SOLSPhysico-chimie

Parmi les constituants des sols, les colloïdes argileux et humiques (cf. argiles, humus), étroitement associés, possèdent des propriétés d'échange d'anions et surtout de cations comparables à celles des résines échangeuses d'ions (cf. échangeurs d'ions). La capacité d'échange, le pH et le degré de saturation en cations métalliques de cette capacité d'échange constituent les caractères importants des sols, lesquels sont également le siège de diverses autres réactions, comme celles d'oxydoréduction. Constamment modifiée par l'alimentation des plantes et les apports d'engrais, la phase liquide du sol contient des électrolytes, et il en résulte des échanges continuels entre les phases solide (appelée parfois « complexe absorbant ») et liquide. Celle-ci se déplace sous l'effet de la transpiration des végétaux, et les flux ioniques qui en résultent s'ajoutent aux processus de diffusion pour amener au contact des racines les éléments nutritifs dont elles ont besoin.

Réactions d'échange

Échanges de cations

Les charges négatives du réseau cristallin des argiles n'étant pas totalement compensées par des cations appartenant à ce réseau, des cations « compensateurs », largement interchangeables, sont attirés et retenus à la surface des minéraux argileux. Ces faits, découverts par T. Way dès 1850, ont été peu à peu précisés et expliqués ; de même que l'échange intervenant dans une résine synthétique, ils peuvent être schématisés ainsi :

Les grosses molécules constituant la matière organique relativement stable des sols, souvent appelée humus, possèdent pour leur part des fonctions acides faibles et des fonctions phénoliques susceptibles de s'ioniser au fur et à mesure de l'alcalinisation du milieu ; il en résulte des réactions assimilables elles aussi à des échanges :

Argile et humus étant intimement liés entre eux, c'est l'ensemble de leurs propriétés d'échange que l'on désigne par capacité d'échange de cations T. En raison de l'ionisation variable des fonctions organiques, elle est définie par rapport à un pH (pH 7, généralement) et peut varier en sols cultivés d'environ 50 à 500 milliéquivalents-grammes par kilogramme de terre selon la nature et la proportion des argiles et le taux de matières organiques. Par ailleurs, S étant la somme des cations métalliques, le degré de saturation V de la capacité d'échange

varie avec la teneur du sol en calcium actif.

Parmi les cations échangeables, on trouve surtout le calcium (notamment dans les sols formés sur roche mère calcaire), puis le magnésium, le potassium, le sodium et divers éléments-traces (Mn, Cu, Zn, etc.). Le fer, qui est présent dans les sols sous de multiples formes, peut également intervenir. Les ions H⁺ tiennent aussi une place toute particulière : en effet, lorsque les cations métalliques sont insuffisamment abondants, les charges négatives sont compensées par des ions H⁺, ce qui confère au sol un caractère acide que l'on apprécie le plus couramment par la mesure du pH des suspensions de terre, à l'aide de techniques bien définies. Les meilleures conditions agronomiques correspondant au voisinage de la neutralité, on remédie à une proportion excessive d'ions H⁺ (ou Al³⁺ se substituant aux H⁺) par le chaulage, c'est-à-dire par des apports de chaux ou de calcaire finement broyé (cf. sols - Amélioration et travail).

Échanges d'anions

Les colloïdes du sol présentent un certain caractère amphotère qui se traduit, surtout en milieu acide, par la possibilité d'adsorption et d'échange d'anions. Ces réactions sont toutefois beaucoup plus limitées : les ions NO^-₃ et Cl^- ne sont nettement retenus qu'en sols très acides ; SO^2-₄ l'est assez faiblement ; le problème se pose surtout à l'égard des phosphates, qui font l'objet de multiples réactions avec les composés de fer, d'aluminium et de calcium. Le plus souvent, il ne s'agit pas à proprement parler d'adsorptions ni d'échanges, mais de formation de composés amorphes, évoluant avec le temps, dans lesquels les ions phosphoriques sont susceptibles de passer en phase liquide si celle-ci est suffisamment appauvrie sous l'effet de l'alimentation des plantes.

La phase liquide du sol

De mani [...]

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