre un volume suffisant d'échantillon sur membrane millipore
0,45}J. pour les études au laboratoire.
Sur des fractions aliquotes, on détermine les teneurs en Al, Fe, Na,
Ca, Mg, K, Mn, Si par absorption atomique, en ion Cl.... par argentimétrie, en carbone par dessication puis combustion au Carmograph de
Wösthoff.
Le reste de l'échantillon est séché sous vide à 40°C. Sur Ie résidu
sec, on réalise des spectres d'absorption LR. (pastilles au KBr) et des
courbes d'A. T.D. sous oxygène, selon les techniques mises au point
par Dupuis T. et al. (1970).
On a mesuré également l'encombrement moléculaire des composés
organiques par fractionnement sur gel Séphadex G 10 et G 25. Ces
gels laissent filtrer respectivement des molécules de poids moléculaire
supérieur à 700 et 5 000. Les molécules plus petites sont "retenues"
par Ie gel et sont d'autant plus longues à éluer que leur taille est plus
faible. On élue à l'eau distillée et on recueûle l'éluat par fraction de
5 mlo L'absorption de chaque fraction est mesurée à 420 et 280 mJ,t.
3. ETUDE DE LA FRACTION MINERALE
Les principaux résultats obtenus sont donnés dans les tableaux 1
et 2.
3.1. pH et potentiel d'oxydo-réduction
Le ph varie entre 5 et 6. La nappe est donc modérément acide. I1
est légèrement plus élevé - 0,2 à 0,5 unité - pour les eaux prélevées
sous les sols hydromorphes (stations 6 BER et 1 LAG).
Le Eh est toujours relativement bas, Ie maximum étant de + 300 m V.
En profondeur (prélèvement 3 LAG 1,90 m), la nappe est nettement
réductrice avec des potentiels variant de - 50 à - 200 mV.
3.2. Eléments minéraux en solution
3.2.1. Teneurs en Si, Al, Na, K, Mg, Ca et Mn dissous
Les teneurs de la nappe en ces éléments varient peu dans Ie temps;
aussi, nous ne donnerons que les résultats obtenus pour les prélèvements de juin 1974 (tableau 2).
- La teneur en Si varie de 2,9 à 5,5 mg/l et doit correspondre à la solubilité du quartz dans ce milieu.
- La nappe est riche en Na (17 à 26 mg/l) et en ions CI-. Ces deux
30
éléments sont dans des proportions correspondant au chlorure de
sodium. 11 s'agit, de toute évidence, d'une contamination par les
embruns marins (Tardy, 1969), l'Océan n'étant qu'à 10 km.
- Les quantités de Ca et Mg varient peu. Seu1l'échantûlon 6 BER
0,80 m montre une teneur en Ca plus forte.
- La variation de la concentration en Al est remarquable. Les eaux
prélevées sous les podzols sont beaucoup plus riches en cet élément.
La répartition du potassium suit la même règle. On peUt penser que
l'altérati~n des minéraux (argÜes, feldspaths) est plus forte dans les
podzols et libère des quantités plus grand.es d'Al et de K. L'aluminium reste en solution dans la nappe grace à l'action complexante
de la matière organique.
- Enfin, les dosages n'ont jamais révélé de manganèse dans les eaux
de la nappe au seuû de sensibûité des méthodes utûisées.
3.2.2. Teneurs en Jer et en 02 dissous. Dynamique du Jer
Les concentrations en fer présentent des variations importantes
dans Ie temps et dans I'espace. Le comportement de cet éIément est
différent selon les stations. Ceci est particulièrement net pour la séquence LAG, bien que les deux stations ne soient distantes que d'une
dizaine de mètres.
a. Eaux prélevées sous Ie sol hydromorphe (1 LAG 0,70 m)
Le taux de fer dissous augmente entre février et juin, c'est-à-dire
pendant la période ou la nappe est haute et au contact avec Ie sol; û
n'y a pas d'oxygène dissous. Entre juin et septembre, la nappe a baissé
et Ie taux de fer décroit brutalement alors que l'on note la présence
d'oxygène dissous (3,8 mg/l en septembre 1972).
b. Eaux prélevées sous Ie podzol (3 LAG 1,10 m)
La concentration en fer dissous augmente de février à juin, mais à
l'inverse de la station précédente, elle ne diminue pas en septembre;
au contraire, c'est à cette époque de l'année qu'elle est la plus forté.
Le taux Ie plus bas est observé en février. Cette diminution s'expliquerait par une dûution de la nappe grossie par les pluies hivernales.
c. PréIèvement profond (3 LAG 1,90 m)
La teneur en fer varie peu et reste comprise entre 3 et 4 mg/l quelle
que soit la saison.
31
d. Dynamique du fer
Sous l'influence des conditions réductrices créées par l'engorgement
et la matière organique, Ie fer des sols et de la roche-mère est mobilisé
et se dissout dans la nappe. En été, lorsque la nappe baisse, les eaux
superficielles sous les sols hydromorphes s'oxygènent, provoquant la
précipitation du fer. On ob serve d'ailleurs, au niveau des microdépressions et dans la zone de battement de la nappe, ~e très nombreux nodules ferrugineux (fig. 1). Par contre, sous les podzols, du fait d'une..
épaisseur de sol plus grande et de la présence de 1'horizon B2h compact, il n'y a pas oxygénation de la nappe et Ie fer reste en solution.
cela intro duit une différence importante dans les caractéristiques
des sols. Au sommet des buttes, l'engorgement et la podzolisation
concourent à l'élimination du fer des horizons éluviaux. A l'opposé,
les sols hydromorphes sont Ie siège de précipitation d'hydroxydes de
fer. Les couches plus profondes de la nappe sont peu affectées par ses
variations saisonnières. Le fer y reste en solution et peut être entrainé
latéralement. Il précipitera en bordure des axes naturels de drainage,
donnant des accumulations, quelquefois importantes, d'hydroxydes
de fer désignées sous Ie nom de Garluche (Juste, 1966; Duchaufour,
1968).
4. ETUDE DE LA MATIERE ORGANIQUE
La matière organique joue un rale important dans les processus de
mobilisation et de transport des éléments minéraux, en particulier Ie
fer et l'aluminium. Aussi avons-nous cherché à préciser la teneur et
la nature des composés organiques présents dans la nappe.
4.1. Teneurs en carbone organique (tableau 1)
Pour une même station, les teneurs en carbone varient peu au cours
de l'année.
Les eaux prélevées sous les podzols sont généralement plus colorées
et plus riches en matière organique que les eaux prélevées sous les sols
hydromorphes.
4.2. Spectres d'absorption infrarouge (IR) (fig. 2)
Pour les eaux prélevées sous les p odzols (fig. 2 - 2), les spectres des
résidus secs présentent les bandes fortes des acides fulviques neutralisés (bandes COo- à 1 620 cm- 1 et 1 400 cm-i). Après passage
sur une résine échangeuse, la forme acide présente un speétre tout à
fait comparable à celui des acides fulviques isolés à partir des horizons
32
•
c:
ct
ïii
lil
'i
lOl
c:
~
3500
3000
frj,'lncl .. cm-l
Fig. 2.
Spectres d'absorption infra-rouge
1. Résidu sec des eaux prélevées sous un sol hydromorphe
(1 LAG 0,70 m)
2. Résidu sec des eaux prélevées sous un podzol
(1 BER 1,40 m)
3. Résidu sec de la fraction exclue du gel Sephadex G 25, forme acide, échantillon 1 BER 1,40 m
4. Acide fulvique de l'horizon B2h de podzol de la station 1 BER
IR absorption spectra
1. Dry residue of waters collected under an hydromorphic soil
(1 LAG 0,70 m)
2. Dry residue of waters collected under a podzol
(1 BER 1,40 m)
.
3 . .Dry residue of the fraction excluded from Sephadex G 25 - H+ formsample 1 BER 1,40 m
4. Fulvic acid from the B 2h horizon of the podzol 1 BER
B2h des podzols (bandes C = 0 à 1 715 cm -1, C - 0 à 1 225 cm-I,
OH à 2 520 cm-I) (fig. 2-4). Comme pour ces acides fulviques, on remarque l'absence presque totale de bandes de vibrations de chaînes
aliphatiques à 2 920-2 880 cm-I. On y relève également des bandes
peu intenses mais nettes à 1 655, 1 555 cm- 1 attribuables à des fractions protéiques. La bande faible des vibrations CH3 à 2 980 cm- 1
peut être attribuée à la présence de ces résidus protéiques ainsi que la
bande de vibration NH à 3 240 cm-I. La bande des OH à 3 400 cm-I,
attribuable pour une grande part à des groupements phénoliques, est
assez étroite et plus intense que dans les acides fulviques des sols alors
33
que les bandes NH à 3 120 et 3 240 cm- 1 y sont beaucoup plus faibles.
Pour les eaux prélevées sous les sols hydromorphes, les spectres IR
(fig. 2-1) montrent qu'il s'agit de mélanges en proportions variables
d'acides fulviques et d'acides organiques plus simples neutralisés (aci- .
des phénols en particulier), qui présentent des bandes beaucoup plus
fines et étróites que les acides fulviques. On nate également la présence de résidus protéïques.
4.3. Poids moléculaires apparents (P.M.) des composés organiques
Les tableaux 3 et 4 et la figure 3 donnent la répartition des P.M.
apparents pour la matière organique des différents échantillons.
Tableau 3
Répartition des P.M. apparents (en %, leeture à 420 mIJ)
-P.M. apparents
Exclu G 25
(P.M. > 5.000)
Retenu G 25
(700 < P.M. < 5.000)
1 BER 1,40 3 LAG 1,10 6 BER 0,80 1 LAG 0,70
42 '
41
30
9
25
20
20
16
Peu retardé G 10
(P.M. '" 700)
20
27
34
37
Retenu G 10
(P.M. < 700)
13
12
16
38
Tableau 4
Répartition des P.M. apparents (en %, leeture à 280 mJ.l)
P.M. apparents
1 BER 1,40 3 LAG 1,10 6 BER 0,80 1 LAG 0,70
Exc1u G 25
(P.M. > 5.000)
33
18
16
9
Retenu G 25
(700 < P.M. < 5.000)
22
12
8
10
Peu retardé G 10
(P.M. '" 700)
12
36
42
37
Retenu G 10
(P.M. < 700)
33
34
34
44
34
La mesure de l'absorption en lumière visible (420 m~), en relation
directe avec la présence de composés colorés (Hanrion, 1974) sépare
nettement les eaux prélevées sous les podzols de celles des sols hydromorphes : sous les podzols, plus de 40 % des molécules sont "exclues"
du gel G 25, alors que sous les sols hydromorphes 50 à 70 % sont "retenues" sur Ie . gel G 10. L'absorption à 280 m~ indique la présence
4e groupements phénoliques, de noyaux aromatiques et d'édifices
aminés (Hanrion, 1974). La lecture à cette longueur d'onde donne,
pour tous les échantillons, une absorption importante pour les petites
molécules. Par contre, les échantilllons 1 BER 1,40 m (podzol) et 1
LAG 0,70 m (sol hydromorphe) se séparent nettement par la teneur
en molécules "exclues" du gel G 25. Les deux autres échantillons sont
in termédiaires.
La matière organique de la nappe serait donc constituée de composés organiques simples, de P. M. faibles. Les eaux prélevées sous les
r\
absorption %
i
G 10
_____ Fe, AI
•••••••• Ca
c:::::;:::;] Matière organique
- - fraction filtrée
sur G 25
Gl0
Fig. 3
Courbes d'élution sur
gel Sephadex des com~
posés organiques.
Répartition de Fe, Al
et Ca dans les différentes fractions (en
unités arbitraires).
Filtration on Sephadex
gel of water-soluble
organic compounds.
Repartition of Fe, Al
and Ca in the different
fractions (in arbitrary
units).
35
podzols contiendraient en plus une fraction importante de molécules
colorées, de P.M. élevés, assimilables à des acides fulviques. En effet,
la fraction "exc1ue" du gel G 25 de l'échantillon 1 BER 1,40 m présente un spectre IR (fig. 2-4) analogue à celui des acides fulviques
extraits de l'horizon B2h du podzol qui, d'autre part, ont un P.M.
compris entre 5 000 et 10 000. On remarque cependant que les bandes d'absorption des groupements NH sont plus faibles pour la matière organique de la nappe.
5. CARACfERISATION DE COMPLEXES ORGANO-MINERAUX
5.1. A.T.D.
On a cherché à mettre en évidence la présence de complexes organo-métalliques par utilisation de l'analyse thermique différentielle
(A.T.D.) sous oxygène réalisée sur les résidus secs des eaux de nappe
(fig. 4).
Dans l'ensemble, les courbes A.T.D. sous 02 indiquent surtout la
présence de complexes acides fulviques-fer et/ou aluminium tout à
fait identique aux modèles préparés au laboratoire à partir d'acides
fulviques extraits d'horizon B2h de podzol et purifiés (Dupuis T.,.
1971)~ L'échantillon 1 BER 1,40 m, en particulier, montre une courbe A.T.D. (fig. 4-2) identique à celles de fulvate de fer ou d'aluminium
467
Fig. 4
Courhes d'A.T.D. du résidu sec des eaux de nappe
1. Eaux prélevées sous
un sol hydromorphe
2. Eaux prélevées sous
un podzol
DTA curves
1. Dry residue of waters
collected under an
hydromorphic soil
2. Dry residue of waters
collected under a
podzol
36
dispersables dans l'eau (1 pic exothermique vers 280°C et un autre
plus intense entre 450 et 480°C). Le prélèvement 3 LAG 1,10 m donne une courbe A.T.D. indiquant la présence d'une plus grande variété
de molécules organiques. 11 pourrait s'agir de complexes avec des polymères plus simples que les acides fulviques (pics exothermiques vers
240°C).
Pour les eaux des sols hydromorphes, à coté de quantités encore
notables d'acides fulviques complexés avec Ie fer, l'A.T.D. (fig. 4-1)
signale l'existence de produits organiques simples qui se caractérisent
par des pies endo- et exothermiques fins entre 150 et 200°C. A l'occasion d'un prélèvement, nous avons pu saisir dans l'échantillon 1 LAG
0,70 m la présence du complexe acide fulvique-fer ferreux (pic intense à 380°C). Ce type de complexe, préparé "in vitro", est très labile
et difficile à mettre en évidence. 11 doit exister en permanence dans la
nappe, mais disparaît vraisemblablement au cours du séchage des
eaux.
5.2. Fractionnement sur gel Séphadex
On a également dosé Ie fer, l'aluminium, Ie calcium et les chlorures
dans chaque fraction de 5 mI séparée par Ie gel Séphadex. On voit ainsi à quel type de molécules organiques se lient préférentiellement les
métaux. Les résultats sont donnés dans les tableaux 5 et 6 et dans la
figure 3.
Tableau 5
Répartition du fer et de l'aluminium en fonetion du poids moléculaire apparent
P.M. apparents
1 BER 1,40 3 LAG 1,10 6 BER 0,80 1 LAG 0,70
(Fe)
(Fe et Al)
(Fe et Al)
(Fe)
Exclu G 25
(P.M. > 5.000)
75
90
40
14
Retenu G 25
(700 < P.M. < 5.000)
25
10
17
26
Peu retardé G 10
(P.M. <; 700)
€
€
43
60
Retenu G 10
(P.M. < 700)
0
0
0
0
37
Tableau 6
Répartition du calcium en fonction du poids moléculaire apparent
P.M. apparents
1 BER 1,40 3 LAG 1,10 6 BER 0,80 1 LAG 0,70
Exclu G 25
(P.M. > 5.000)
€
4
€
0
Retenu G 25
(700 < P.M. < 5.000)
6
13
16
€
Peu retardé G 10
(P.M. ~ 700)
10
12
19
10
Retenu G 10
(P.M. < 700)
84
71
65
90
L'aluminium et Ie fer ont un comportement tout à fait semblable.
Us accompagnent les molécules de P.M. apparent les plus élevés du
type acides fulviques. Dans les eaux de sols hydromorphes, là ou les
acides fulviques sont peu abondants, une fraction importante du fer
est lié aux molécules les plus grosses des composés organiques plus
simples. A l'opposé, 70 à 90 % du calcium se trouve avec les molécules les plus petites et les anions minéraux, tel Cl- ; Ie reste accompagne
les m.olécules de taille moyenne. Dans la nappe, cet élément ne serait
donc pratiquement pas lié à la matière organique du type acides fulviques.
6. VARlATIONS SAISONNIERES
On a comparé les spectres LR. et les courbes d'A.T.D. des prélèvements effectués à plusieurs époques de l'année Uuin, octobre et février).
En juin, la fraction complexes acides fulviques - Fe et/ou Al est prédominante, particulièrement sous les podzols. En février et en octobre,
la proportion de résidus protéïques et de composés à structure proche
de la lignine est plus élevée sous les podzols; sous les sols hydromorphes, la fraction d'acides organiques simples prédomine.
7. DISCUSSION - CONCLUSIONS
Les eaux superficielles de la nappe phréatique des Landes du Médoc
apparaissent comme modérément acides avec un Eh bas. Elles sont
chargées en matière organique, dont une partie forme des complexes
solubles de fer et d'aluminium.
38
Le battement de la nappe conduit à une répartition particulière du
fer qui précipite préférentieHement au niveau des horizons superficiels des sols hydromorphes occupant les microdépressions du paysage.
L'état de la matière organique en solution varie selon Ie type de sol
avec lequella nappe est en contact. Sous les podzols, les grosses molécules colorées, type acides fulviques, sont abondantes alors que, sous
les sols hydromorphes, ce sont les molécules organiques simples qui
dominent. Ces résultats peuvent être rapprochés de ceux obtenus par
Toutain (1974) sur la nature des composés hydrosolubles issus de
deux types d'humus : un mull et un moder. CeO
t auteur montre, en
effet, que dans Ie muil une. partie des composés hydrosolubles -les
pro duits colorées à grosses molécules - est insolubilisée au niveau de
I 'horizon Al' Seules restent en solution les petites molécules incolores
(acides phénols simples, peptides, saccharides). Cette insolubilisation,
provoquée par les hydroxydes de fer, n'existerait pas dans Ie moder.
On pourrait envisager un processus identique dans les Landes du
Médoc. Le dépot, par la nappe, d'hydroxydes de fer dans les horizons
Al des sols hydromorphes provoquerait à ce niveau l'insolubilisation
des grosses molécules type acides fulviques. A l'opposé, dans les podzols, l'éliminati0n du fer des horizons All rendrait possible leur maintien en solution et leur migration au sein du profil. Au cours de leur
migration, ces composés complexent l'aluminium. lIs l'entraînent en
profondeur ou une partie d'entre eux s'insolubilise alors et participe
à la formation de l'horizon B2h.
*
* *
BIBLIOGRAPHIE
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Etude éeologique de l'humifieation dans les hêtraies acidiphiles.
Thèse Doe. ès-Sci. Nat., Univ. Naney I, 114 p.
Résumé
On a étudié la composition des eaux superficielles de la nappe phréatique des
Landes du Médoe. Les prélèvements ont été faits à différentes saisons, pendant
deux années, d'une part sous des podzols oeeupant Ie sommet de microbuttes et,
d 'autre part, sous des sols hydromorphes situés dans les dépressions.
La nappe est modérément acide (pH: 5-6) avec un Eh bas « + 300 m V) et
chargée en matières organiques.
Entre février et juin (période de nappe haute), la teneur en fer dissous augrnen40
te; en été, quand la nappe baisse, seules les eaux des stations situées dans des dépressions s'oxygènent provoquant la précipitation du fer.
La nature de la matière organique en solution est différente selon les stations.
Sous les sols hydromorphes, on a essentiellement de petites molécules de composés organiques simples, alors que, sous les podzols, apparaît, en plus, une fraction
importante de molécules plus grosses, du type acides fulviques. Ces dernières sont
associées, sous forme de complexes, à du fer et de l'aluminium.
Samenstelling van grondwater in de "Landes du Médoc" (Frankrijk)
Samenvatting
De auteurs bestudeerden grondwatertafels onder volgende bodemtypen :
1. podzolen op de top van micro-ruggen,
2. weinig humeuze hydromorfe depressiegronden.
De bemonstering werd gedurende 2 jaar in drie seizoenen uitgevoerd (februari,
juni, october). Het water is licht zuur (pH 5-6) met lage Eh « + 300 mV) en het
humusgehalte is betrekkelijk hoog. Het gehalte aan in water oplosbaar ijzer neemt
toe van februari tot juni (hoge waterstand). Gedurende de zomer, bij het dalen
van het grondwater, wordt alleen het water onder de hydromorfe depressies rijker
aan 02; daardoor precipiteert een bepaalde hoeveelheid ijzer.
De natuur van het in water oplosbaar organisch materiaal verschilt in funktie
van de herkomst. Onder de hydromorfe bodems noteert men overwegend kleine
moleculen van eenvoudige organische componenten. Onder podzolen verschijnen,
naaSot de kleine moleculen, grote moleculen van fulvienezuur geassocieerd met
complexe ijzer- en aluminiumbindingen.
Composition of ground waters from the ItLandes du Médoc" (France)
Summary
The authors have studied the composition of ground waters from the "Landes
.
du Médoc" (France).
Waters were collected under two types of soils :
1. podzols situated on the top of micromounds;
2. slighty humiferous hydromorphic soils on the bottom of depressions.
Sampling has been done during two years at three different seasons (February,
June and October). Waters are weakly acid ic (pH 5-6) with a low Eh « + 300
mV) and are rather rich in organic matter. From February to June (high watertabie), the ratio of water-soluble iron increases. During summer, when the watertable goes down, only waters collected under hydromorphic soils become rich in
O 2 ; consequently, it causes precipitation of iron.
The nature of water -soluble organic matter is different according to the origin
of the waters. Under hydromorphic soils, water-soluble organic matter is constituted mainly of small molecules of simple organic compounds. Under podzols,
beside small molecules, there is a rat her important number of biggest molecules
of fulvic acid type which are associated, in complexed forms, with iron and
aluminium.
41
~EDOLOGIE,
XXVI, 1,p. 42-54,7 fig. Gand, 1976.
PERFECTIONS APPORTEES A L'AUTOMATISATION
DE LA MESURE IN SITU DES PRESSIONS INTER'STIlT IELLES ET DE LA TEMPERATURE DU SOL
A. BEN HARRA TH
M.-T. FERAUGE
P.-J. LECLERCQ
J.-P. SMAL
1. INT RODUCf ION
L'enregistrement continu ou semi-continu de l'évolution des pressions interstitielIes par voies directe (tensiomètre) ou indirecte (celluIes à résistance) et des températures du sol (thermistances), perrnet
une meûleure connaissance de certains phénomènes tels que :
- vitesses d'infutration et de redistribution de l'eau dans Ie sol;
- évolution à l'échelle de la journée de la pression interstitielIe et des
gradients thermiques;
- programmation de I 'irrigation, etc ...
La maÎtrise de ces différents facteurs perrnet d'étudier leurs influences sur la croissance et la productivité d'un couvert végétal.
Cet article traite de la technique utilisée et décrit l'appareillage de
mesure mis au point, ainsi que les améliorations apportées par rapport
à celui publié en 1971 (A. Ben Harrath).
2. DESCRIPTION ET SCHEMA DE L' APPAREILLAGE
L'appareil d'enregistrement est composé :
- de deux multimètres digitaux permettant la mesure des différences
de potentiels ou des intensités en courants alternatif ou continu, ainsi
q ue des résistances ohmiq ues ;
- d'une perforatrice;
- de deux commutateurs équipés chacun de 102 points de mesure;
A. Ben Harrath, M.-T. Ferauge,J.-P. Smal- Centres de recherches subsidiés par
I'I.R.S.I.A. (Faculté des Sciences agronomiques de I'Etat - 5800 Gembloux (Belgique).
P.-J. Leclercq - Chaire d'Hydraulique de la Faculté des Sciences agronomiques
de l'Etat - 5800 Gembloux (Belgique).
42
®
®
Fig. 1
Schéma de l' appareillage de
. mesures du potentiel capillaire
et de température en conditions naturelles.
Légende
1 Manomètres à mercure équipés de fil de Ni-Cr (tensiomètres)
2 Alimentations des cellules à résistance
3 Cellules à résistance (RFO)
4 Thermistanees des cellules à résistance (RT O )
5 Bo îtier de raccordemen t
6 Commutateurs à 102 positions chacun
7 - 8 Commande de passage d'un commutateur à l'autre
10-11 Multimètres digitaux
12 Perforatrice
13 Horloge à temps programmabie
43
- d'une horloge programmabie permettant la sélection de la fréquence des mesures;
- de sources d'alimentation des différents censeurs.
Le schéma de l'appareillage est représenté à la figure 1.
3. ENREGISTREMENT DE LA PRESSION INTERSTITIELLE PAR VOIE INDIRECTE ET DE LA TEMPERATURE DU SOL (Cellule à résistance)
L'emploi des cellules à résistance pour la mesure du potentiel hydrique avant fait l'objet de publications (Colman & Hendrix, 1949;
Bouyoucos & Mick, 1948), nous ne jugeons pas utile de redévelopper
ce point dans Ie présent article.
Les cellules électriques commercialisées sont basées sur Ie même
principe; et ne diffèrent que par la nature du matériau poreux (diélectrique).
Les diélectriques les plus couramment employés sont Ie platre, Ie
nylon et la fibre de verre.
La technique permettant l'automatisation que nous décrirons plus
loin est applicable quel que soit Ie type de celluIe.
Nous n'envisageons ici que l'automatisation de la lecture de la celluie commercialisée en fibres de verre, qui présente l'avantage d'être
équipée d'une thermistance.
Signaions que cette étude ne traite que la technique d'automatisation et non de la validité des phénomènes physiq ues enregistrés via ces
censeurs.
3.1. Mesure du potentiel hydrique
Le circuit électrique de
la celluIe en fibres de
verre utilisée pour la mesure du potentiel hydrique, est schématisé cicontre :
L'étude de ce circuit
conduit à l'expression
suivante :
U
--------{\J
.
1
=
Urn sin (wt
t
--
+ '(J) Urn COS'{J
JR2 + (~)2
1
Cw
- -----;.=::;:====:::;::::::;;=-e
Rl CwJR2
1
+ (--L)2
Cw
R1 C
Umsin(wt)
+ --"-"""-----R2
(1)
44
dans laquelle :
intensité alternative sinusoïdale du courant (courant de régime)
Urn: différence de potentiel (d.d.p.) maximum en crête
w
amplitude
t
temps
I{)
déphasage
Rl ' : résistance des Hls conducteurs
R 2 : résistance de la cellule
La discussion des différents terrnes du second membre de la relation (1) montre que :
t
Urn cos I{)
- R 1C
------~==========~e
Rl C w R2 1 + ( C ~ )2
J
est l'expression du courant transitoire de très courte durée qui tend
rapidement vers zéro :
- la résistance Rl des Hls conducteurs est négligeable par rapport à
1
Cw'
, Dans ces conditions l'expression (1) s'écrit :
.
U m sin (w t +
1=
I
Cw
I{) )
+
Urn sin (w t )
R2
(2)
Signalons que C et w sont des constantes pour une cellule donnée.
Mise sous la forme de la loi d'Ohm, l'équation (2) s'écrit :
1=
~
(3)
dans laquelle :
I
U
Z
intensité efHcace du courant
d.d. p. efHcace
impédance totale de la cellule à résistance.
La relation (3) montre que pour connaître l'évolution du potentiel
hydrique, i,l suffit de mesurer la variation de l'impédance Z et d'établir une courbe d'étalonnage liant ces deux grandeurs.
Rappelons que pour éviter tout phénomène d'électrolyse, l'alimentation est effectuée en courant alternatif.
L'appareil de mesure commercialisé ne perrnet pas l'enregistrement
45
des lectures. Pour résoudre ce problème nous avons dû modifier la
technique de me,s ure des grandeurs électriques.
Cette technique consiste en un montage en série de la cellule d'impédance Zet d'une résistance pure R (carbone) de valeur connue et
adaptée aux variations de Z (flgure' 2a).
L'impédance Z et la résistance R sont alimentées sous une d.d. p.
alternative U de 8 volts.
z
U1
u
Ui
f\)
f'\)
R
b
Q
Fig. 2
Fig. 3
On mesure les différences de potentielle (d.d.p.) U, Ul et U2. La
connaissance de ces grandeurs permet de calculer I 'angle de déphasage lP et de déduire l'impédance Z.
La représentation vectorielle (figure 3) des différentes d.d. p., ayant
pour origine des phases Ie courant I, commun à l'impédance Z et à la
résistance R, montre que U est en phase avec U2 et déphasée de l'angle a: par rapport à Ui.
Le circuit étant en régime permanent sinusoïdal, nous pouvons écrire les relations suivantes en nombres complexes
U 1 e j'P
U2
=
1
= U1
· 'P 1 = ' Z I
cos 'P 1 + J. U
1 sIn
RI
(4)
(5)
j 'Pi
. 'P
Ue J =U 1 e
+U 2 =
(6)
En combinant les équations (4); (5) et (6) on en déduit la gran46
deur Z :
U1 e
j lP l
Z=R.
.
U e J lP - U 1 e J 1P1
Z
(7)
R U 1 (cos 1P1 + j sin 1P1)
U (cos lP + j sin lP) - U 1 (cos lP 1 + j sin lP 1)
=----~----~------~------------
La résolution de l'équation (7) fournit l'expression suivante :
Z=
R
J(U U 1 cos (lP + 1P1) - U 21 )2 + (U U 1 sin (lP -1P1)2
U 2 + U 21 - 2 UU 1 cos (lP + 1P 1)
(8)
La figure 2 permet d'écrire :
U 1 cos lP 1 + U 2 = U cos lP
U sin lP = U1 sin 1P1
(9)
(10)
En sommant les équations (9) et (10) après les avoir élevées au carré on obtient :
U 2 = U 2 1 + U 2 2 + 2 U 1 U 2 cos 1P1
U2_(U12+U22)
cos 1P1 = - - - - - - -2 U1 U 2
U2_(U12_U22)
1P1 = are cos
2 U 1 U2
(11 )
(12)
Connaissant cos 1P1' on déduit la valeur de l'angle de déphasage.
u 2 + U2 - U 2
cos lP = - - - -2- -12 UU 2
U 2 + U2 2 - U 21
lP = arc cos -----=----==2 UU 2
(13 )
(14 )
En remplaçant 1P1 et lP par leurs valeurs dans l'équation (8), nous déterminons l'impédance Z.
Des essais au laboratoire et in situ, no us ont permis d'évaluer l'angle lP pour des valeurs de l'impédance variant de la saturation au point
de flétrissement. Les valeurs ob tenues sont comprises entre 0° et 3° C.
47
Nous déduisons que Ie déphasage est pratiquement négligeable.
Dès lors l'impédance Z peut être calculé à partir de la relation :
(15)
avec U 2 = U - U 1 .
Cette équation montre que la cellule à résistance se comporte essentiellement comme une résistance, et que la mesure des d.d.p. U 1 et
U 2 suffit pour connaître l'évolution de l'impédance Z en fonetion du
degré d'humidité.
3.2. Mesure de la température
L'évolution de la température du sol est obtenue à partir de la mesure de la variation de la résistance RT de la thermistanee.
Pour l'automatisation de cette mesure nous avons adopté Ie même
schéma expérimental que ce1ui décrit ci-dessus (cf. figure 2b).
La thermistance inconnue RT et la résistance R' de valeur connue
étant des résistances pures, les d.d. p. U 3 et U4 sont en phase avec la
d.d. p. U' et la grandeur RT est obtenue à partir de l'expression :
I
RT =R
U3
U4
(16 )
Connaissant RT on déduit la température du sol au moyen d'une
courbe d'étalonnage.
Les résistances RT et R' sont alimentées sous une d.d. p. alternative
de 1,5 volt.
La mesure et l'enregistrement des grandeurs U 1 , U 2 , U 3 et U4 et la
connaissance de R et R', permettent de suivre l'évolutión des potentiels hydriques et de la température.
Ces grandeurs sont mesurées via un voltmètre digital dont la lecture
est ensuite enregistré.
.
4. MESURE DIRECTE DE LA PRESSION INTERSTITIELLE (tensiomètre)
Lors de l'emploi d'un tensiomètre classique (cf. figure 4), les variations de pressions interstitielles sont obtenues par lecture de la différence de niveau du mercure dans les deux branches du manomètre.
Pour pouvoir enregistrer cette grandeur, nous mesurons la différence de potentielle (d.d.p.) d'un fil de Nickel-Chrome (Ni-Cr) alimenté
par un courant continu à intensité constante, immergé dans Ie mercure
48
til
t • t,
d~
Ni-C,.
manomètre
(eau - mercure)
t· O
tube
en perspex
so l
membrane
poreuse
. plan de
ré(érerïëe des
Fig. 4
Schérna d'un tensiornètre.
altitudes
de la branche du manomètre, soumise à la pression atmosphérique.
Le Ni -Cr est choisi pour son inaltérabilité par Ie mercure et ces caractéristiques sont :
- résistivité p = 133 J.l. n cm
- variation de la résistance en fonction de la température entre 0 et
100°C: ± 0,00002 par °c
- diamètre constant de 0,11 mm
- excellente résistance mécanique à la traction.
Le mercure, excellent conducteur offre une résistance électrique
négligeable au passage du courant. Seule la résistance de la partie émergée du Hl entre en ligne de compte.
La relation entre la variation du niveau de mercure et la d.d. p. de
la partie émergée du Hl s'exprime : (loi d'ühm)
U
=
R l· = l. P I
S
(17)
dans laq uelle :
U : différence de potentielle continue
P
S
I
intensité constante du courant continu
résistivité du Hl de Ni-Cr (constante)
section du Hl de Ni-Cr (constante)
longueur du Hl de Ni-Cr non immergée dans Ie mercure.
49
20
18
16
14
12
10
U en "oH.
8
10
12
14
16.10- 1
Fig. 5
Relation en tre la
d.d.p. U enregistrée
et la longueur I de
la partie non irnmergée dans Ie mercure
du Hl Ni-Cr (essai
en laboratoire).
La constanee du rapport -~ est vérifiée (cf. ftgure 5) en mesurant
pI
la longueur 1 en fonetion de la d.d. p. U.
L'enregistrement de la grandeur U perrnet de déduire l'évolution
de la pression interstitielle.
Calcul de la hauteur de pression interstitielle
Considérons Ie schéma ei-après d'un tensiomètre, Ie plan de référence des altitudes étant celui de la membrane poreuse (figure 4).
Supposons que Ie niveau de mercure passe de la position 0 à l'instant
to à la position 1 à l'instant tI' correspondant respectivement aux altitudes hl' h 2 , h'l et h'2'
A l'instant t o ' on mesure les hauteurs hl et h 2 ainsi que la d.d.p. UI
de la partie émergée du ftl de Ni-Cr.
A l'instant tI on mesure uniquement la d.d. p. U'l du fil.
Les grandeurs !/Jo et !/J1 sont calculées par les relations ei-dessous
(Ie sym bole !/J représen te la pression interstitielle).
50
A l'instant to
(18)
tIJ 0 = (h 2 - hl) öm - h 2
öe
l)m: poids spécifique du mereure
l) e:
poids spécifique de l'eau.
(19)
La grandeur tlJ o est ealculable direetement par la relation (18).
A l'instant t 1
m
.,,:
Y'1= (h'2- h')
1 -ö - - h'2
(20)
öe
La variation du niveau de mereure est égale à la variation de la longueur émergée du Hl. On a done :
h'2 - h 2
=
hl - h'l
=
(U'l - UI) ~
(21)
p .1
Dès lors les grandeurs h'2 - h'l et h'2 sont ealeulables par :
h'2 = h 2 + (U'l - UI) ~
p .1
(22)
Finalement on obtient tIJ 1 par la relation :
tIJ 1 =(h 2 -h 1 ) l)m
l)e
+ (U'l -UI) ~(2
P
.1
l)m -1)-h2
l)e
(23)
ou eneore :
tIJ 1 = A
+ B U'l
(24)
dans laquelle les grandeurs A et B sont eonstantes pour une installation donnée.
51
La d.d. p. U'l est mesurée directement via un voltmètre digital dont
la lecture est ensuite enregistrée.
Signaions que l'évolution des potentiels hydriques peut également
être suivie via l'enregistrement des variations de la résistance ohmique
de la partie émergée du fi1.
5.RESULTATS
La figure 6 représente pour une cellule la corrélation entre l'impédance Z enregistrée par Ie système (cf. 1) et l'impédance Z obtenue
par l'appareil du commerce (soiltest).
La figure 7 représente pour un tensiomètre la corrélation entre les
valeurs visuelles et les valeurs enregistrées.
Les résultats reproduits sur les figures 6 et 7 sont observés dans un
sollimoneux supportant une végétation herbacée.
6. CONCLUSIONS
Le système réalisé est original et permet la mesure continue ou semi-continue in situ de l'évolution de la pression interstitielle pal voies
directe et indirecte et de la température du sol.
présente en outre l'avantage d'effectuer des mesures de d.d. p. ou
d'intensités en courant alternatif ou continu ainsi que de résistances
n
R en ot.
R en olwe
en"«htr~e
102~~__~~~__~~~~L-~_ _~~~_ _~~
. 10 2
52
2
4
6 8 10'
2
Fig. 6
. Relation entre
la résistance enregistrée et la résistance mesurée
via l'appareil du
commerce (soiltest).
hHg obs~rv~~s
40
.,
35
30
Fig. 7
25
25
30
35
hHg ~nr~gistré~s
Corrélation entre les niveaux de mercure observés
visuellement et les niveaux
enregistrés. Profondeur
Z = 20 cm du 17.05 au
30.09.73.
ohmiques pour 204 points. Ce nombre peut être augmenté selon les
besolns.
Signaions que l'appareil enregistre la date, l'heure, l'identification
du canal et la grandeur électrique. Les résultats enregistrés sont traités
directement par ordinateur.
Les résultats obtenus montrent la fiabilité et la précision de l'appareillage ainsi que l'intérêt de cette technique de mesure pour l'interprétation des phénomènes de transfert dans Ie sol.
Cette technique de mesure permet de suivre l'évolution des pressions interstitielIes avec une précision inférieure à 10 cm de hauteur
d'eau.
*
* *
BIBLIOGRAPHIE
Ben Harrath, A., (1971).
Automatisation de la mesure in situ de l'évolution de la pression interstitielle
et de la température du sol.
Bulletin des Recherches Agronomiques de Gembloux. Hors Série )971, pp.
298-303.
Bouyoucos, G. J. & Mick, A. ~~., (1940).
.
An electrical resistance method for the continuous measurement of soil
moÏsture under field conditions.
Mieh. Agr. Exp. Sta. Teeh. Bull., 172, pp. 3-38.
53
Bouyoucos, G. J. &"Mick, A. H., (1948).
A fabric absorption unit for continuous measurement of soil moisture in the
field.
Soil Sci., 66, pp. 217 -232.
Colman, E. A. & Hendrix, T. H., (1949).
The fiberglas electrical soil moisture instrument.
Soil Sci., 67, pp. 425-438.
Résumé
Les auteurs décrivent la mise au point d'une méthode originale d'enregistrement en continu ou semi-continu du potentiel hydrique et de la température du
sol in situ.
Cette méthode est simple et permet d'effectuer avec une bonne précision un
nombre important de mesures pour un coût d 'installation relativement peu élevé.
Improvements to automatization of in situ recordings of water potential and
soil temperature.
Summary
The authors discribe an original method, for continuous and half continuous
recording of the water potential and temperature of a soil in situ.
This simple method allows a number of measurements with a good precision.
The cost of the apparatus is low.
Verbeteringen bij de automatisatie van metingen van waterpotentiaal en bodemtemperatuur.
Samenvatting
De auteurs beschrijven een originele methode, voor continue en half continue
metingen van het waterpotentiaal en de bodemtemperatuur in situ.
Deze eenvoudige methode laat toe een groot aantal metingen nauwkeurig op
te nemen.
De kostprijs van het toestel is laag.
54
PEDOLOGIE, XXVI, 1, p. 55-73, 6 fig., 1 tab. Ghent, 1976~
CONTRIBUTION TO THE MICROMORPHOLOGY
OF SOME SALINE SOILS OF THE NORTH NILE
DELTA IN EGYPT
F. S.HANNA
G. J. STOOPS
Introduction
Saline soils of the northern part of the Nile Delta occupy more
than 400 thousand acres of uncultivated land. The high salt content
and a shortage of good irrigation water are the main reasons this area
not having been reclaimed up to now. Since the construction of the
Aswan High Dam in 1971, more water is available from the NUe and
the reclamation of the area will be possible.
The aim of the present study is to gain more information on the
morphology and properties of these soUs. Special attention is given
to their micromorphology.
1. MATERlAL AND METHODS
Seven profties (fig. 1), represen ting the different soUs in the area,
were selected. The soils of the coastal barrier plain and beaches are
represented by profties 1, 4 and 7. Profiles 2, 3, 5 and 6 are situated
in the fluvio-marine plains. Analyses of the soil-water extract (1: 10)
for the determination of total soluble salts (T.S.S.), soluble cations
and ani ons are carried out by methods described in the U.S.D.A.
Handbook n° 60. pH is measured in al: 2.5 soU-water suspension.
CaC03 -content is determined by the calcimeter and organic matter
according to the method of Walkely and Black, as described by Jackson
1958.
F. S. Hanna, ph. D.
Soils Laboratory , National Research Centre, Dokki, Cairo, Egypt.
G. J. Stoops, Dr. Sc., Assoc. Prof.
Geological Institute, State University Ghent, Rozier 44, B-9000 Gent, Belgium.
55
The day-fractions < 2 J.l. and < 1 J.l. of some selected samples were
studied by x-ray diffraction; some of them also with the electron
microscope.
Thin sections of oriented soils samples were prepared in the laboratory of the Soils Institute of the University of Bonn, according to
the method described by Altemüller (1962). Micromorphological
characteristics were described using the terminologies suggested by
Beckmann & Geyger (1967), Brewer (1964) and Stoops & Jongerius
(1975).
The soils are dassified tentatively according to the USDA Soil
Taxonomy (in press).
2. PHYSIOGRAPHY
The area under study is situated between 30°40' and 31 °51 'E and
31 °10' and 31 °40'N. lts southern boundary is the present limit of
cultivated land in the Nile Delta (fig. 1). Separated from the Mediterranean Sea by only a sandy strip with low dunes, lies the lake
Burullus, which is shallow and bordered by saline day flats. It is connected with the sea through a small opening.
MEDITERRANEAN
Kofr EI SMikh
o
LEGEND
[IIII((~1
I
61fI!fj1
Fluvio -mor iM ploin
1 Cloy
SEA
dun~5
[=:=J Coasto l ploin
k~::::::::::::.:] B~och~5
~Swomp5
1:- :-:-:-:-:1High dun~s
I::::::::·:::::] M~d;um high ond low dunt!s
Vilto~s
o
Towns
T~{(
Fig. 1
Physiographic map of the saline soils of the North of the Delta and location of
the profiles. (After the High Dam Soil Survey report 1963).
56
Except for the coastal dunes, the area is very low and flat with a
general slope towards the north. The whole area has a poor natural
drainage, except for the aeolian deposits. The natural drainage,
through few gullies and former stream channels, is directed towards
lake Burul1us and the sea.
The dimate is typical mediterranean, with dry mild summers and
fairly cool and rainy winters. The annual mean temperature is 20.2°C
(maximum 26.6°C, minimum 13.6°C). The total annual rainfall
amounts 182.1 mm in the western part of the area and decreases to
66.2 mm in the eastern part. The mean annual relative humidity is
68 %.
Two main physiographic units are recognized (fig. 1) : (i) the fluviomarine flat, composed of dayey sediments, which is the natural extension of the Delta clayey soils; because of their low topographic
position and co.nsequently bad drainage conditions the soils are very
saline, and (ii) the coastal barrier plain and beaches with predominantly sandy soils; except for the coastal sand-dunes, which locally attain
a height of 15-25 m, the topography is almost flat.
3. PROFILE DATA AND MICROMORPHOLOGY
3.1. Soils of the fluvio-marine flat
The parent material of these soils is a sedimentary day, partly of
marine, partly of fluviatile (Nile alluvium) origin. The soils have commonly a clayey texture, although medium textured subsoils occur
locally. The low position and the flatness of the topography are
responsible for the prevailing bad drainage conditions. Salinity and
drainage conditions are dosely related to the elevation.
3.1.1. Very poor to poorly drained soils occur in the extremely flat
areas of relatively low elevation. The surface is covered with salt crusts
and they commonly bear no vegetation at all. They are illustrated by
profiles 2 and 5.
Pronte 2
DE SCRIP TION
Location : 1/2 km east of Barania Village.
Vegetation : no vegetation.
Drainage: watertable at 100 cm.
Classification : Aquollic Salorthid.
0-
3 cm
Salt crust.
57
Cl
3- 20 cm
Very dark grayish brown (10YR3/2, moist); day; strong, coarse, subangular
blocky; very sticky, very plastic; moderate effervescence with HCI, diffuse boundary.
C2
20- 40 cm
As above, except stronger effervescence with HCI, diffuse boundary.
C3 G 1 * 40- 65 cm
As above, except less effervescence with HCI and common, fme, rust and gray
mottles; diffuse boundary.
Gi
65 -100 cm
As above except gypsum accumulation and more rust and gray mottles.
Analytical data: see table 1.
Mineralogical studies revealed that the day-fraction is composed
of smectites and minor amounts of kaolinite and illite.
Mic rom orp ho logy
The soil is covered by a loose crust of a yellowish dayey material
with many dark dots and an insepie plasmie fabric. Subangular polymictie sandgrains are embedded in the day, forming an open porphyric
elf re1ated distribution. The microstroctureis massive to porous. A
few dusters of mierocrystalline calcite are noticed. On top of the crost
a thin layer of irregular halite efflorescences appears.
J ust beneath this loose crust the soil surface is covered by a thin
(about 1 mm) very dense layer containing many small (100 IJ) lenticular gypsum crystals and diffuse accumulations of microcrystalline
ealcite. A layer of halite efflorescenees grows normal on its surface
and supports fragmen ts of soil material (fig. 2 and 3). The dense crost
grades into a more porous mierostructure with irregular rough cavities,
elongated parallel to the surface. The composition of this material is
as described above.
Exeept for a heterogeneous horizon between 20 and 40 cm, composed of day with variabie amounts of coarse grains and shells, the
deeper soil mate rial has aporous structure with many channels and
mammillated cavit~es. The material there is composed of a yellowish
clay with astrong skel-vo-masepie plasmie fabrie and few coarse
grains. Dendritical iron-manganese nodules are common. clear lentieular gypsum crystals are noticed in the pores, mostly in channels,
* G from Ground Water (Muckenhausen 1962).
58 .
d
c
b
Fig. 2
Fig. 3
Surface crust on poorly drained fluvio-marine
deposit (profIle 2) a : mate rial of Cl horizon;
b : dense soil material with individuallenticular gypsum crystals; c : layer of halite crystals; d : superficial material (25x, plain light).
Detail of figure 2. Note elongated halite crystals
growing normal to the surface (60x, plain light).
quantitatively increasing with depth. Halite efflorescences occur in
fissures of the C3Gl -horizon; near the surface of the fissures rosettes
of gypsum (?) appear. A high amount of phytolites and volcanic glass
occur in this layer.
Prome 5
DESCRIPTION
Location : 1/2 km from the south eastern edge of the lake Burullus.
Vegetation: Salicornia fructicosa.
Drainage: watertable at 100 cm.
Classification : Typic Salorthid.
0- 5 cm
(A)
Very dark grayish brown (10YR3/2, moist); sandy loam; platy; very sticky, very
plastic; st rong effervescence with HCI; clear boundary.
59
Table 1
Analytical data
Prome
1
2
3
4
S
6
7
60 '
Horizon
Depth
in
. cm
Grain size distribution in
weight %
2000- 20<2/J.
20/J.
2/J.
pH
10
15
27
40
70
94.2
96.2
95.7
96.6
95.7
1.6
1.4
1.3
1.3
1.4
4.2
2.4
3.0
2.1
2.9
9.3
9.5
9.5
9.4
9.2
0.3
0.4
1.0
1.5
1.3
O.
0- 3
3- 20
Cl
2040
C2
C3 G1 40- 65
65- 80
G2
17.2
21.5
32.2
19.1
31.0
36.4
28.5
24.5
51.8
42.1
39.3
56.4
7.9
8.0
8.0
8.0
4.8
2.9
4.4
1.3
0.8
0.6
0.6
0.5
11.8
28.8
59.4
7.9
1.3
0.5
id.
80-100
17.1
21.1
61.8
7.9
1.3
0.4
Cl
C2
C3 G1
id.
G2
010152740-
crust
I
CaC03
%
O
%
0.
0.
O.
O.O
crust
0-
2
28.2
31.3
40.5
8.1
2.2
0.2
Cl
2- 30
22.6
31.0
46.4
7.9
2.6
0.1
C2
30- 50
41.6
34.2
24.2
7.9
1.3
0.1
C3 G1 50- 70
70-100
G2
43.8
29.4
26.8
8.0
1.5
0.0
35.4
36.0
28.6
7.8
1.5
0.0
crust
0-
2
92.7
2.8
4.5
8.7
4.1
0.6
(A) P
2- 20
95.1
1.7
3.2
8.8
.3.5
CG1
20- 60
96.1
1.0
2.9
8.8
2.2
0·1
0.2
G2
60- 70
97.7
1.7
1.6
8.9
2.2
oJ
0'4
0.
(A)
O-
S
70.9
14.9
14.2
8.8
3.9
Cl
5- 25
27.5
33.8
38.7
8.3
3.8
C2 Gi 25- 75
75-100
G2
20.1
41.8
38.1
8.2
4.9
36.3
29.6
34.1
8.0
2.1
O- S
Cl
5- 20
id.
20- 50
id.
C2G1 50- 70
39.9
22.3
24.7
33.7
31.3
33.6
32.6
33.8
28.8
44.1
42.7
32.5
7.5
7.6
7.6
7.8
1.7
1.2
0.8
0.5
C2
70-100
32.3
34.8
32.9
7.9
1.3
Cl
id.
0- 50
50- 80
91.8
95.3
2.6
2.4
5.6
2.3
8.1
8.3
1.3
1.2
O.
C2 Gl 80-100
61.7
11.2
27.1
8.3
3.2
0.
O.C
O.C
O'
O.
O.
O.
O.
o.
I
E.C.
mmhos/
cm
T.S.S.
Cations (meq/ 100 g soil)
K+
Na+
Ca++ Mg++
g/100g
Anions (meq/100 g soil
~O4-
cr
9.20
5.52
1.82
0.07
0.04
0.04
1.00
0.70
0.60
0.07
0.03
0.03
0.07
0.07
0.10
0.23
0.08
0.04
0.04
0.07
0.07
1.02 0.30
0.54 0.27
0.41 0.34
7.36
6.44
0.05
0.06
0.90
0.50
0.04
0.06
0.04
0.11
0.07
0.14
0.07
0.12
0.75 0.30
0.38 0.22
108.99
4.66
64.0
0.72
5.56
17.25
13.26
71.20 1.07
61.40
2.82
36.4
0.58
4.25
8.85
14.54
32.60 1.30
69.08
3.29
43.6
0.53
4.67
9.58
15.23
41.90 1.30
67.54
3.30
45.4
0.50
3.02
9.96
11.97
45.40 1.35
HCO]
96.70
2.96
38.8
0.43
4.34
8.59
11.03
39.50 0.73
104.38
3.12
42.00
0.50
4.13
8.39
13.95
39.60 1.22
210.00
5.30
70.0
1.90
5.77
4.95
1.70
79.90 1.07
202.50
6.91
76.4
2.62
7.66
17.80
3.10
100.70 0.62
195.00
7.20
81.6
3.10
8.67
16.27
7.2
101.10 1.20
330.00
9.83
108.6
2.10
5.50
23.86
2.6
137.00 0.45
135.00
4.82
55.5
1.22
3.70
12.16
1.0
70.70 0.41
73.68
0.76
5.40
0.30
1.09
1.83
1.4
6.80 0.36
18.10
0.21
2.90
0.17
0.56
0.66
2.07
1.90 0.32
20.86
0.16
1.68
0.18
0.33
0.67
0.81
1.80 0.25
12.58
0.13
0.98
0.10
0.43
0.33
0.71
1.40 0.22
195.00
3.86
· 43.70
1.37
2.26
9.52
0.53
54.30 0.42
127.50
3.50
38.00
1.22
2.95
8.14
0.91
49.00 0.40
75.00
4.68
51.40
1.73
3.03
10.13
0.98
64.60 0.71
225.00
8.38
39.70
2.62
4.22
23.46
9.20
59.20 0.63
752.15
690.75
230.25
8.13
7.75
6.96
103.50
· 89.90
79.40
0.50
1.12
0.94
8.30
8.58
8.45
12.20
15.64
14.70
1.30
0.78
1.14
121.00 1.20
113.80 0.66
101.30 0.75
171.92
4.70
54.88
0.62
5.19
10.81
0.88
68.60 0.70
121.27
3.54
39.12
0.42
4.24
8.20
1.55
49.60 0.81
116.66
135.08
1.71 '
1.43
18.40
16.80
0.18
0.24
1.80
1.41
4.74
4.19
1.65
1.28
23.20 0.27
21.20 0.16
116.66
1.83
· 21.60
0.29
1.35
6.65
2.73
27.00 0.16
61
Cl
5- 25 cm
Dark grayish brown (10YR4/2, moist); day loam; subangular blocky; very sticky,
very plastic; strong effervescence with HCI; many fine roots, diffuse boundary.
C 2G I
25- 75 cm
As above, except common rust and gray mottles; diffuse boundary.
G2
75-100 cm
Very dark gray (10YR3/1, moist); as the above layer but more gray mottles.
Analytical data: see table 1.
Micromorphology of this soil differs from that of profue 1 essenti~y
by the presence of more sand and sUt grains, a less pronounced sepic
plasmic fabric (insepic) and a better preservation of the stratification.
Halite cutans are observed frequently on the pedsurfaces, gypsum is
found mostly in channels and vughs. Locally, some indistinct cutans
of coarse day are observed in the C 2G 1 -horizon.
3.1.2. Moderately drained soils are fluffy and moist in the top 20 cm
because of the presence of deliquenscent salts, mainly CaC12 and
MgC12. Cracks to a depth of 30 cm may occur. Some salt tolerant
plants as Salicornia fructicosa and Halimone portulacoides grow
usually in small patches. During dust storms wind blown day aggregates (pseudo-sand partides) accumulate around the vegetation. As a
result, the surface of some areas has a hummoky topography, day
dunes attaining locally a height of 4- 5 meters.
ProfUes 6 and 3 Ulustrate some typical moderately drained soUs.
Profile 6
DESCRIPTION
Location: 1 km west of Satamunis Village.
Vegetation: no vegetation. I
Drainage: watertable at 100 cm.
Classification : Typic Salorthid.
0- 5 cm
Dark brown (10YR3/3, moist); day loam; subangular blocky; sticky, plastic;
weak effervescence with HCI; dear boundary.
Cl
5- 50 cm
Brown-dark brown (10YR4/3, moist); day; subangular blocky; sticky and plastic;
weak effervescence with HCI; diffuse-boundary.
C2 G I
50- 70 cm
As above, but day loam; diffuse boundary.
62
G2
70-100 cm
Dark brown (10YR 3/3, moist); day; subangular blocky; sticky, plastic weak
effervescence with HCI; gypsum accumulation in form of spots.
Analytical data: see table 1.
Micromorphology
The soil is eharaeterized by a erumbly microstrueture, eomposed
of a paeking of small (80-160) pellets (fig. 4). Maero-eavities are most
prominent in the surfaee layer. The elf related distribution is open
porphyrie with few polymictic sand grains and a dark brown dayey
plasma with many blaek dots and insepic plasmic fabric.
On the walls of the voids effloreseenees of halite are notieed,
especially in the first and third horizon (fig. 5). Gypsum oeeurs as
coarse lentieular erystals in the soU material (partIy in the paeking
voids) (fig. 4) or as açeumulations of smallienticular erystals in some
larger voids. These erystals are generally rather impure.
The lowest horizon is a heterogeneous mixture of silt, sand and day.
salt effloreseenees eover loeally the walls of the peds. Rather pure,
lenticular gypsum erystals fUl most of the ehannels and some fissures.
Loeally diffuse iron -manganese soil nodules are notieed.
Fig. 4
Pelleted structure in Cl horizon of well-drained soU on fluviomarine deposits (proHle 6). Note presence of lenticular gypsum
crystals and halite cementation between pellets (central right)
(25x, plain light).
63
a
b
Fig. 5
Halite crystals, normal to the pore walls in the Cl horizon of moderately drained soil on fluvio-marine deposits (profile 3) (60x, a :
plain ligh t; b : crossed polarizers).
64
Proftle 3
DESCRIPTION
Location : 400 m north of Drainage Station No. 7.
Vegetation : no vegetation.
Drainage: watertable at 100 cm.
Classification: Typic Salorthid.
0- 2 cm
Dark grayish brown (10YR4/2); day; salt crust.
Cl
2- 30 cm
Dark grayish brown (10YR4/2, moist); day; platy; very sticky, very plastic;
moderate effervescence with HCI; some gypsum accumulation; diffuse boundary.
C2
30- 50 cm
As above, except loam and less effervescence with Hel; diffuse boundary.
C3 G l
50- 70 cm
As above, except day-Ioam and faint, rust and gray mottles; diffuse boundary.
G2
70-100 cm
As above, but more distinct mottles.
Analytical data: see table 1.
Micromorphology
In this profile the crumbly structure is not developed to such a
dep th as in the former. The presence of Fe-Mn-nodules in higher
horizons indicates a poorer drainage. An interesting phenomenon was
observed in the superficial salt crust. It supports a thin layer of bare
sand grains (composed dominantlyofheavy mineral grains) which
concentrate locally also in fissures reaching the surface. Featherlike
gypsum-crystals with a high amount of impurity-inclusions are present
in the Cz-horizon (fig. 6).
3.2. Soils of the coastal plain
The area consists of a wide flat plain extending from Rashid to Ras
El-Bar (fig. 1). These marine sands have been deposited by sea current
as off shore barrier. Layers of shell fragments may occur at various
depths. The surface lies 0.5 to 1 meter above ave rage high tide level,
and the lo~-lying parts are subject to periodical flooding by sea water,
which was, before the construction of the Aswan High Dam, loaded
with suspended matter from the Nile during its flood periode Therefore, bands of loamy and clayey sediments may be found locally in the
profiles.
Considerable part of the coastal plain is covered with high, medium
65
or low dunes of different type. Under the influence of strong northly
winds these uncovered dunes move to the south, untill a vegetation
cover is formed, consisting most1y of scattered Salicornia [ructicosa,
Halimone portulacoides and A trip les sp.
Near Baltim and Damietta considerable areas of originally low sand
dunes have been leveled, irrigated and used for date cultivation and
fruit gardens. Part of these soils are very weil drained and the water
table is then between 150- 200 cm deep.
The uncultivated soils are represented by profiles 1 and 7, the cultivated by proftle 4.
Proftle 1
DE SCRIP TION
Location : Burg Megazal, Coastal plain.
Vegetation : no vegetation.
Drainage: moderately drained, watertable at 70 cm.
PaTent material : marine sand.
Classification : Aeric Halaquept ?
Cl
0-10 cm
Dark grayish brown (10YR 4/2, moist); sand; single grain; non sticky, non plastic;
sligh t effervescence with HCI; dear boundary.
C2
10-15 cm
Yellowish brown (10 YR 5/4, moist); sand; single grain; non sticky, non plastic;
slight effervescence with HCI; diffuse boundary.
C3 G 1 15-27 cm
Dark brown (10 YR 4/3, moist); sand; non sticky, non plastic; slight effervescence
with HCI; common, fine, rust and gray mottles; diffuse boundary.
27 -40 cm
As above, but more mottles.
G2
40-70 cm
Very dark grayish brown (10 YR 3/2, moist); sand; single grain; non sticky, non
plastic; slight effervescence with HCI; many, distinct, rust and gray mottles.
Analytical data: see table 1.
Micromorphology
The deeper horizons (15-40 cm) are almost composed of a polymictie sand (psamomonic elf related distribution). The grains are
rounded, approximately 150-450 IJ. in size, and composed dominant1y
of quartz, with important amounts of feldspar and ferro -magnesian
minerais. Stratification is marked by the presence of a thin layers of
day and pelitic calcite, and a more or less banded distribution of the
66
heavy (especially opaque) minerais. Nearer to the surface (10-13 cm)
a thin band with weak unistrial fabric shows penetration by roots and
small dendrite-like Fe-Mn-nodules. The sandy topsoil has a slightly
higher content of fine material and therefore shows, apart from a
monie, also a monochitonie-gefuric c/f related distribution. The fine
material is composed partly of pelitie calcite and day.
Profile 7
DESCRIPTION
Location : Darnietta-Gamasa road, km 21 from Darnietta.
Vegetation : no vegetation.
Drainage : moderately drained, watertable at 80 cm.
Parent material : dune sand over fluvio-marine deposits.
Classification : Aeric Halaquept.
Cl
0- 80 cm
Yellowish brown (10 YR 5/4, moist); sand; single grain; non sticky, non plastic;
weak effervescence with Hel; dear boundary.
C2 G
80-100 cm
Very dark grayish brown (10 YR 3/2, moist); day loam; platy; sticky, plastic;
weak effervescence with HCI; rust and gray mottles; many shell fragments.
Analytical data: see table 1.
Micromorphology
The Cl horizon is characterized by a monie-chitonic-gefuric c/f
related distribution. The sandgrains are similar to those described in
profile 1. In the superficial part of the horizon some fragments of
plant and charcoal are observed. The C2G is composed of a unistrial
day, containing shell fragments. It has a fractured mierostructure and
halite cutans are noticed in some cracks.
Profile 4
DESCRIPTION
Location: 1 km north of Baltim Village.
Vegetation : Palmtrees and egyptian dover.
Drainage: moderately .d rained, watertable at 70 cm.
Parent material : low sand dunes.
Classification: Aeric Halaquept.
0- 2 cm
Brown (10YR 5/3, moist); sand; single grain; non sticky, non plastic; strong effervescence with HCI; dear boundary.
(A)
2-20 cm
Br~wn (lOYR 5/3, moist); sand; single grain; non sticky, non plastic, strong ef-
.
67
fervescence with HCI; common rust and gray mottles; diffuse boundary.
C2G 1
20-60 cm
As above, but more mottles, diffuse boundary.
G2
60-70 cm
As above, but more gray mottles.
Analytical data: see table 1.
Micromorphology
The micromorphology of this soil reveals in general the same characteristics as the other sandy soils, except for the presence of dayey
pedotubules in its cracks microcrystalline calcitans are developed and
diatoms accumulated. A few microcrystalline soil nodules are also
noticed.
4. DISCUSSION
In the dayey soils, the poor drainage conditions are shown by the
presence of diffuse and irregular Fe-Mn-oxihydrate nodules, or Iess
frequently diffuse concretions or neoferrans. Iron concretions with
sharp boundaries were not observed. This is a remarkable fact because
in most materials with ver tic characteristics, glaebules have a rather
sharp boundary as a result of in situ movements. Sepic plasmic fabrics
(especially masepic) are common in the deeper layers of the dayey
soils under study and suggest their vertic character. The Fe-Mn-oxihydrate glaebules seem to be formed thus posterior to the plasma
separations.
Calcite occurs dispersed in the fine mass, or as diffuse (even in the
layers with a sepic plasmic fabric) microcrystalline nodules. It is concentrated mostly at a depth ranging between 20-30 cm, and in the
superficial crusts.
Lenticular crystals of gypsum are found throughout the profiles.
In the upper layers they are generally mixed with the other soil constituents, and rather impure, whereas in the deeper horizons they
develop mostly in channels and fissures, and are much purer. An exception are the featherlike, highely imp ure gypsum crystals found in
the C2 horizon of profile 3 (fig. 6). The featherlike appearance seems
to be produced by crystal splitting, due to ·the presence of small impurities in the crystal, as described by Grigor'ev (1961). They exhibit
a kind of wavy extinction. The diagnostic significance of this specific
habit of gypsum, which was not described before, is not evident.
68 .
a
b
Fig. 6
Featherlike gypsum in C2 horizon of moderately drained soil on
fluvio-marine deposits (profile 3) (60x, a : plain light; b : crossed
polarizers).
69
Channels and mammillate'd vughs suggest a biological activity in
these soils, which however does not seem to disrupt the stratification
too much, as shown by the remnants of unistrial fabric in some slides.
The most striking feature is of course the presence of halite cutans
(halans) on all ped surfaces and covering the walls of most cavities. In
cross-section they appear to be built up by a juxtaposition of elongated almost pure crystals (see fig. 3 and 5) oriented normal to the walls.
A microchemical test with AgN03 on uncovered sections confrrms
their composition. Halans are rarely reported in micromorphological
descriptions, probably because in many cases they tend to go into
solution during impregnation with aresin. It is also questionable if
such halans exist in the natural soil, as they may be artefacts produced
by efflorescences during the preparation (air-drying) of the sample.
Their occurrence is restricted to dayey or loamy layers.
The fine layer of bare sand grains (mostly heavy minerals) on the
saltcrust in proftie 3, is explained as airborn material. However a differential uplift of grains may occur during the halite crystallization, as
seen for instance in the case of ice, and this may also contribute to
the concentration.
The moderately drained soils of the fluvio-marine plain are characterized by a crumby microstmcture, composed of a packing of small
(80-160 IJ) pellets (fig. 4). These pellets may correspond to the
dayey pseudo-sand partides which can be transported by wind and
form subsequently day dunes. Sometimes they are cemented together
by halite crystals. Their occurence is restricted to the better drained
parts of the proftie.
The thin, dense cmst (fig. 2 and 3) observed in profIle 2 beneath
é}.looser crust, does not show any stratification or layering, as observed
in irrigation crusts formed by deposition of suspended materials. It
must therefore be considered rather as an in situ formation, probably
resulting from an oversaturation of the uppermost mm of the soil
after a short but heavy rainfall.
The superficial crusts have in general a granulometric composition
comparable to the surface horizon, but a much higher electrical conductivity and saltcontent (tabie 1).
In the sandy soils no real pedogenesis is recognized. Throughout
the proftie stratification is conserved, except for the superficiallayers,
where day and sand are mixed. Gypsum and halite efflorescences were
observed only in less sandy materiais, such as day bands or superficial
crusts.
The anthropogenic soils differ from the other sandy soils by absence
70
of stratification in the upper layers, and presence of pedotubules.
The lat ter , together with the occurrence of diatoms, indicates better
conditions for soillife.
Acknowledgment
The senior au thor wishes to thank the Alexander van Humboldt Foundation in Germany for a fellowship , during the tenure of which this
work was carried out.
*
**
REFERENCES
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Verbesserung der Einbettungs- und Schleiftechnik bei der Herstellung von
Bodendünnschliffen met Vestopal.
Z. Pjl. Emähr. Dung. 99, 164-177.
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Entwurf einer Ordnung der natürlichen Hohlraum-, Aggregat- und Strukturformen im Boden.
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U.S.O.A.
Soil Taxonomy.
A basic system of soil classification for making and interpretating soil surveys.
U.S.Dept. Agr., Soil Conservation Service, Washington D.C. (in press).
71
Summary
Seven representative saline soils of the North Nile Delta (Egypt) are studied,
especially with respect to their micromorphology.
Four profiles (Salorthids) [two poody drained and two moderately drained]
of the fluvio-marine flats are investigated. The most caracteristic micromorphological features are: diffuse iron oxihydrate glaebules in the G-horizons, halite
cutans on most fissures and ped surfaces, lenticular gypsum crystals and thin surface crusts. whereas the poody drained soils showaporous microstructure with
many biopores, the moderately drained soils exhibit a crumby microstructure
composed of a packing of small pellets (clayey pseudo-sands). Featherlike gypsum
crystals are present in one prof:tle.
The other two prof:tles studied, represent uncultivated sandy soils of the coastal
plain (Halaquepts). Stratification of the material is still clear in most thin sections.
Halite cutans and gypsum crystals are noticed only in more clayey or loamy bands.
One cultivated soil of the coastal plain is also described for comparison. It differs
from the uncultivated by an absence of stratification in the upper layers, and the
presence of pedotubules, indicating a higher biological activity.
Résumé
Contribution à l'examen micromorphologique de quelques sols salins de la partie
septentrionale du delta du Nil (Egypte).
Sept sols salins de la partie septentrionale du delta du Nil ont été sournis à un
examen micromorphologique dont les résultats sont représentés dans cet article.
Quatre prof:tls (Salorthids), dont deux à drainage naturel pauvre et deux à drainage naturel modéré, se situent dans la plaine fluvio-marine. Leur micromorphologie se caractérise par la présence de glaebules diffus d'oxhydrates de fer dans les
horizons G, par des cutanes d'halite couvrant la plupart des parois des éléments
pédiques et des fissures, par des cristaux lenticulaires de gypse et par une mince
croûte de surface. Contrairement aux sols mal drainés à microstructure poreuse
et riches en biospores, les sols modérément drél;inés montrent une microstructure
grumeleuse résultant de l'entassement de micro-aggrégats (pseudosable argileux).
Dans un des proftis on observe aussi des cristaux de gypse en panache.
Les autres prof:tls étudiés représentent les sols sableux (Halaquepts) en jachère
de la plaine cotière. Leur microstratification reste toujours visible dans la plupart
des lames minces. Des cutanes d'halite et des cristaux de gypse ne s'observent que
dans les veines plus argileuses ou lirnoneuses.
Un sol cultivé de la plaine cotière, étudié en guise de comparaison, diffère des
sols en jachère par l'absence de stratification dans les horizons superficiels et par
la présence de pédotubules, traduisant une activité biologique plus prononcée.
72
Samenvatting
Bijdrage tot de mikromorfologische analyse van enkele zoutbodems uit het noordelijke ded van de Nijldelta (Egypte).
Zeven representatieve zoutbodems uit het noordelijke deel van de Nijldelta
worden beschreven en mikromorfologisch geanalyseerd.
Van de fluvio-mariene vlakte worden vier bodems (Salorthids), waarvan twee
met slechte en twee met matige natuurlijke drainering, onderzocht. De meest typische mikromorfologische kenmerken zijn: diffuse ijzeroxyhydraat-glaebulen
in de G-horizonten, haliet-cutanen op de meeste scheuren en ped-oppervlakken,
lensvormige gipskristallen en dunne oppervlaktekorsten. Daar waar de slecht gedraineerde bodems een poreuse mikrostruktuur en vele biologische holten vertonen, zijn de matig gedraineerde bodems gekenmerkt door een korrelige mikrostruktuur , opgebouwd uit een stapeling van kleine aggregaatjes (kleüge pseudozanden).
Vedervormige gipskristallen we'r den in één profiel opgemerkt .
.Twee profielen vertegenwoordigen de braakliggende zandige bodems uit de
kustvlakte (Halaquepts). De mikrostratifikatie is nog duidelijk waarneembaar in
de meeste slijpplaatjes. Halietcutanen en gipskristallen werden slech ts in de meer
klei- of leemrijke banden opgemerkt. Een kultuurbodem uit dezelfde streek werd
ook bestudeerd. Hij verschilt van de braakliggende bodems door de afwezigheid
van stratifikatie in de bovenste horizonten en de aanwezigheid van pedotubulen,
wat op een hogere biologische aktiviteit wijst.
73
PEDOLOGIE, XXIV, 1, p. 74-90, 5 fig. Gand, 1976.
A PROPOS D'UN TYPE D'HORIZON B PRO FOND
OBSER VE DANS LE NORD DE LA FRANCE :
L'HORIZON RESIDUEL DE DECARBONATATION
DE LA CRAIE
C. MATHIEU
Introduction
Au cours de nos études pédologiques et de levés cartographiques
réalisés dans Ie Nord de la France, notre attention a été portée plus
spécialement sur les diverses formations résiduelles de la craie de
cette région (Maucorps et al., 1967; Stoops et al., 1970; Mathieu
1971, 1973, et al. 1974) dont une apparaît très particulière par sa
morphologie et sa genèse.
Il s'agit d'un horizon argileux. profond, peu épais, situé au contact de la craie, épousant la forme des poches de décarbonatation
et issu d'une décarbonatation souterraine du substrat.
On Ie rencontre sous des dépots récents ou plus anc.iens, mais
toujours à texture perméable. Il semble que la position topographique ne soit pas déterminante en ce qui concerne sa genèse sauf
en relief excessif ou l' érosion élimine l' ensemble des formations
meubles posées sur la craie.
Lors de la description et de la caractérisation de ce type d'horizon, l'application de la nomenclature actuelle est difficile, ce qui
nous amène à discuter les symboles utilisés.
L' étude détaillée de eet horizon essaie de définir son mode de
formation et ses relations avec les matériaux adjacents.
1. MILIEU NATUREL
Cet horizon profond a été observé principalement dans les régions nord et nord-est de l' auréole crétacée du Bassin de Paris : la
Champagne sèche, la Thiérache, Ie Laonnois et Ie Vermandois. Des
C. Mathieu - Ing. pédologue, Service de Cartographie des Sols de l' Aisne, 02,
Laon (Franee); aetuellement Chef du Bureau de Pédologie, O.RM.V.A.M., Berkane (Maroe ).
74
observations ponctuelles ont été faites dans Ie Beauvaisis et dans la
région d' Amiens.
Sur Ie plan géologique, dans les régions nord et nord-est, les craies
sur lesquelles s'observe cet horizon sont de deux types et appartiennent à deux étages différents :
- la craie blanche du Turonien supérieur, à Micraster leskei, à nombreux sûex noirs, à cortex blanc et disposés en bancs horizontaux,
- la craie blanche du Sénonien à Micraster decipiens, M. coranguinum
et Actinocamax quadrata sans silex et en bancs très réguliers, en
général plus dure que celle du Turonien supérieur.
Dans cette région, Ie Thanétien sableux est transgressif sur les
couches sous-jacentes redressées. A présent, cette extension est uniquement représentée par une série d'avant-buttes éloignées de la COte de l'Ile-de-France et par des reliquats piégés dans Ie karst de la
craie.
Au Quaternaire, des formations loessiques ont recouvert la presque totalité du paysage et cela en plusieurs cycles ( Jamagne 1964,
1973 et Mathieu 1971).
2. CARACTERES GENERAUX
Les argiles de décarbonatation de la craie appelées, depuis la fin
du 1ge siècle, "Argile à silex" ont toujours provoqué de multiples
discussions parmi les géologues et les géographes du seul fait qu' on
traitait souvent sous Ie se uI mot "Argile à silex" des formations totalement différentes quant à leurs aspects morphologiques et leur
genèse et que les grandes hypothèses émises à ce sujet dépendaient
essentiellement des "provinces d'observations" de leurs auteurs
(Mathieu, 1971, 1973; Dewolf 1973).
C'est ainsi que Bonte (1955 à' 1967) a décrit et étudié à plusieurs reprises dans Ie Nord de la France Ie type de formation qui
no us préoccupe ici et a défini à partir de ce type régionall' "Argile
à silex" en général et son mode de formation.
Nous savons à présent que les argiles de décarbonatation de la
craie se présentent sous des aspects variés et peuvent être issues de
genèses très différentes (Colloque A.G.B.P., 1967; Dewolf, 1971 à
1973; Mathieu, 1971, 1973; Maucorps et al., 1967 ; Pomerol et
al., 1967). C'est un de ces types de décarbonatation et son résidu qui sont l'objet de la présente étude.
Cet horizon profond peu épais, de texture argileuse et au contact
direct de la craie, est issu d'une genèse souterraine sous une couverture de matériaux fûtrants de nature et d'age parfois très différents.
75
Au fur et à mesure de la ·dissolution de la craie, Ie résidu insolubIe - l' argile de la craie,avec ou sans silex - s' accumule sur la craie
et n'occupe qu'une faible place sur les bords des poches qui se
creusent lentement dans Ie substrat.
Bonte a décrit ce processus sur des calcaires crétacés, jurassiques
et primaires et toujours sous des formations sableuses. Nos observations su.r ce type de décarbonatation ont surtout porté sur des
niveaux de dissolution dans les craies mais avec des couvertures de
natures diverses. :
- sous sables purs thanétiens,
- sous sables argileux et limons lressiques,
- sous limons loessiques,
- sous limons sableux de haute terrasse.
Une analyse détaillée d'un proftl type est présentée ei-après et
résume bien toutes les observations faites sur ce type d'horizon profond.
3. DESCRIPTION D'UN PROFIL TYPE
Localisation : Lesquielles Saint-Germain, x : 693,1 - Y : 248,1
(Guise 5/6 - 1/25.000).
Végétation : prairie permanente
Topographie : relief normal, pente modérée à exposition ouest, alt.
140 m.
Roche-mère : Haute terrasse de l'Oise sur craie à silex (Turonien
supérieur) remaniée dans sa partie supérieure.
Economie en eau: ruissellement superficiel : moyen,
drainage interne: favorable.
Pierrosité : moyenne à élevée - dans Ie matériau de la terrasse :
galets de silex très usés, galets de quartz, quelques quartzites (origine : Primaire des Ardennes ), silex peu émoussés (origine : Turonien).
Erosion : faible.
Classification : sol brun mésotrophe à horizon résiduel.
o cm
Limon moyen sableux, brun (10 YR 5/3) très sec teneur moyenne en matière organique - colonisation
radicillaire assez faible - charge en cailloux faible à
moyenne - structure polyédrique sub angulaire fme
à très fine, bien développée - ferme - cohésion forte porosité moyenne - grains de quartz lavés -
76
12/16 cm - limite distincte et légèrement ondulée
(B)
Limon moyen sableux - brun-jaune (10 YR 6/6) et
gris dair (10 YR 7/2) - tr~s sec - teneur faible en matière organique - charge en cailloux faible à moyenne structure polyédrique angulaire fine, assez bien à bien
développée - très ferme - cohésion moyenne - porosité
élevée - quelques revêtements argileux très fins rouge
jaunatre (5 YR 4/8)
45/65 cm - limite distincte et ondulée
Poches de sable limoneux beige foncé (10 YR 6/3.5) très sec - teneur très faible en matière organique - charge en cailloux moyenne - structure particulaire - friabIe - cohésion très faible - porosité élevée.
C
150 cm - limite distincte et interrompue
11 (B)'rd
Argile lourde brun-rouge (5 YR 4/4) - très sec - teneur
faible en matière organique - charge en cailloux moyenne - structure polyédrique angulaire moyenne, très
bien developpée - très ferme - cohésion forte - porosité faible.
10 à 30 cm d' épaisseur - limite nette et très ondulée
11 C
Matériau calcarifère remanié jaune olivatre (2.5 Y 6/4)
- très sec - charge en cailIoux moyenne - structure massive - friable - cohésion moyenne - revêtements argileux
de décarbonatation.
100/200 cm - limite distincte et ondulée
Craie solifluée jaune pale (2.5 Y 7/4) - très sec - lits
de silex
130/150 cm
III R2
Craie marneuse gris dair à gris-brun dair (2.5 Y 6.5/2)très sec.
77
-.....J
00
Analyse granulométrique (*)
Granulométrie en %de terre sèche
Horiz~ns
Al
(B)
C
11 (B )'rd
HC
111 Rl
IIIR2
Limons
Sables.
Profondeur
cm
Argile
0-2 IJ.
2-20 IJ.
20-50 IJ.
50-100 IJ.
100-200 IJ.
0-12/16
-45/65
jusqu'à 150
épais. 10 à 30
-100/120
12,0
10,0
10,6
59,0
22,6
25,0
12,0
29,0
32,5
34,0
15,7
8,0
4,6
4,9
8,6
2,0
14,9
14,8
30,8
1,2
9,6
7,5
16,1
0,4
3,40
0,75
0,22
0,87
-
-
-
-
3,8
3,8
6,2
0,4
-
-
-
-
-130/150
-170
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M.O
200-500 IJ. 500-2000 IJ %
CaC03
%
-
traces
23,5
87,4
83,2
Analyse chirnique (**)
Horizons
Al
(B)
C
11 (B )'rd
pH
H 20
6,1
6,4
7,6
7,5
C
%
19,8
4,4
1,3
5,1
N tot.
%
1,73
0,49
-
C/N
11,4
9,0
-
P205
assim.
%
0,06
0,01
En méq. pour 100 g terre à pH 7,0
C.E.C.
Per
0/0
Ca(**) Mg
K
Na
libre
Hcl
9,4
7,5
8,5
53,2
0,12
0,14
0,05
0,12
0,49
0,30
0,31 \
0,37
0,60
0,60
0,73
3,04
0,91
0,88
1,27
5,66
T.
8,4
5,3
5,3
37,9
0,59
0,24
0,11
1,72
(*) Analyses effectuées au Laboratoire d'analyse des sols d'Arras - INRA (FRANCE) (réf. 8465 à 8471).
(**) Ca échangeable et éventuellement Ca soluble dans I'acétate d'ammonium N. (présence de carbonate).
.
Fig. 1
Vue d'ensemble du profu de Lesquielles Saint-Germain (02) - Haute terrasse de l'Oise sur craie à silex.
Remarque: les étapes de la formation de ce profil sont :
1. remaniement de la craie affleurante avec apport de
galets alluviaux,
2. dépot d'une couverture limono-caillouteuse alluviale,
3. karstification et décarbonatation profonde.
4. CARACTERISTIQUES ANAL YTIQUES
4.1. Caractéristiques physiques et chimiques essentielles
La différentiation texturale brutale constitue l'e1ement essentie1
de caractérisation morphologique de eet horizon par rapport aux
horizons sus-jacents. Les horizons supérieurs sont toujours constitués de matériaux perméables alors que l'horizon profond présente
toujours des teneurs en argile supérieures à 50 0/0.
n ya une légère accumulation de matière organique au niveau de
l'horizon argileux profond. Cette remarque peut être généralisée à
1 ' ensemble des profils présentant des çontacts très argileux avec Ie
substrat crayeux : niveau de décarbonatation (cas étudié ici), horizon béta ou relique de Terra fusca sous limon ( Mathieu et Stoops,
1974 ).
79
Cet horizon est entièrement décarbonaté alors que son complexe
absorbant est saturé en calcium. La capacité d' échange est importante : plus de 60 méq. pour 100 g d'argile.
4.2. Minéralogie (*)
L'analyse grantilométrique ~t l'observation micromorphologique
montrent clairëmeIit que' cet horizon n'est jamais "pollué" par les
matériaux sus-jacents (voir 4.1. et 4.3.).
Or, toutes les analyses aux rayons X faites sur cet horizon et des
horizons simüaires montrent que :
- les smectites (montmorülonite et beidellite) et l'ülite sont toujours
présentes dans l'horizon comme dans Ie substrat crayeux sous-jacent,
- la kaolinite est aussi présente dans l'horizon alors qu' elle est toujours absente dans la craie.
L'apparition de la kaolinite dans l'argüe résiduelle par rapport
à la craie reste actuellement un problème : les conditions de müieu,
mal connues à ce niveau - stagnation de l' eau, pression en C02 et
en oxygène, pH locaux - sont-elles à l'origine d'une néoformation
ou une contamination par Ie haut nous échappe-t-elle encore ?
4.3. Micromorphologie
La terminologie employée est celle de Brewer (1964) adaptée par
Ie laboratoire de pétrographie de Gand (1969).
Le substrat est une craie micritique altérée, fracturée avec de
nombreux vides autour desquels se concentre Ie residu argüeux
(ferri-argülanes in situ composés d'argües fines jaunatres orientées).
Au contact avec l'horizon argüeux, des fragments de craie sont
isolés progressivement dans la masse argileuse, Ie plasma penêtre
dans les plus grands vides (argilijluxion, selon Lamouroux, 1972).
L'altération procède donc par dissolution directe de la craie.
L'horizon argüeux présente descaractères particuliers et des différences importantes avec les autres types d'argiles de décarbonatation
décrits par ailleurs (Stoops et al., 1970; Mathieu 1971, 1973 et al.,
1974 ).
Le fond matriciel ne présente que très peu de squelette, localement pas du tout. 11 est essentiellement composé d'un plasma argileux à zones homogènes.
(*) Analyses par diffraction des rayons X réalisées au Laboratoire de Géographie
physique et de Pédologie de l'Institut de Géologie de Gand.
80
Le plasma est constitué par de l' argile fme, jaune pale, parfois
grisatre qui se répartit en' zones homogènes à assemblage asépique,
mosépique ou masépique, mais aussi en zones à assemblage plasmique unistrié, c'est-à-dire avec une orientation préférentielle parallèle
et caractéristique de matériau déposé en masse sans déplacement '
colloi<lal.
Les traits pédologiques (cutanes), mis à part les nodules ferriques,
sont très peu nombreux, ainsi que les pédoreliques (papules).
Les vides, peu nombreux également, sont en général des cavités
"ortho".
5. AUTRES EXEMPLES
Des horizons argileux pro fonds du même type que Ie précedent ont
été observés et étudiés sous des couvertures de natures et d'ages très
différents, notamment à :
Harly (x : 671,5 - y : 238,5 - z : 90) près de Saint-Quentin (photos
2 et 3) ou la coupe présente de haut en bas :
- une couverture limoneuse Würm en surface et peut-être Riss en
dessous,
- un niveau de sable argileux tertiaire (Eocène remanié),
- l'horizon argileux profond,
- la craie sans silex sénonienne.
Marle (x : 704,0 - Y : 227,2 - z : 140) avec la coupe suivante :
- 0 à 145 cm : limon argileux brun-jaune (10 YR 5/6) à structure
polyédrique; Würm III ;
- 145 à 175 cm : lim~n moyen beige (10 YR 7/3) ruisselé; réf. sol
de Kesselt ? ;
- 175 à 300 cm : limon très argileux brun-jaune (10 YR 5/8) à
revêtements brun-jaune à brun (10 YR 5/4 à 7.5 YR 5/4);
Würm ancien;
- 300 à 450 cm : limon très argileux brun franc à rouge jaunatre
(7.5 YR 5/7 à 5 YR 5/6) à structure prismatique et à revêtements argileux épais bruns (7.5 YR 5/4); Riss;
- 450 à 680 cm : niveaux limono-sableux rouge jaunatre (5 YR
4/6);
- 680 à 700 cm : horizon argileux brun-rouge à brun (5 YR 4/4 à 7.5
7.5 YR 4/4);
- à 700 cm : craie blanche altérée avec pellicule argileuse brunrouge (5 YR 4/4).
81
Fig. 2.
Vue d'ensemble du prom de Harly (02).
1. Couverture de limon loessique.
2. Sable argileux tertiaire.
3. Niveau de décarbonatation.
4. Crrue sénonienne.
Cadre intérieur : voir figure 3.
Fig. 3.
Profil de Harly (02), détail du niveau de décarbonatation souterraine - 2,3 et 4 :
voir légende figure 2.
82
Cette coupe a été analysée en détail (Jamagne et Mathieu, 1971) ainsi que Ie substrat (Mathieu et De Coninck, 1972), et les caractères observés sont identiques à ceux du profil de Lesquielles Saint-Germain
et à ceux de celui de .Hady (physiques,
chimiques, minéralogiques
.
Fig. 4.
profil de Lesquielles Saint-Germain.
Micromorphologie de l'horizon 11 (B)'rd : assemblage plasmique unistrié
(U) bande allongée), asépique (As) (zone noiratre) et très petits papules
(zone très fortement biréfrigente).
Agrandissement 13,5 x
- lame 8934 Gand.
a) lumière naturelle
b) lumière polarisée
83
et micromorphologiques), ainsi qu'à d'autres du même type. L'horizon argileux est bien Ie résidu d'une décarbonatation souterraine et
ne peut être rattaché aux argûes de décarbonatation de surface comme nous Ie pensions précédemment (Jamagne et Mathieu, 1971). .
6. DISCUSSION
Cette frange argûeuse, au contact de la craie, épousant toutes les formes des poches de dissolution, dépasse rarement 20 cm d' épaisseur.
Sa texture est une argiZe Zourde (très souvent plus de 60 0/0 inférieurs à 2 J.l.) ' et sa couleur est toujours voisine du brun-rouge, parfois bariolée avec de fines bandes olive (5 Y 4/3). La structure polyédrique est toujours bien developpée et présente souvent des faces de
glissement très nettes (slickensides).Lorsque les silex sont présents
(sur craie à sûex), ils ne sont jamais cariés.
Sur Ie plan analytique, nous notons toujours un pH élevé et une
saturation du complexe en ions Ca++, et souvent une légère accumulation de matière organique. Le cortège phylliteux pose Ie problème
de la kaolinite: présence dans l'horizon argileux de contact, absence dans Ie substrat. Dans l'état actuel de notre étude, nous ne pouvons pas envisager une hypothèse.
A la suite de l' analyse morphologique et physico-chimique, nous
notons une simûitude évidente de ces argûes de décarbonatation avec
celles developpées en surface au quaternaire ancien, après érosion
des sédiments tertiaires puis recouverts par les dépots loessiques
(Mathieu, 1971, 1973).
La seule différence morphologique réside dans la position bordante
dans les poches et dans la faibZe épaisseur des niveaux.
L' analyse micromorphologique apporte une contribution importante à la différenciation avec les autres Jypes d'argiles rencontlés
au contact de la craie (Stoops et al., 1970; Mathieu, 1971 et al.,
1974). Dans cet horizon, la majorité de la fraction argileuse semble
ne pas avoir migré mais plutot s'être accumulée sans déplacements
importants, les cutanes y sont très rares. Le mécanisme de l'altération est une décarbonatation lente avec accumulation et non déplacements sous forme colloïaale des argiles résiduelles. Ce processus
d'accumulation caractérise bien la décarbonatation souteTTaine sous
des couvertures perméables et sans l'influence de la pédogenèse sensu
stricto. 11 est directement Hé au régime hydrique du mûieu. L'eau
atmosphérique chargée de gaz carbonique et percolant à travers les
couches humifères de surface se charge aussi d'acides organiques.
Au contact de la craie, cette solution provoque la dissolution du
carbonate de calcium et la libération d'un résidu insoluble. Un tel
84
Fig. 5.
ProHl de Marle.
Micromorphologie de l'horizon VII (B)'rd : assemblage plasmique essentiellement mosépique (Mo) et craie (e).
Agrandissement 36 x - lame 7364 Gand.
a) lumière naturelle
b) lumière polarisée
85
processus pourrait donc être qualifié de "géochimique" par rapport
à celui régissant la pédogenèse des couches sus-jacentes ou Ie facteur
biologique est bien plus important qu'à ce niveau.
L'age de la formation optimale de ces horizons argileux profonds
est aussi lié directement à celui de l'activité karstique maximale de
la région étudiée.
Lors de l' étude de ces profils et de ces horizons, nous nous sommes heurtés au problème de nomenclature de eet horizon argileux
de décarbonatation souterraine. La nomenclature actuelle (Commission V, A.I.S.S.) ne prévoit pas Ie cas d'une altération souterraine,
c' est-à-dire indépendante de la pédogenèse en cours au sein des matériaux de surface.
Au niveau majeur, il s'agit bien d'un horizon structural d'altération, différent de la roche-mère par son degré d' altération : no us
utilisons donc Ie symbole (B). Les horizons sus-jacents ayant une
origine lithologique différente, nous notons la discontinuitè par Ie
chiffre romain Il. D'autre part, il y a aussi bisequum et ce dernier
est indiqué par Ie symbole ' (accent). A ce niveau, nous suivons
scrupuleusement les définitions proposées par la Commission V.
Au niveau mineur, la lettre v ( de l'allemand verwitterung) est
proposée pour un horizon d'accumulation d'argile provenant d'une
altération in situ, mais eet te altération est supposée en surface, dans
un ensemble constituant un profil homogène et régulier.Pour une altération souterraine, sous un autre matériau, nous envisageons une
differenciation avec Ie type précédent et nous proposons en indice
les lettres rd (du français résiduel). Ce niveau argileux d' altération
souterraine serait donc représenté, au niveau de la description de profil, par Ie symbole II(B)'rd.
7 . CONCLUSIONS
Nous avons essayé, dans cette analyse, de caractériser d'une manière plus précise un type de décarbonatation et son matériau résiduel.
L'introduction d'un nouveau symbole (lettre à utiliser en indice)
parait souhaitable. 11 permettrait une précision nouvelle dans la
nomenclature actuelle.
Cette étude peut aussi être considérée co mme une mise au point
provisoire pour une discussion de classification générale des argiles
de décarbonatation de la craie et des calcaires.
*
86
*
*
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88
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Aspects micromorphologiques des argiles à silex de Thiérache.
Scienee du Sol, n° 2, pp. 103-116, Versailles.
Résumé
Dans Ie Nord de la France, l'auteur étudie et caractérise un type d'horizon
argileux profond, situé au contact de la craie et issu d'une décarbonatation
du substrat.
Cet horizon se rencontre sous des dépöts perméables récents ou plus anciens
et n'occupe qu'une faible place sur les bords des poches de dissolution.
La différenciation texturale brutale constitue l'élement essentiel de caractérisation physique de cet horizon par rapport aux horizons sus-jacents.
Dans Ie cortège phylliteux de cet horizon, il y a apparition de la kaolinite
par rapport à celui du substrat qui en est toujours dépourvu.
L'analyse micromorphologique montre que la majorité de la fraction arglleuse semble ne pas avoir migré mais plutöt s!être accumulée sans déplacements
importants. Les zones à assemblage plasmique unistrié sont fréquentes.
Le mécanisme de l'altération est une décarbonatation lente avec accumulation et non un déplacement sous forme colloiäale des argiles résiduelles. Ce
processus d' accumulation caractérise bien la décarbonatation souterraine sous
des couvertures pérméables.
Lors de la description de ce type d'horizon, l' application de la nomenclature
actuelle est difficile, ce qui amène l'auteur à discuter les symboles utilisés et à
proposer une différenciation par l' emploi d'un nouveau symbole à utiliser en
indice.
Betreffende een type van een diepe B horizont waargenomen in het noorden
van Frankrijk : de residuele horizont na de dècarbonatisatie van het krijt.
Samenvatting
De auteur bestudeerde en karakteriseerde, in het noorden van Frankrijk, een
type van een diepe kleirijke horizont in kontakt met het krijt en ontstaan door
de decarbonatisatie van het substraat.
Deze horizont bevindt zich onder recente of oudere doorlatende afzettingen
en is zeer dun op de randen van oplossingszakken.
Het brutale textuurverschil is het elementair karakter van deze horizont, ten
opzich te van deze die er boven liggen.
Het verschijnen van kaoliniet dat nochtans in het substraat niet voorkomt,
is betekenisvol.
Het mikromorfologisch onderzoek toont aan dat het grootste gedeelte van
de kleifraktie niet verplaatst is maar eerder een residuele akkumulatie vertegenwoordigt. De zones met plasmatische eenzijdiggestrekte verbindingen zijn frekwent.
Het mekanisme van de verwering is een trage decarbonatisatie met akkumulatie zonder verplaatsing van klei. Dit akkumulatieproces karakteriseert zeer dui-
89
delijk de ondergrondse decarbonatisatie onder doorlatende deklagen.
Bij het beschrijven van dit type van horizont is het moeilijk de huidige n<r
menklatuur toe te passen, wat de auteur er toe aanzet de thans gebruikte symbolen te bespreken en een differentiatie door het gebruik van een nieuw symbool als index voor te stellen.
Concemine a type of a deep B horizon observed in the north of France : the
residual horizon after decarbonatization of the chalk.
Summary
In the north of France the author has studied and charactirized a type of
argillaceous deep horizon in contact with chalk resulting from the decarbonatization of the substratum
This horizon, 'f~und below a recent or older permeable deposit, occurs only
on borders of dissollution depressions.
The sudden difference in texture with regard to the above horizons is the
most important physical charcteristic.
The appearence of kaolinite is remarkable, especially since it is not found
in the sub stratum.
The micromorphological investigations indicate that the major part of th is
clayfraction seems to be a residual accumulation without any important movement. The zones of plasmical unilateral drift are frequent.
The weathering consists in a slow decarbonatization with residual accumulation and without important translocations (no migration of clay). This proces
of accumulation characterizes the decarbonatization of the substratum under
a permeable cover.
During the description of this type of horizon the author found it difficuit
to apply the present nomenclature; therefore he suggests a review by the use
of new indices.
90
PEDOLOGIE, XXVI, 1, p. 91-96, 3. fig., 1 tab. Ghent, 1976.
GIBBSITE GLAEBULES OF A SOIL PROFILE
,
FROM SANTA CRUZ ISLAND, GALAPAGOS
(Ecuador)
Héctor l.M. MORRÁS
Santa Cruz (Galápagos) is located in the eastern Pacific about
1100 km west of Ecuador. It is a shield volcano measuring about
30 (N-S) by 42 km (E-W) and its surface consists of vesicular olivine-basalt lavas and pyroclastic materials.
The studied soil profile is located near BeHa Vista, in a flat area at
approximately 180 m above sea level.
Analytical data are shown in table 1. According to Soil Taxonomy
(Soil Survey Staff, U.S.D.A., 1975) it is c1assified as an HapludoH.
Table 1
Analytical data
Hor.
Depth
cm
All
A 12
B 1 (?)
B 2 (?)
Particle size distribution
%
<2J.l
2-53 J.l 53-2000J.l
O.C
%
pH
KCI H 20
T
V
meq/
%
lOOg
0-20
11,65
20-37
15,65
83,30
79,55
5,05
4,80
5,67
4,08
6,1
6,1
7,4
7,1
49,7 60,9
41,0 63,4
37-60
60-80
15,65
33,15
75,80
57,30
8,55
9,55
3,57
3,16
6,1
6,0
7,4
6,9
36,2 58,3
35,2 68,8
This profile was described and sampled by the "Belgian Scientific
Mission 1962 to the Galápagos". Minor elements were studied by
LarueHe & Stoops (1967) (Proftie I ) and a micromorphological
descripÏion was made hy Morrás (1974).
l'!.
Morras -Faculty of Hydrology. National University of the Littoral, Argentme.
91
Laruelle (1966) ' recognizes five pedological zones on the southern
slopes of Santa Cruz Island; they form a clima -lithosequence
from the coast up to an altitude of 500 m in the central region (the
highest peak reaches approximately 865 m ). According to this pedological zonation, the proftie is situated near the upper limit of
.
, 'y
Fig.1.
B1 horizon. A feldspatic phenocryst - entirely weathered - gives rise to
a silica-alumina gel (A). The progressive desilification of the gel leads to
the apparition of gibbsite in the border of the fissures (B). plain light,
16 X.
Fig. 2.
The same as fig. 1, under crossed polarizers.
92
the "second" or "transitional zone", characterized by a xerophytic
and mesophytic vegetation and soils developed mainly in the alteration clay of the basaltic pare nt rock.
The micromorphological analysis (Morrás, 1974) reveals the
presence of several gibbsitic features; their morphology, mode of
occurrence and genesis will be discussed.
The skeleton grains of this proftie are mainly composed of iddingsitized olivine, pyroxenes in different stages of weathering and scarce
plagioclase grains. Fresh basaltic lithorelicts are absent in the All
horizon, they occur occasionally in the A12 and become frequent
in B1 and B2 where they are less weathered. In depth, a transformation of plagioclase phenoçrysts in to an isotropic gel that crystallizes
gradually into gibbsite (fig. 1-2) is observed in some lithorelicts.
In a first stage a disorganized gel is observed; with increasing
weathering gibbsite appears at the borders of the fissures formed in
the gels as a consequence of the progressive silica elimination.
Fig. 3.
Spherical gibbsite glaebules in the vesicules of a weathered basalt lithorelict.
All horizon. plain light and under crossed polarizers.
Similar features have been described by J. Delvigne (1965)
who explains them as the re sult of good, but not excessive leaching
conditions.
Gibbsite occurs also as spheroidal glaebules in the All horizon
(fig. 3). Their amount decreases notably with depth.Regularly dis93
tributed in the whole profile, some isotropic glaebules (with a round
or rather irregular shape) have been also observed.
The mineralogical nature of these features was confirmed by Xray diffraction of thoe non-magnetic sand fraction, which shows a
sharp peak at 4,85 A, characteristic for gibbsite.
Studying some soils of Santa Cruz Island, Eswaran et al., (1973)
consider the spheroidal shape of the gibbsite glaebules inherited
from the basalt vesides; they suppose that the gibbsite was formed
by a desilification of zeolites usually fuling these cavities. It is im- ·
portant to notice that they found these glaebules only in Dystrandepts of the 4th and the 5th zones.
The features observed in the present profile suggest however th at
the gibbsite glaebules can have two different origins.
1. They may be rests of plagiodases weathered in situ as shown in
fig. land 2; they then have an irregular shape and should belong
to the type 4 of Sherman & Matsusaka (1965);
2. Others may be formed by liberation and mobilization of alumina
in a gel state, and its subsequent concentration and crystallization
in cavities in the soil or basalt (fig. 3). This process is observed
in some vacuoles in lithorelicts giving rise to rounded and concretional gibbsite glaebules belonging to the first type of Sherman
& Matsusaka (1965).
.
The relative abundance of gibbsite in the superficial horizons compared to the lower ones might be explained by the intense weathering
of plagiodases as a result of an excessive internal drainage regime.
This causes in the top of the profile a great silica liberation that
moves toward the lower part of the profile by the percolating water,
resulting as a relative accumulation of alumina in the top of the profue and a silica enrichment in the lower part. This fact may impede
the complete desilification of the gels formed in the lower horizons
and restrict there the formation of gibbsite.
Because of the intense weathering of skeleton grains, the presence
of gibbsite glaebules and the mineralogical composition of the day
fraction (allophane, halloysite, kaolinite and gibbsite) (Morrás, in
preparation), this profue shows some difference with respect to
other profiles of the second zone of Santa Cruz Island, as it is revealed by comparison with the results of Eswaran et al. (1973 )
and with other profues studied by the author (in preparation). It
is thought to be the result of a particular internal hydric regime that
modifies the general climatic influence.
94
REFERENCES
Delvigne, J., (1965).
Pédogenèse en zone tropicale. La formation de minéraux secondaires en milieu ferrallitique. Dunod, Paris, 117 pp.
Eswaran, H., Stoops, G. & De Paepe, P., (1973).
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Soil Gons. Serv., U.S.D.A. Handbook No. 436.
Sf.tmmary
The formation of gibbsite glaebules in a Hapludoll of Santa Cruz (Galápagos)
could be explained by two different processes :
1. in situ transformation of feldspar skeleton grains or phenocrysts in lithorelicts with an intermediary gel stage; this process gives rise to irregular gibbsite nodules.
2. mobilization of alumina as gel and its concentration and crystallization in
soU cavities.
Both processes are related to good drainage conditions.
Glaebules de gibbsite dans un sol a Santa Cruz (Ga1ápagos)
Résumé
La formation de glaebules de gibbsite dans un Hapludoll à Santa Cr uz peut
s' expliquer de deux manières :
95
1. transformation en place des feldspaths des lithorelique avec stade transitoire
amorphe; ce processus amène à des nodules de gibbsite de forme irrégulière.
2. mobilisation de l'alumine en état de gel avec concentration et cristallisation
dans les vides.
Ces processus sont liés à des bonnes conditions de drainage.
Gibbsiet glaebulen in een bodem op Santa Cruz (Ga1ápagos)
Samenvatting
De vorming van gibbsietglaebulen in een Hapludoll op Santa Cruz kan op
twee manieren verklaard worden :
1. omvorming ter plaatse van veldspaten der lithorelikten, met amorf overgangsstadium; hierbij ontstaan gibbsietnodulen met onregelmatige vorm.
2. mobilisatie van aluminium als gel met koncentratie en kristallisatie in de bodemholten.
Beide vormingsprocessen zijn gebonden aan goede drainagevoorwaarden.
96
NOTE
NOTA
Corrélation entre la présence de charbon de bois au sommet de Paléosols et
les dégradations climatiques
B. Van Vliet - Lanoë
Dans de nombreuses séquences pédologiques fossiles du Dernier Intergladaire
et du Proglaciaire, nous avons pu détecter au sommet des paléosols la présence
de charbon de bois qui ne peuvent être formés que par combustion.
Nos observations en Belgique, dans Ie Nord de la France et en Pologne ont
montré.; que ces charbons se manifestent après une pédogénèse de type lessivé
suivie d'une légère podzolisation et de l'action simultanée du gel-dégel (B. Van
Vliet 1975). Selon les analyses palynologiques et paléobotaniques, ces évènements sont toujours en relation avec une végétation de forêt boréale dominée
par Ie genre Pinus. Les charbons sont en général inclus dans un sédiment d'orÎgine colluviale, pauvre en argile et dérivé des horizons superficiels du sol en
place; ce sédiment repose souvent en concordance sur un horizon argiHque tronqué. Dans certains cas, la couche dénomée en Belgique "Sol de Warneton"
(R. Paepe et aL 1967) présente de tels caractères et a été fréquement confondue avec un sol de prairie.
De même, les sols podzoliques de l' Alleröd, associés à une végétation de
taiga présentent également des charbons de bois dans Ieurs horizons superfidels (E. Paulissen et al. 1969). Des observations similaires ont été effectuées
en relation avec un gley de toundra tourbeux de datation indéterininée.
Les forêts boréales et les taiga sont connues pour leur sensibilité au feu. Après un incendie, Ie sol est dénudé pendant 4 à 5 ans ce qui favorise l' érosion
et Ie dégel des horizons superficiels au printemps.
Les témoignages d'incendies semblent se manifester presque toujours Iors
d'une dégradation climatique. L' érosion conséquent et les changements microclimatiques (albédo) vont freiner la recolonisation du sol par une végétation
forestière déjà en déséquiHbre. 11 semble don~ que les incendies de forêt aient
servi, à plusieures reprises, de catalyseur dans I'évolution du paysage au cours
du pléistocène Supérieur.
- Une vérification de cette hypothèse est envisagée par l' étude de la thermoIuminescence des grains de quartz remaniés avec les charbons de bois.
REFERENCES
Paepe R. & Vanhoorne R., (1967).
The stratigraphy and palaebotany of the Late pleistoceen in Belgium.
Mem. Expl. Cartes Geol. et Mines Belges 8
Paulissen E. & Munaut A., (1969).
Un horizon blanchatre d' age Bölling à Opgrimbie.
Acta Geogr. Lovaniensa. 7, pp. 65-91.
Van Vliet-Lanoë B., (1975).
Traces de ségrégation de glace en lentilles associées aux sols et phénomènes
périglaciaires fossiles.
Biul. Peryglacialny n° 26.
97
BOEKBESPREKING
COMPTE RENDU
Die Bodenkunde und ihre geologischen, geomorphologischen, mineralogisch en
und petrologischen Grundlagen
E. MÜCKENHAUSEN
632 blz., 185 fig., 24 kleurplaten.
DLG-Verlag, D 6000 Frankfurt (M)-l.
Prijs: DM 190, $ 74.
In de Duitse literatuur zijn een hele reeks standaardwerken over bodemkunde
bekend, waarvan sommige reeds een indrukwekkend aantal herdrukken kennen;
dit nieuwe handboek van Prof. Dr. Dr. E. Mückenhausen komt, zowel qua inhoud
als omvang, onmiddellijk post vatten bij zijn beroemde voorgangers. Het is de rijpe vrucht van een groot bodemkundige, die ons bij zijn afscheid als professor (de
auteur werd begin 1976 tot het emeritaat toegelaten) zijn rijke kennis ter beschikking stelt.
Ongeveer 200 blz. zijn gewijd aan de geologie, in de ruime zin van het woord;
hierin vooral verschilt dit werk van de andere, hetgeen ons niet moet verwonderen, als men weet dat Prof. Mückenhausen (Dr. phil.) zijn karrière begon als geoloog (later werd hij Dr. rer. techn.). Wat hier over exogene en endogene geologie
geschreven wordt is onmisbaar voor de bodemkundige.
Het tweede deel behandelt uitvoerig de bodemkunde in haar talrijke facetten.
In 20 hoofdstukken worden beschreven: de textuur, de organische stof, de fysisch-chemische eigenschappen, de struktuur (met inbegrip van de mikromorfologie), het water, de lucht- en de warmtehuishouding, de biologie, de bodemgenese,
de systematiek, de paleobodems, de kartering, het bodembehoud, e. a. Na elk van
deze hoofdstukken volgt een uitgebreide literatuurlijst, die tot en met de meest
recente publikaties vermeldt.
Aan het einde van het werk volgt een reeks geslaagde kleurafbeeldingen van
mineralen, gesteenten, slijpplaatjes en bodemprofielen. Interessant is de lijst (blz.
553) van bodemkundige tijdschriften uit de hele wereld.
De taal is eenvoudig en verzorgd, hetgeen niemand zal verbazen die Prof. Mückenhausen kent. Ook de talrijke afbeeldingen (vooral tekeningen) staan op een
hoog niveau.
In zijn geheel is dit boek, waarvan de uitgave ons bijzonder verheugd heeft,
een model in zijn genre, dat ongetwijfeld een even groot succes als zijn voorgangers tegemoet gaat .
J. Ameryckx.
Carte pédologique de la France à 1/100 000 Moulins-L14
J. C. FAVROT
Service d'étude des sols et de la carte pédologique de France. Institut national
98
de la Recherche agronomique, Route de Saint-Cyr, 78 000 Versailles.
Carte et Texte explicatif de 177 pp.
Prix : 53,50 FF.
La planche de Moulin illustre la répartition géographique des sols représentatifs pour la partie centrale de la France. On y retrouve : sols bruns acides et sols
bruns de culture, sols bruns vertiques, sols bruns faiblement lessivés, sols lessivés
planosoliques, sols pseudo-lessivés hydromorphes, sols bruns lessivés à pseudogley,
sols lessivés hydromorphes, sols podzollzés et sols hydromorphes.
Les unités sont d'abord placées dans leur cadre naturel. Une description complète est donnée. Par suite on a formulé des conclusions sur la pédogénèse et l'aménagement des sols.
C. Sys.
Géochimie des évaporites et silicates néoformés en milieu continental confiné Les dépressions interdunaires du Tchad
C.MAGLIONE
Travaux et documents de l'ORSTOM, 70-74, route d'Aulnay, 93 140 BONDY,
France.
335 pp., 5 planches avec 16 photo's; 65 fig., 39 tabl.
Prix : 60 FF.
Ce travail donne un récit sur la géochimie et la sédimentologie du bassin tchadien.
On décrit en détailles résultats d 'une longue recherche sur les évaporites continentales de ce bassin. Les résultats des recherches menées sur la sédimentation
chimique récente et actuelle dans les dépressions interdunaires sont particulièrement intéressantes.
L'ensemble est divisé en trois parties. La première partie traite Ie milieu naturel
et défmi les cadres géologique, sédimentologique, climatique et hydrologique.
La deuxième partie, la plus longue, examine et commente les observations de
terrain essentiellement orientées vers la géochimie. La paragénèse des évaporites
est étudiée par divers techniques (RX, A.T.D., A.T.P., spectrométrie infrarouge,
microscopie électronique à balayage) . . Un inventaire de douze minéraux salins
est élaboré.
Dans la troisième partie, l'auteur compare Ie bassin tchadien actuel à d'autres
milieux actuels ou fossiles; particulièrement en tant que milieu de sédimentation
chimique continentale.
Ce travail extrêmement intéressant et bien documenté sera utile à tous les pédologues confrontés avec les problèmes de la dynamique des seIs solubles en région aride et semi-aride.
C. Sys.
99
SOMMAIRE
INHOUD
In Memoriam G. Manil
4
J.-M. Marcoen & F. Delecour
Possibilités d'utilisation de la calcination à basse température en
~~~~
5
W. Verstraete & J.-P. Voets
Nitrogen mineralisation tests and potentials in relation to soil managemem
15
D. Righi, T. Dupuis & B. Callame
Caractéristiques physico-chimiques et composition des eaux superficielles de la nappe phréatique des Landes du Médoc (France)
27
A. Ben Harrath, M.-T. Ferauge, P.-J. Leclercq & J.-P. Smal
Perfections apportées á l' automatisation de la mesure in situ des
pressions interstitielles et de la température du sol
42
F.S. Hanna & G.J. Stoops
Contribution to the micromorphology of some saline soils of the
North Nile Delta in Egypt
55
C. Mathieu
A propos d'un type d'horizon B profond observé dans Ie nord de la
France : l'horizon résiduel de décarbonatation de la craie
74
KJ.M. Morras
Gibbsite glaebules of a soil profile from Santa Cruz Island,
Galapagos (Ecuador)
91
Note - Nota
B. Van Vliet - Lanoë
Correlation entre la présence de charbon de bois au sommet de
Paleosols et les dégradations climatiques
97
Boekbespreking - Compte rendu
98
D/1976/0346/2
100