Prof. Assist. Rabah Salim Shareef Gumaa – Département de l'environnement

La disponibilité des nutriments est directement ou indirectement liée aux caractéristiques géologiques, à la disponibilité de l'eau, au pH du sol et à la capacité d'échange cationique, dans laquelle ces éléments jouent des rôles essentiels dans les fonctions physiologiques des plantes. Par exemple, le magnésium (Mg) est un composant important de la chlorophylle car il contribue à la photosynthèse et à l'activation des enzymes, tandis que le calcium (Ca) maintient la stabilité des membranes, augmente la résistance à la sécheresse et à la chaleur chez les plantes désertiques. De plus, le fer (Fe), le manganèse (Mn), le zinc (Zn) et le cuivre (Cu) sont également essentiels pour les activités enzymatiques. Le pH du sol peut influencer la croissance d'une plante en fonction de son influence sur la disponibilité des nutriments essentiels pour les plantes et également sur la concentration des éléments toxiques dans les plantes.

Des travaux antérieurs montrent que l'augmentation de la valeur du pH du sol a entraîné une légère augmentation de  l'azote (N) hydrolysable alcalin du sol - le phosphore (P) disponible et le potassium (K) disponible ont progressivement diminué, et le Mg échangeable a légèrement diminué. Puga et al. (2015) rapportent que l'ajout de biochar au sol a entraîné une augmentation du pH (d'environ 0,3 unités).Cela a provoqué une augmentation des concentrations de N, P, K et de soufre (S) dans les pousses de haricot Jack et de Mucuna aterrima avec un taux croissant de biochar. De plus, Novak et al. (2009) rapportent que le biochar peut produire un pH alcalin, ce qui augmentera finalement le pH du sol et diminuera l'acidité du sol.Ainsi, certains chercheurs indiquent que le biochar qui facilite l'absorption des nutriments du sol a essentiellement augmenté les contenus en nutriments dans une plante. À long terme, l'application de biochar augmente la disponibilité des nutriments pour les plantes.

La relative abondance de P dépend fortement du pH du sol. L'expérience était considérée comme le pH optimal du sol en termes de l'absorption de P dans le maïs. Dans l'expérience, les plantes ont été cultivées dans des pots remplis de limon avec un contenu en P connu. Le sol a été soit acidifié soit amendé à la chaux.  Le pH du sol pour la quantité optimale de P disponible était à pH 4,7, pH 5,7 et 6,5 respectivement. L'absorption de P était faible à un pH du sol supérieur à 6,5 et à pH 4,5, la disponibilité du P diminuait rapidement. Cela a entraîné un retard sévère dans la croissance des racines et des plantes.

Les macronutriments comme le Ca et le Mg sont plus disponibles dans une plage de pH de 6 à 8. De nombreuses études montrent que la carence en Ca est courante dans les sols acides. Les carences en Ca et Mg sont dues au lessivage tandis que l'aluminium (Al) et le Fe lient le P dans les sols acides. De plus, Pandey (2015) déclare que les sols acides sont généralement excessifs en Al et Mn solubles et déficients en P, Ca, Mg et molybdène (Mo), ce qui peut entraîner une réduction de leur absorption et provoquer des déséquilibres nutritionnels dans les plantes.

L’augmentation du pH du sol est due à l'application de biochar dans le sol pollué, ce qui entraîne l'augmentation des concentrations de P, K, Ca et Mg dans les pousses de colza par rapport au témoin non amendé. De plus, Jampeetong et al. (2013) expliquent que les concentrations de Ca dans les feuilles des larmes de Job sont les plus élevées à pH 6,5 et 8,5.

Effet du calcium sur le pH du sol

Les fortes précipitations lessivent généralement de très grandes quantités de nutriments pour les plantes, en particulier le calcium et le magnésium du sol. Ces pertes réduiront encore la fertilité du sol. Par exemple, les sols très altérés de Thaïlande ont causé une faible production de cultures en raison de fortes précipitations. La texture du sol, la réaction du sol (pH) et l'état nutritionnel d'origine sont des facteurs importants affectant le comportement de lessivage des cations nutritifs (K⁺, Ca⁺² et Mg⁺²) dans les sols tropicaux.

indiquent que le pH élevé de la zone racinaire diminue également les concentrations de Ca et de bore (B), mais les concentrations examinées de Ca dans la solution nutritive ont peu d'effet sur la composition des éléments examinés qui incluent Fe, P, K, Cu, B, Mn et Zn. Les chercheurs ont constaté que la mauvaise croissance des conifères signalée pour les sols calcaires est probablement due à une croissance racinaire altérée et aux effets de l'échange gazeux, qui est peut-être causé par la réduction de l'absorption d'eau à pH élevé et à des niveaux élevés de Ca. Marschner (2012) déclare que les sols calcaires sont caractérisés par une abondance d'approvisionnement en Ca et un pH du sol élevé, généralement dans la plage de 7,5 à 8,5.

Dans une autre étude,Fan et al. (2014) ont confirmé que l'application de Ca dans les résidus de traitement de l'eau sur des sols acides sablonneux contaminés par le Cu réduits la charge de Cu sur la surface de l'eau de ruissellement et améliores les conditions du sol en augmentant le pH du sol et la concentration de Ca, et en réduisant le stress de Cu. Cela, à son tour, améliore la nutrition des agrumes et augmente par la suite la qualité des fruits et les rendements. Les résultats de l'analyse ont révélé que la poussière de ciment, qui contient un calcium élevé a impacté les sols avec un pH du sol élevé, un contenu en Ca, des bases totales, une saturation en bases et une capacité d'échange cationique (CEC) dépendante du pH. Liu et al. (2012) déclare qu'une application modérée de CaO₂ augmente le rendement des pousses de céleri et réduit l'absorption d'arsenic (As) par le céleri.Les résultats de cette expérience montrent que le pH pourrait être modifié dans le sol après l'application de CaO₂ au sol, dans lequel le pH du sol a considérablement augmenté avec l'augmentation des taux d'application de CaO₂. Le pH le plus élevé de 8,5 a été atteint dans le traitement de 10 g.kg^-1 CaO₂, soit environ 3 unités de plus que le témoin. De plus, la concentration et la proportion d'arsenic dans le plot ont diminué avec l'augmentation de l'application de CaO₂ de 0 à 2,5 g. kg^-1 , et ont augmenté avec l'augmentation de la dose par la suite (de 2,5 à 10 g. kg^-1 CaO₂). Chunh, (2012) rapporte que la diminution de la diversité bactérienne des acidobactéries et des taxons gram-positifs, qui sont dominants dans les communautés bactériennes du sol est due à des sols amendés à la chaux par rapport aux sols non amendés à la chaux. La diminution de l'activité métabolique observée dans le traitement à la chaux de nitrate d'ammonium (LAN) et de fumier de poulet peut être due à un apport élevé en azote dans le sol, provoquant un déplacement des communautés microbiennes vers des bactéries nitrifiantes et une réduction d'autres organismes microbiens.

 Jiang et al. (2012) confirment que le pH du sol augmente considérablement après l'ajout de biochar. Ces changements dans les propriétés du sol sont avantageux pour l'immobilisation des métaux lourds dans le sol. Le Cu et le plomb (Pb) solubles dans l'acide ont diminué de 19,7–100 % et 18,8–77,0 %, respectivement, à mesure que la quantité de biochar ajoutée augmentait.