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

1 973

XXIII,2

Comité de rédaction Redactiecomité A. COTTENIE, J. D'HoORE, A. HERBILLON, T. JACOBS,

G. MANIL, A. NOIRFALISE, G. SCHEYS, L. SINE, C. SyS,

R. TAVERNIER, M. VAN RUYMBEKE

PRESIDENT D'HONNEUR ERE-VOORZITTER

J. BAEYENS

SECRETAIRE GENERAL HONORAIRE ERE-SECRETARIS-GENERAAL

R. TAVERNIER

ANCIENS PRESIDENTS OUD-VOORZITTERS

v . VAN STRAELEN t F. JURION

L. DE LEENHEER

G. MANIL

A. VAN DEN HENDE

G. SCHEYS

L. SINE '

A. COTTENIE

G. HANOTIA UX

M. DE BOODT

(1950-1953)

(1954-1955)

(1956-1957)

(1958-1959)

(1960-1961) (1962-1963) (1964-1965)

(1966-1967)

(1968-1969)

(1970-1971)

I PEDOLOGIE, XXIII ,2 , p. 75-84, 16 phot., 3 tab. Gand, 1973·1

ETUDE PHOTOMÉTRIQUE DES POSSIBILITÉS

DE DRAINAGE ET D'AÉRATION A LA SURFACE

DU SOL APRÈS L'HIVER

L. DE LEENHEER

Etude subsidiée par l'Institut pour l'Encou­ragement de la Recherche Scientifique dans l'Industrie et l'Agriculture (IRSIA, Bruxelles).

Pour que la couche arabIe puisse bi en ressuyer après l'hiver (condition préalable aux travaux de printemps) et que la reprise de la croissance des céréales d'hiver se fasse Ie plus töt possible!,' il importe que Ie drainage et l'aératiÛ'n du sÛ'I se réalisent aisément. Si cepen.dant la surface du sol présente un certain degré de glaçage, l'aération et Ie drainage deviennent un facteur limitatif, comme c' est Ie cas sur beaucoup de terres lourdes de fermes mé­canisées.

Une méthode de laboratoire, permettant de préciser de façon satisfaisante cette possibilité d'aération et de drainage à la surface du sol, ne nous est pas connue. Pour cette raison nous avons es­sayé de mesurer cette propriété par voie photométrique. N ous l'avons réalisé par la confection d'une série de photos (noir-blanc) prises à faible distance (50-60 cm), de telle façon que chaque photo couvre une superficie d'environ 400 cm2 • Le travail se fait après l'hiver, vers la période à laquelle on peut s'attendre à la reprise' de la végétation du froment d'hiver. Sur un des champs d'expéri­mentation aménagés à Juprelle (champ «T ») pour l'étude de la structure du sol (DE LEENHEER, 1965 et 1971) nous avons comparé les différents traitements de fumure organique en prenant une di­zaine de photos sur chaque traitement. Les photos sont prises, à des distances sensiblement égales, Ie long d'une diagonale traver­sant Ie traitement.

L. De Leenheer - Dr. sc. - Professeur. Université de Gand, Faculté des Sciences Agronomiques.

75

Les photos sont développées à la grandeur d'une carte postale et la surface fermée du sol (parties de la photo avec glaçage) est copiée SUT papier calque; les surfaces ainsi délimitées sont ensuite coupées, pesées et calculées en pour cent de la superficie totale de la photo (dont les dimensions sont aussi reportées sur papier calque). La valeur moyenne de la surface fermée des 10 photos donne également une idée de la valeur inverse, c.-à-d. de la pos­sibilité d'aération et de drainage à la surface du sol. Evidemment Ie procédé présente l'inconvénient d'être plus ou moins subjectif, ce qui est inévitable du fait que l'opérateur est seul juge dans ie cas de zones mi-ouvertes, mi-fermées. Si cependant toutes les mesures se font par la même personne, la éomparaison des dif­férents traitements étudiés peut se faire de façon satisfaisante.

ei-après nous donnons les valeurs moyennes, trouvé es moyen­nant les 10 photos prises au début du printemps 1971 sur 4 traite .. ments, situés sur la partie en plateau (type de sol du plateau) du champ « T» (tableau 1). Les photos 1 à 16 (4 photos représentatives par traitement) illustrent les différences de la surface du sol.

Tableau 1

Surface fermée (glaçage) en pour cent de la superficie totale (moyenne de 10 photos) et calcul de l'erreur standard (a), du coefficient de variation (C.v.) et de l'erreur standard de la moyenne (0' _ )

x

(Champ c T », plateau; fin mars 1971; froment d'hiver)

Traitement( *) Surface Glaçage a C.V. cr -fermée relatif x

Témoin (Té) 91,93 111 3,23 3,52 1,02 Engrais vert (EV) 90,62 109 3,38 3,74 1,07 Résidus de

récoltes+ EV (RR) 88,39 107 5,77 6,53 1,82 Fumier+ EV (Fu) 82,97 100 8,16 7,38 1,94

(*) Rappelons que les 4 traitements comparés ici sont (De Leenheer, 1965, 1971) : Té : aucun apport de fumure organique ni d'écume de sucrerie; EV: uniquement un engrais vert par rotation, sans apport d'écume de

sucrerie; RR: un engrais vert avec incorporation des pailles des céréales et des

reuilles de betteraves (résidus des récoltes) et apport d'écume. Fu : un engrais vert plus un apport de 20 tonnes de fumier de ferme et

apport d'écume de sucrerie.

De l'application du t-test il résulte que

_ la différence (Té-EV) n'est pas significative (t == 0,88)

76

la différence (Té-RR) est presque significative (t == 1,69; P == 89 % )

Photos 1-4

Surface du sol sur Ie plateau, champ Tongres; traitement sans fumure orga­nique et sans apport d'écume de sucrerie (Té-).

77

Photos 5-8

Surface du sol sur Ie plateau, champ Tongres; traitement c engrais vert :t , sans apport d'écume de sucrerie (EV-).

78

Photos 9-12 Surface du sol sur Ie plateau, champ Tongres; traitement c résidus des ré­coltes » et apport d'écume de sucrerie (RR+).

79

Photos 13-16

Surface du sol sur Ie plateau, champ Tongres; traitement c fumier de fenne» et apport d'écume de sucrerie (Fu+ ).

80

- la différence (Té-Fu) est hautement significative (t == 4,09; P > 99,9%)

- la différence (EV-RR) n'est pas significative (t == 1,05) - la différence (EV-Fu) est très significative (t == 3,46; P>99 %) - la différence (RR-Fu) est aussi significative (t==2,04; P>95 %)

La comparaison du coefficient de variation des 4 traitements permet de conclure que, par suite du glaçage, la superficie est nettement plus uniforme (homogène) sur Ie témoin et l'objet « engrais vert », Ie coefficient de variation atteignant presque Ie double sur les traitements « résidus de récoltes » et «fumier ».

Conune l'aération et Ie drainage de la couche arabIe constituent souvent un facteur limitatif pour la bonne reprise de la crOiissance des céréales après l'hiver, nous estimons qu'il est logique de com­parer directement la fissuration de la surface du sol. Celle-ci re­présente en effet la possibilité d'aératiQlIl et de drainage en surface. N ous obtenons alors les valeurs donnéas au tableau 2. Il en résulte que la fumure organique avec fumier de ferme (comprenant égale­ment l'engrais vert et l'écume de sucrerie) représente Ie traite­ment de loin Ie meilleur : les possibilités d'aération et de drainage en surface dépassant de 2 fois celles du témoin. D'après les photos les différences entre les traitements RR et Fu paraissent moins nettes que ne Ie fait ressortir la comparaison des valeurs moyennes.

Tableau 2

Surface ouverte en % (en crn2 par 100 cm2) et fissuration

relative de la surface du sol (témoin = HlO)

Traitement Surface ouverte Fissuration re-en % lative p.r. au

témoin

Té 8,07 100 EV 9,38 116 RR 11,61 131 Fu 17,03 211

Les différences dans l'état structural de la surface du sol ont été confirmées par des données de laboratoire.

Sur Ie champ, lors de la prise des photos, des échantillons ont été prélevés avec beaucoup de soin, de façon à séparer autant que possible (avec un canif) la pellicule supérieure d'environ 1 mm d'épaisseur de la cO"blche sous-jacente (profondeur 2-3 mm). Les prélèvements ont été réalisés sur les deux traitements extrêmes: Ie témoin et l'objet «fumier ». Les résultats obtenues sur les échan­tillons moyens ainsi prélevés sont donnés au tableau 3.

81

Tableau 3

Variation de quelques propriétés à la surface du sol en fonction de la fumure organique

Traitement Humus CaCO':! pH Argile Surface et KCI H20 ouverte

profondeur % % % en %

Témoin

1mm 1,71 1,04 6,60 7,55 17,3 8,07 2-3 mm 1,86 1,42 7,05 7,85 19,2

Fumier

1 mm 2,26 1,43 7,15 7,85 17,8 17,03 2-3 mm 2,30 1,55 7,15 7,95 18,9

De oes résultats il ressort clairernent que la perte des consti­tuants humus, carbonate et argile qui stabilisent la structure est minime sur Ie traiternent « fumier », alors qu'elie est nette sur Ie témoin. Notons aussi la teneur en humus plus élevée sur Ie traite­ment «fumier ».

La différenciation à la surface du sol, telle qu'on peut l'observer à la fin de l'hiver, traduit l'instabilité de l'état structural: plus les agrégats sont instables, plus importante sera la superficie du sol fermée par glaçage. C'est ce que nous avons pu confirmer par la détermination de l'instabilité des agrégats, telie qu'elie est faite au laboratoire moyennant la différenc.e entre Ie diamètre moyen des agrégats secs et des agrégats humides (DE LEENHEER & DE BOODT,

1959) pour des échantillons prélevés après l'hiver. Le tableau 4 iliustre l'influence de la fumure organique: les

agrégats les plus stables se retrouvent sur Ie traitement «fumier », les plus insta bles sur Ie témoin (résultats moyens des 4 champs d'expérimentation) .

Tableau 4

Instabilité moyenne mesurée (et relative) en fonction de la fumure organique et teneur moyenne en humus (1971)

Année Témoin Engrais vert EV + Rés. réc. EV + Fu

1969 1,21 (114) 1,14 (108) 1,09 (103) 1,06 (100) 1970 1,05 (114) 1,02 (111) 0,96 (104) 0,92 (100) 1971 1,57 (112) 1,49 (106) 1,44 (103) 1,40 (100) •............ __ ..................•........................... __ ............. _-_ ... _-_ ....................... -........................................................ __ ................. .

Moyenne (113) (108) (103) (100)

Humus % 1971

82

2,02 2,10 2,16 2,31

La variation de l'instabilité des agrégats (tableau 4) est analogue à celle du glaçage relatif de la surface du sol (tableau 1, colonne 3), mais inverse à celle de la teneur en humus (tableau 4, dernière ligne) . Signaions que cette différenciation, telle qu'on l'observe en 1971, traduit l'influence des traitements après 9 ans (début de l'étude en 1963 avec une rotation triennale).

Conclusions

Par voie photométrique il est possible de preClser l'influence qu'exerce la fumure organique sur la structure de la surface du sol, qui par la fissuration qu'elle présente détermine les possibilités de drainage et d'aération du sol après l'hiver. Les différences con­statées entre Ie témoin (sans fumure organique) et une fumure organique limitée à l'engrais vert (ray-grass italien) ne sont pas significatives; il en est de même des différences entre les traite­ments «engrais vert» et «résidus des récoltes ». L'apport de fumier de ferme se révèle être la fumure organique de loin la meilleure.

La différenciation de la surface du sol (tableaux 1 et 2) se réalise simultanément avec une migration des constituants humus, car­bonate et argile dans les terres les plus instables (tableau 3). Le glaçage observé à la surface du sol traduit aussi l'instabilité des grumeaux: les variations observées, en fonction de la fumure orga­nique, correspondent avec celles trouvées par la détermination au laboratoire de la stabilité des agrégats et sant inverses aux teneurs en humus (tableau 4).

BmLIOGRAPHIE

De Leenheer L., 1965. Pédologie 15, 84-109. Gand.

De Leenheer L., 1971.

* **

Soil Science, 112, 89-99. Baltimore, USA.

De Leenheer L. & De Boodt M., 1959. Mededel. Landb. hogesch., Gent, 24, 290-300.

83

Résumé

Une étude photométrique de la surf ace du sol à la fin de l'hiver permet de préciser l'influence de la fumure organique sur la structure de cette surface. Dans la mesure avec laquelle se développe un reseau de fissures, varie égale­ment la possibilité du drainage et de l'aération à travers la surface plus ou moins fermée du sol (glaçage). Une relation a été trouvée entre Ie glaçage, relatif, la teneur en humus et la stabilité des agrégats.

Fotometrische studie van de drainage- en aeratiemogelijkheid van het bodem­opperv'lak na de winter

Samenvatting

Door fotometrische studie is het mogelijk de invloed na te gaan van eenL organische bemesting op de structuurtoestand van het bodemoppervlak op het einde van de winte,r. In de mate waarin zich een net van spleten heeft. ontwikkeld varieert de mogelijkheid van drainage en aeratie doorheen het min of meer toegeslibde bodemoppervlak. Er blijkt een verband te bestaan tussen de relatieve toeslibbing, het humusgehalte en de kruimelstabiliteit.

Photometric study of tbe possibility of drainage and aeration through the soit surface at tbe end of the winter

Summary

By a photometric study it is possible to determine the influence of or~nic fertilisers Û'n the structure of the soil surface at the end of ~he winter. The· density of the network of soil cracks determines the ease of soH drainage and aeration through a more or less closed surface. A relation was found between the percentage of closed (silted up) soil surface, the organic matter content and the aggregate stability.

Photomehische Untersuchung der Dränungs- und Durchlüftungsmöglichkeit der Bodenoberfläche am Ende des Winters

Zusammenfassung

Mittels einer photometrischen Untersuchung ist es möglich den EinfluB der organischen Düngung auf die Struktur der Bodenoberfläche am Ehde des Winters fest zu stellen. Die Densität der Rissbildung bestimmt die Möglich­keit der Dränung und Durchlüftung der mehr oder weniger geschlossen Bo­denoberfläche-Verdichtung, Humusgehalt und KrÜInelstabilität.

"84

I~EDOLOGIE, ·XXIII,2, p. 85-99,2 tab., 4 pI. Gand, 197&1

SOLUBILISATION DIFFÉRENTIELLE DU FER, DE'

LA SILICE ET DE L'ALUMINE PAR LE RÉACTIF

OXALATE-DITHIONITE ET LA SOUDE DILUÉE

Introduction

J.M. HÉTIER

E. JEANROY

L'andosolisation peut être définie conune l'ensemble des proces­sus conduisant à la formation et à la conservation d'une fraction importante de fer de silice et d'alumine amorphe.

La notion de corps amorphe dans les sols est assez ambiguë. Parmi d'autres auteurs, SIFFERMANN (1969) a bien montré qu'il

était impossible d'apprécier l'abondance ou même la « dominance» de la fraction amorphe par l'examen aux R.X.

Parallèlement, on a utilisé, pour extraire et caractériser les corps amorphes, les différences de solubilité avec les corps cristallisés. Ces méthodes de dissolution différentielle, sans doute les seules utilisables en pratique, (DE VILLIERS, 1971; MITCHELL et al., 1964) donnent des résultats qui doivent être interprétés avec prudence, car d'autres facteurs que la cristallinité, tels que la taille des parti­eules ou Ie degré d'hydratation, peuvent influer sur la vitesse de dissolution.

Les éléments dosés dans les liqueurs d'extraction sont, de pro­venances très diverses, formes hydrosolubles ou échangeables, ions eomplexés et gels associés aux molécules organiques ou aux miné­raux eristallisés et enfin, attaque partielle des minéraux eux­mêmes.

J.M. Hétier E. Jeanroy (coll. tech. M. OOmISSE) Centre de Pédologie Biologique du C.N.R.S. - B.P. nO 5 -VANDOEUVRE-les-NANCY, France.

85

Les nombreuses méthodes d'extraction consistent généralement à combiner l'action de plusieurs réactifs.

- L'association acide complexant-réducteur est la plus employée accompagnée, ou non d'une extraction alcaline:

Citrate-Dithionite + Soude (HASHIMOTO & JACKSON, 1960; FuRKERT & FIELDES, 1968);

Citrate-Dithionite + Carbonate Na (JAC~SON, 1965; MITCHELL et all., 1964; YOSHINAGA, 1966)

Oxalate-Dithionite (DUCHAUFOUR & SOUCHIER, 1966).

Les variantes de protocole portent sur les températures (géné­ralement entre 60 et 80°C) et les temps d'extraction qui sont voisins de 30 min pour les réactifs acides, 5 min ou moins pour les réactifs alcalins. Diverses combinaisons de ces méthodes de base ont été employé es par de nombreux auteurs s'intéressant, soit au prétraite­ment d'un matériau argileux (RENAU & FISKEL, 1970; DE VILLIERS, 1969; ANDERSON & JENNE, 1970; DUDAS & HARWARD, 1971), soit aux sols riches en amorphes, sols podzolisés (FRANZMEYER et al., 1965; SHAWNEY, FRINK & HILL, 1970) ou andosols (BRINER & JACKSON, 1969; CHICHESTER et al., 1969; KAWAI, 1969; DUCHAUFOUR & SOUCHIER, 1966; MEYER & SARK, 1970).

- Par ailleurs, un grand nombre de «dosages d'amorphes» ont été faits selon la méthode proposée par SEGALEN (1968) : alternance Hel concentré à froid et soude diluée tiède.

Avant d'adopter le réactif dit «combiné» Tampon oxalique­dithionite pour caractériser les andosols tempérés (HÉTIER, 1971), nous avons cherché à préciser les conditions d'interprétation de cette méthode de dissolution différentielle des formes ~orphes des éléments aluminium, fer et silicium.

Nous avons montré que les teneurs en aluminium et en fer ex­traites par Ie réactif combiné et la méthode Acide-Base alternés, préconisée par SEGALEN étaient tout à fait comparables. Par contre, les teneurs en silice extraites par la soude sont très nettement supé­rieures au moins pour certains sols comme l'avaient d'ailleurs mon­tré DUCHAUFOUR & SOUCHIER (1966).

Nous rendons compte ici des principaux résultats de l'action com­parée du réactif oxalique et de la soude établis par la méthode simple des: extractions successives. L'étude porte principalement sur les produits solubilisés et l'interprétation des courbes d'extrac­tion dans les 2 réactifs. L'étude du résidu insoluble sera traitée par ailleurs (détermination des minéraux argileux des andosols) et nous nous sommes borné ici à vérifier que la totalité des produits amorphes était bien extraite.

1. MATERIEL ET METHODES

1.1. Echantillons utilisés

1.1.1. Minéraux types

I. illite; II. montmorillonite; lIL kaolinite; IV. halloysite (stan­dard clay Ward's mineral Establishment Rochester) ; V. vermiculite d'un sol brun des Vosges (Horodberg n° 157); VI. olivine extraite d'un basalte du Puy de Döme.

1.1.2. Sols et roches-rnères

VII. andosol tropical horizon (B) * (TKO 164) (Cameroun); VIII. andosol tempéré sur scorie basaltique (865) horizon A (B) et C (Chaîne des Puys de Mercreur); IX. andosol tempéré sur ankara­mite (589) horizon B et C (Marlieux Cantal) ; X. sol à halloysite horizon 7** (Coirons P 4); XI. sol brun sur basalte (724) horizon B I C (Agut Cantal) ; XII. sol brun sur granite (211) horizon Al (Champs des Genêts Vosges) ; XIII. podzol sur granite (311) hori­zon Bs et C (Kagenfels Vosges).

1.2. Méthodes

1.2.1. Extractions successives

Réactifs: Tampon acide oxalique - oxalate d'ammonium à pH 3,5 : 33 mI + 1 g de dithionite de sodium, pour chaque extraction. Soude 0,5 N : 25 mI pour chaque extraction.

Température : 60°C

Temps d'extraction : 20 min

Prise d'essai : andosols 0,5 g, autres sols 1 g.

Protocole: n° 1 - 5 extractions oxalate-dithionite (O.D. dans la suite du texte) suivies de 5 extractions soude. n° 2 - 5 extractions soude suivies de 5 O.D. n° 3 - soude et O.D. aIternées.

Dosage: Fe, Al et Si dans les liqueurs d'extraction par absorption atomique (JEANROY, 1967).

1.2.2. Surfaces spécifiques

Mesure de la surface externe par adsorption d'azote, méthode B.E.T. 1 point, avec échantillons standards, Sorbomètre Perk in Elmer des laboratoires de l'O.R.S.T.O.M. à BONDY.

* Echantillon fourni par G. SIEFFERMANN (O.R.S.T.O.M.) ** Echantillon fourni par J. MOINEREAU (SE.S. Montpellier).

87

2. PRESENTATION DES RESULTATS

2.1. Courbes de dissolution différentielle (voir planches 1, 2, 3 et 4)

Pour simplifier la présentation, les courbes correspondant au traitement 3 (O.D. et soude alternées) n'ont pas été reportées car elles n'apportent aucune information suplémentaire par rapport aux extractions successives. Pour la même raison, les courbes du traitement 2 n'ont été reportées que lorsqu'elles différaient nette­ment de celles du traitement 1.

Dans certains cas, Ie traitement 2 (soude-a.D.) a été suivi d'une deuxième extraction soude en vue de controler Ie comportement de la silice.

Les résultats cumulés des extractions, figurées en abscisses, sont reportés en %0 d' élément métal par rapport à la terre fine séchée à 60°C (ordonnée). Pour faciliter la lecture, l'échelle des ordonnées a été doublée pour les minéraux types par rapport à celle des sols.

Nous appellerons courbe de type D (dissolution de produits so­lubles) , les courbes présentant une rupture de pente bien nette avec un palier subhorizontal; courbe de type A (attaque de miné­raux insolubles), les courbes se rapprochant d'une droite passant par l'origine (cf. SEGALEN, 1968).

2.2. Test de controle mesure des surfaces spécüiques

Il se borne à vérifier que les résidus d'attaque oxalate-dithionite ainsi qu'oxalate-dithionite suivi de soude, ont des surfaces spéci­fiques très faibles.

Tableau 1

Evolution de la surface spécifique de l'échantillon au cours du traitement O.D. suivi de soude

Désignation Echantillon Echantillon traité

initial 3 O.D. 5 O.D + 5 soud.e

VII. Andosol tropical 320 2,9 2 VIII. Andosol tempéré sur scorie 56 2,5 1,6

basaltique IX. Andosol tempéré sur ankaramite 20 2,6 3 XI. Sol brun sur basalte 22 22 XII. Sol brun sur granite 5 5 Xrll. Podzol sur granite 4 2,1

88

3. INTERPRETATION ET DISCUSSION

3.1. Courbes de dissolution düférentielle

Nous avons dit plus haut que l'emploi altemé des deux réaetifs n'apportait rien de plus que leur emploi sueeessif. Chaque réaetif a done une aetion spéeifique dont on doit tirer un renseignement sur les produits extraits. Si, par exemple, Ie réaetif a.D. donne une eourbe de type D (dissolution), et la soude une eourbe de type A

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89

(attaque), Ie cumul des liqueurs au niveau du dosage ne permet­trait pas de savoir quel est Ie réactif responsabie de l'attaque. De plus, une courbe de type (D-A) intermédiaire est toujours plus dif­ficile à interpréter. C'est pourquoi nous nous en tenons aux extrac­tions successives et aux dosages séparés.

3.1.1. Minéraux types (voir planches 1 et 2)

Argiles 2/ 1 - Dans Ie réactif O.D., l'attaque est très modérée. On observe une certaine dissolution de fer, dont la solubilisation est perlurhée par l'action préalable de la soude. On observe sur­tout l'affinité du réactif complexant pour l'alumine, et de la soude pour la silice. Ceci se trad uit par Ie brusque ressaut de la courbe de silice à la première extraction soude, alors que la pente de la courbe de l'aluminium n'est pas affectée par Ie changement de réactif; ou encore par l'effet produit par la deuxième extraction à la soude à la fin du traitement 2.

y VERMICULITE

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Planche 2

90

ArgiLes 1/ 1 -- La kaolinite n'est faiblement attaquée que par la soude. L'halloysite est fortement attaquée par la soude, et pas du tout par Ie réactif O.D.

OZivine -- La solubilisation de la silice semble liée à cel1e du fer. Nous appellerons « effet olivine », la solubilisation plus forte de la silice dans Ie réactif O.D. que dans la soude, mais il est évident que le même raisonnement s'applique à d'autres silicates primaires.

(8)

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91

3.1.2. Sols et roches-mères (voir planches 3 et 4)

Andosol tropical et Andosol tempéré sur scarie (VII et VIII) -On observe une dissolution quasi-immédiate de l'alumine, de Ia silice et du fer. L'effet de la soude et du réactif O.D. est identique dans ce cas sur la silice et l' alumine. La comparaison des extrac­tions sur les trois horizons de l' andosol tempéré met en évidence l'appauvrissement de silice en surface.

x- SOL A HALLOYSITE

°l •• 0 .0 lFe Soude ,/'-

(' . I I Si

50 I . I I I . , I

0 ' 0 5 10

:xI - SOL BRUN SUR BASALTE %0 0 .. 0 Soude - CYoo Soude 0.0 50 50

Si Fe S' ,/ __ I

BIC AI - ---

~O

XII- SOL BRUN SUR GRANITE

:xIII - PODZOL SUR

o 0 ! Soude

Bs o

C ~oot~~~~!~=r~~A~I~ " _ .J------- --Si ,., i i i i i i i"

o 5 10

Planche 4

92

Andosol tempéré S'Ur ankaramite (IX) - La solubilisation de la silice est liée à celle du fer, même dans l'horizon B; à fortiori dans la roche-mère, ou la soude solubilise moins de silice que d'alumine dans Ie traitement 2.

Sol à halloysite (X) - Confirmation est donnée de l'observation faite sur minéral standard : l'halloysite est rapidement attaquée par la soude (courbe de type A).

Sols bruns (XI et XII) - La dissolution est très faible dans Ie réactif O.D. Pour la silice et l'alumine, dans la soude, on observe une attaque du type « argiles 2/ 1 ». La dissolution d'une quantité importante de fer dans Ie sol brun sur basalte montre qu'il vaat mieux se limiter à la silice et à l'alumine amorphes, pour établi'r un «taux d'amorphes» caractéristique des "andosols.

Podzols (XIII) - Les quantités dissoutes sont faibles, mais la dissolution est immédiate.

3.1.3. Interprétation du rapport silice sur alumine

L'interprétation du rapport des teneurs en silice aux teneurs en alumine (exprimés en Si et Al) des produits soluhilisés est assez délicate. Elle n'est possible que dans des conditions bien précises rarement réalisées.

11 faut bien sûr opérer à des concentrations sol-réactif excluant toute possibilité de saturation.

Cette condition remplie, plusieurs cas sont à envisager.

- Dissolution totale d'une phase unique ou attaque totale d'un minéral: rapport Si! Al interprétable.

- Attaque partielle d'un minéral ou dissolution et attaque d'un mélange hétérogène : rapport Si! Al fonction de l'affinité de la soude pour la silice ou du réactif O.D. pour l'alumine.

L'examen des tableaux 2 et 3 met en évidence l'attaque totale de l'halloysite par la soude (rapport Si! Al constant et peu différent de 1) et l'attaque partielle de la montmorillonite. Pour l'andosol VII, Ie rapport Si! Al est plus faible dans la soude du traitement 2 que dans Ie réactif O.D. du traitement 1. Ce fait peut s'expliquer par l'existence d'un lien entre l'extraction de la silice et celle du fer. L'andosol IX subit une forte dissolution et une faible attaque.

D'une façon générale, les rapports en cours de traitement sont liés à la nature du réactif, les rapports globaux reflètent d'abord la nature du matériel soumis au traitement mais l'influence dl.! réac­tif est encore sensible.

93

~

Tableau 2

Evolution du rapport Si/Al au cours du traitement 1

Echantillon O.O. Soude Total Total Total 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 O.O. soude général

Halloysite 0,55 1,34 2 1 0,5 1,18 1,18 1,16 1,17 1,05 0,89 1,15 1)3 Montmorillonite 0,52 1,65 2,88 3,84 3,84 14,4 5,8 3,6 3,6 2,9 1,07 6,6 2,53 Andosol VII 0,44 0,56 1,6 1,2 2,5 9,6 6,7 5 5 5 0,45 15,4 0,47 Andosol IX 0,42 0,63 1,22 1,80 1,75 2,38 2,76 3,27 5,65 • 0,49 2,7 0,67

Tableau 3

Evolution du rapport Si/Al au cours du traitement 2

Echantillon Soude O.D. Soude Total Total Total** 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 soude O.O. général

Halloysite 1,02 1,17 1,17 1,06 1,10 0,82 1,17 1 1,34 1,34 • 1,08 1,04 1,07 Montmorillonite 1,36 2,20 3,20 3,3 4,3 2)6 1,65 2,3 3,2 3,2 8,6 2,11 2,27 2,16 Andosol VII 0,35 0,59 0,80 1,20 2,4 1,37 2,40 4,8 4,8 4,8 • 0,39 2,4 0,41 Andosol IX 0,29 0,95 1,69 3,71 5,20 3,76 2,09 3,03 6,85 • 10,06 0,57 4,1 0,76

• Extraction non pratiquée .* Sans tenir compte de la 11 soude

3.2. Test de controle par les surfaces spécifiques

Il n' est pas question de voir dans des valeurs élevées de la sur­face spécifique des échantillons une preuve de la présence d'allo­phane car des gels de silice pure peuvent avoir une surface plus grande que des gels silico-alumineux. Par contre, les val~urs très faibles de la surface du résidu constituent bien une preuve de l'ab­sence de produits amorphes - qu'il s'agisse de gels d'hydroxydes ou d'allophanes - après Ie traitement. C'est pourquoi cette mesure a été faite. En effet, certains auteurs (YOSHINAGA & AOMINE, 1962; YOSHINAGA, 1966; DE VILLIERS & JACKSON, 1967; KAWAI, 1969) pensaient que les dissolutions différentielles ne solubilisaient que les hydroxydes amorphes et non Ie «noyau allophanique •. En ac­cord, semble-t-il, avec MITCHEL et al. (1964) et DE VILLIERS (1971), nous pensons que les méthodes de dissolutions différentielles couramment employées solubilisent indifféremment hydroxydes amorphes et allophanes.

4. CONCLUSION

Nous avons volontairement limité la portée de cette étude de dissolution différentielle des produits amorphes à un controle méthodologique, dont les résultats peuvent être schématiquement résumés comme suit.

1) Le réactif oxalate-dithionite, dans les conditions de l'expérience

- dissout la totalité des amorphes silico-alumineux y compris d'allophane,

- n'attaque pas du tout les argiles 1/ 1,

- attaque si faiblement les argiles 2/ 1 que cela ne fausse pas l'esti-mation quantitative des amorphes, même si cette attaque perturbe l'étude diffractométrique de certains minéraux argileux très fra­giles.

2) La soude ne dissout pas davantage d'alumine que Ie réactif oxalique mais par contre son affinité pour la silice est plus grande. Ainsi, les teneurs en silice extraites par la soude sont généralement plus fortes et notamment pour des échantillons très organiques, ou riches en une argile 2/ 1 qui aurait été préalablement « sensibilisée • par Ie réactif oxalique, ou comportant des formes de silice à solu­bilisation lente (gels très déshydratés, phytolites, tests de diato­mées).

La soude attaque modérément les argiles 2/ 1 et la kaolinite, mais très fortement l'halloysite.

3) Le réactif oxawte-dithionite permet donc une estimation quanti­tative très satisfaisante de l'alumine et de la silice amorphes, princi-

95

paux éIéments de caractérisation des Andosols. 11 peut néanmoins être intéressant de compléter ce diagnostic, par l'action d'un réactif comme la soude, qui peut mettre en évidence des minéraux argileux caractéristiques comme l'halloysite, ou des formes de silice libres mais ,peu solubles. Maïs il faut, en tout état de cause, éviter de cu­muler les résultats de dissolution obtenus par les deux agents d'ex­traction, comme Ie montre l'analyse des extractions successives.

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* **

Résumé

L'étude des solubilisations différentielles, qui est essentielle pour la caracté­risation des andosols et sols andosoliques tempérés, a été menée à l'aide de­minéraux types (kaolinite, halloysite, vermiculite, montmorillonite et olivine) ainsi qu'à l'aide d'horizons caractéristiques d'andosols tropicaux et tempérés, d\m sol brun et d'un podzol.

La comparaison des deux réactifs met en évidence une forte attaque de l'halloysite par la soude et une faible attaque des minéraux 2/1, par Ie réactif O.D. dont l'emploi peut peut-être perturber l'étude diffractométrique mais non l'estimation quantitative des éléments amorphes.

La cumul des résultats obtenus par deux réactifs différents doit être évité. Le rapport Sil Al varie non seulement en fonction du matériau étudié mais encore en fonction du réactif employé.

Iron, silica and alumina differential solubilisation by oxaJlate-dithionite rea­gent and dilute soda.

Summary

Studying diffelI'ential solubilisations is essential for tempera te andosols and andosolic soil characterisation and was made by means of standard minerals (kaolinite, halloysite, vermiculite, montmorillonite and olivine) and of typical horizons from tropical and tempera te andosols, from a brown soil and a podzol.

The two reagent's comparison shows that soda strongly attacks halloysite minerals whereas the slight attack of 2/ 1 minerals may disturb the X-ray studies but not amorphous elements's quantitative estimation.

Cumulating the results obtained by the two reagents must be avoided Sil Al ratio depends not only on the studied material but also on the used reagent.

98

Differentiële oplossing van IJzer, silicium en aluminium door oxalaat-dithio­niet en verdunde natronloog

Samenvatting

De studie van de differentiële oplossingen, die essentieel is voor de karakte­risatie van de andosols en de andosolachtige bodems in een gematigd klimaat werd uitgevoerd met behulp van type-mineralen (kaoliniet, halloysiet, ver­miculiet, montmorilloniet en olivijn) alsook van karakteristieke horizonten van tropische en gematigde andosols, van een bruine bodem en van een podzol.

De vergelijking van de twee reagentia toont een sterke reactie van het, natron op halloysiet en een zwakke ván hert oxalaat-dithioniet op de 2/1 mi­neralen. Het gebruik van het ox.-dith.-reagens kan misschien de waarnemin­gen door middel van X-stralen beïnvloeden maar niet de kwantitatieve be­paling van de amorfe bestanddelen.

De samenvoeging van de resultaten bekomen door twee verschillende rea­gentia moet vermeden worden. De verhouding Si/Al verandert met het ge­bruikte reagens.

Düferenzielle Auflösung des Eisens, des Siliciums und des Aluminiums durch das Oxalat-Dithionit Reagens und verdünnte Natrion!lauge.

Zusammenfassung

Die Wirkung der differenziellen Auflösungen, welche als Grundlage für die Kennzeichung der «Andosols» und der Andosol-Böden in mildem Klima dienen, wird mittels typischer Mineralien (Kaolinit, Halloysit, Vermiculit, Montmorillonit und Olivin) beobachtet und mittels solcher Horizonte, die typisch für milde tropische Andosols, für Braunerde und Podsol, sind.

Der abweckselnde Gebrauch des Oxalat-Dithionit Reagens und der Natron­lauge läBt ei ne starke Korrosion des Halloysits durch die Natronlauge und eine schwache Korrosion der Mineralien 2/1, durch das O.D. Reagens erkennen welche zwar die Röntgen-Beobachtung, aber nicht die quantitative Schätzung der amorphen Elemente stören kann.

Man sollte die Addition der Resultate vermeiden, die von verschiedenen Reagenzien herkommen. Die Verhältnisse Si/Al werden sowohl durch das jeweils gebrauchte Reagens als auch durch das behandelte Material bedingt.

99

I PEDOLOGIE, XXIII,2, p. 100-122, 14 fig., 4 tab. Ghent, 1973.

A CONTRIBUTION TO THE STUDY OF SOIL FORMATION ON ISLA SANTA CRUZ, GALÁPAGOS

1. INTRODUCTION

H. EsWARAN

G. STOOPS P. DE PAEPE

Fonner studies (LARUELLE, 1964, 1967; STOOPS, 1969) indicate th at the factors of soil fonnation operating on the island are mainly climate and parent material. This contribution aims to evaluate these factors according to the evolution of physico-chemical and mineralogical soil characteristics.

N otwithstanding the situation of the island on the equator the climatic zonation is very marked as evidenced by the kind and distribution of vegetation. The northern part of the island and the southern coastal zone are semi-arid with a rainfall of 495 mmo from January to April and a mean annual temperature of 22-24°C.

Santa Cruz is characterized by an undulating landscape with ahnost very gentJe slopes interrupted by some large conical hills. The highest peaks are situated in the central part and reach up to about 860 m. above sea-level.

Santa Cruz is fonned by recent volcanic rocks consisting of vesicular alkali olivine basaItic lavas (DE PAEPE, 1968) and pyro­clastic materiaIs.

LARUELLE (1964, 1967) described five pedoclimatic zones on the southern slopes of the island; they are related with the vegetation beIts (BOWMAN, 1961).

H. Eswaran - Dr. Sc. - Assistant. G. Stoops - Dr. Sc. - Assistant. P. De Paepe - Dr. Sc. - Assistant.

Geological Institute, State University, Rozier 44, B-9000, Ghent, Belgium.

Contribution number 140 to the Charles Darwin Foundation for the Galápagos Islands.

100

The first zone, the semi-arid coastal belt, extending up to an altitude of about 10'0 to 120 m. bears a xerophytic vegetation, com­posed of giant cacti (OpuntiCL echios gigCLnteCL and JCLsminocereus howelHi) and more or less dense undergrowth. Two types of reddish soils may be distinguished : a shallow Lithic Ustorthent represented by profile LVIII, sampled at three different spots (a), (b) and (c); and a more developed clayey U stropept (prof. LXI). They occur interstitially between chaotic basalt flows, which are only slightly weathered at the surface.

The second zone extends to an altitude of 180 m. and is covered by a mixture of xerophytic and mesophytic vegetation (Psidium galapCLgeum, Pisonia floribunda, Piscidia erythrina). The relatively shallow soils (less than 90 cm.) have an argillic horizon (prof. lIl), and are developed in a mixture of volcanic ash and weathered basalt.

The third zone, under Scalesia forest, up to 300-40.0 m. has a udic moisture regime. WeIl drained soils, not deeper than 1 m. and with argillic horizon, are associated with more desaturated Aquic Andic Hapludults (prof. XXII) in depressions. They are developed in a mixture of alteration products of the basalt and volcanic ash.

The fourth zone, up to an altitude of 40.0 m., is under mesophytic forest (Psidium gCLlapageum and Zanthoxylum fagCLrCL). Deep (1-3 m.) Dystrandepts (prof. IX) are formoo on pyroclastic mate­rial.

The fifth zone, above 50.0. m. elevation, is partly under a vegeta­tion of « cacaotillo» (Miconia robinsoniana) where recent soils on ash deposits occur, they are mainly typic Dystrandepts (prof. IL).

2. PHYSICO-CHEMICAL PROPERTJES

2.1. Granulometry

The most important physico-chemical properties of these soils are given in table 1. The granulometric composition has been deter­mined by employing sodium hexametaphosphate at pH 9.5 as dis­persing agent. This method, however, underestimates the clay con­tent when the colloid fraction is dominated or has appreciabie amounts of clays with a net positive charge. This is so with the soils of the studied humid zone. Consequently CEC calculations based on clay will he in error when the granulometry is determined by this procedure. This however forms a parameter which can he employed to differentiate these soils. When the soil material is dominated by amorphous compounds, the CEC calculated to 10.0. g. clay is frequently greater than 150. meq and sometimes higher than 1500 meq (U.S.D.A., 1967). The high calculated CEC of the Dy­strandepts (prof. IX, IL) is very striking.

10.1

2.2. Soil reaction

The pH of the soils of the first and second zone are cha­racteristically high in comparison to the soils of the humid zone and this reflects the environmental conditions. The relationship of pHjKCI to pH/ H20 is an indicator, though not very sensitive, to the presence of colloids with a net positive charge. This is illustra­ted in profile IL (table 1) where pHjKCI is higher than pH/H20. The relationship of the amorphous components to the difference -pHjKCl and pH/H20 - will be shown later.

Table 1

Physico-chemical properties

Profile nO

LVIII

LXI

III

XXII

IX

Clay pH

------~

Horizon % ~o KCI NaF

(a) (b) (c)

A l A3 (B) C

A 1.1

A 1.2 B2t CR

A 1.1

A 1.2 Bt Cg

A 1.1

A 1.2 (B)

C A l BI (B) C

12.75 7.7 7.1 9.8 28.25 7.0 6.7 9.9 6.70 7.9 7.5 10.1

59.80 7.9 6.8 10.0 52.95 8.1 7.3 9.9 58.75 7.5 6.7 9.8 34.42 8.5 7.3 10.0 37.30 7.0 6.4 9.2 50.86 6.7 6.3 9.3 63.94 6.5 5.7 9.6 35.83 6.5 5.5 9.8 34.40 5.8 5.3 8.8 41.75 5.3 4.5 9.1 66.98 5.4 4.0 9.5 38;05 5.5 4.2 9.6 10.56 5.9 5.3 10.5 9.20 5.9 5.5 10.8

11.75 6.2 5.6 11.0 18.00 5.8 5.2 11.5 6.67 5.5 4.9 12.1

11.59 4.7 5.4 11.6 10.17 5.1 5.7 11.6 22.29 5.1 7.3 11.6

CEC meq/lOO g.

soil clay

NH40Ac sum

cations

36.0 45.5 57.0 64.3

101.4 94.2 58.6 51.6 50.7 50.4 53.4 45.1 44.8 47.0 61.6 53.1 53.4 55.8 43.8 47.9 22.4 29.0 53.3 57.1 43.2 53.8 39.8 47.8 38.1 43.5, 89.9 72.2 60.4 59.2 40.2 40.5 39.1 36.4 77.1 62.2 45.0 47.4 71.4 46.2 79.6 45.8

(1)

282.4 201.8

1513.4 98.0 95.8 90.9

130.2 165.1 105.0

68.5 62.5

154.9 103.5 59.4

100.1 856.2 656.5 342.1 217.2

1155.9 388.3 702.1 357.1

B.S.

100 96.3 94.2 79.3 89.6 90.1 98.4 68.5 79.9 77.4 86.4 58.4 54.8 24.8 16.4 32.7 31.7 18.3 11.4 14.6 1.7 0.5 0.4

(1) Calculated fr om CEC by NH40Ac (pH 8.2) on total soil and clay percent from granulometric analysis.

102

The 7th Approximati.on (V.S.D.A., 1967) empl.oys the pH meas­ured in alM s.oluti.on .of NaF af ter tw.o minutes as a measure .of the presence of am.orph.ous materials. A pH/NaF higher than 9.4 sh.ould indicate a dominanee .of am.orphous comp.ounds. Stu­dying the pH/ N aF (table 1) it is seen that the Dystrandepts can be effectively grouped apart fr.om the .other s.oils; their pH/ NaF being consistently higher than 10.50 and even reaching 12.0. But it is also t.o be n.oted that the .other s.oils als.o have a pH which g.oes to 9.5 with NaF. This suggests the presence of significant am.ounts of am.orphous materials in all s.oils .of the island even in those con­taining calcium carb.onate (pr.ofile LVIII).

2.3. Exchange capacity

The cati.on exchange capacity (table 1) has been determined with amm.onium acetate at pH 8.2 in .order to be able t.o c.ompare the soils with calcium carbonate with the .other leached soils. Exchan­geable hydr.ogen has been determined with barium chl.oride trietha­n.olamine at pH 8.2. In general, the CEC is high, partly because of the pH dependant CEC th at is measured at this high pH. The dependance .of CEC .on pH f.or am.orph.ous clays is weU illustrated by the w.ork .of SWINDALE (1969). N.ormally CEC detennined by sum .of cati.ons is higher than CEC by NH40Ac. In the ash soils h.owever the relationship is irregular, there is even a tendency f.or CEC by sum .of cations t.o be l.ower than by NH40Ac. Pr.ofiles IL and IX with dominanee .of am.orph.ous materials (pH/ NaF) sh.ow this weIl; whilst it is less evident in profile XXII which has less am.orph.ous materials. The r.ole of am.orph.ous materials in c.ontri­buting t.o a higher CEC is due t.o their property of retaining the acetate ani.on (BIRRELL & GRADWELL, 1956).

The nature .of the cati.ons saturating the exchange complex sh.ows good relationship t.o the bioclimatic z.ones, Ca and Mg are the d.o­minant cations. In the c.oastal z.one base saturation is higher than 75 percent. In the transiti.on z.one exchangeable hydrogen reaches 25 '% .of the exchange complex. In the humid zone, however, base saturation is low and exchangeable hydrogen c.omes t.o m.ore than 90 % in the subsurface h.oriz.ons.

2.4. Amorphous materials

Alth.ough the study .of am.orphous materials is c.omplicated, the pr.ocedure of HASHIMOTO & JACKSON (1960) has been c.onsidered as a valuable appr.oach. Notwithstanding the recent criticism, due to its destruction .of some poorly crystalline material, it has been employed with the intention t.o sh.ow relative differences (table 2).

103

Weight loss after the removal of amorphous alumino-silicates shows a maximum in the Dystrandept (profile IX) which also has the highest pH/ NaF value. The other soils show equivalent weight losses.

Table 2

Thtimation of arnorphous materials in the soils from the different zones. Data expressed as percentages of air-dry organic matter-free soil.

Profile Dithionite extraction N aOH extraction Tota1 nO

Fe20 a A120a Weight Si02 Al20a Weight amor-Horizon 10ss 10ss phous

LVIII (a) 7.19 0.85 28 6.96 2.56 11 39 (b) 4.50 0.63 26 6.22 2.56 13 39 (c) 2.31 0.63 25 3.47 1.65 10 35

LXI Al 10.27 0.18 21 7.32 4.11 19 40

Aa 8.86 0.27 24 7.04 4.09 12 36 (B) 10.42 0.33 21 7.49 5.41 14 35 C 8.08" 0.22 18 8.01 9.05 21 39

III A1.l 5.93 1.11 30 5.58 2.67 12 42

A1.2 5.25 0.92 31 5.35 2.45 12 43

~t 5.93 0.96 30 6.06 2.71 13 43 CR 3.84 0.43 23 6.06 2.82 11 34

XXII A1.1 6.72 0.92 30 7.13 2.52 14 44

A1.2 6.72 1.23 28 6.57 2.52 14 42 Bt 7.39 1.36 28 6.40 2.48 14 42 Cg 8.15 1.41 30 5.73 2.98 13 43

IX A1.1 12.68 0.64 22 6.11 4.76 15 37

A1.2 13.73 0.69 14 6.31 4.81 14 30 (B) 16.32 0.68 16 6.83 7.94 18 34 C 15.94 0.64 19 11.41 10.37 29 48

n.. Al 16.54 7.37 48 5.97 2.86 17 65 BI 15.71 7.50 45 6.57 2.86 19 64 (B) 14.32 8.86 49 5.58 3.02 24 73 C 9.85 8.99 44 5.58 3.11 33 77

The effect of the extraction procedures on the CEe, determined with N~OAc at pH 7.0, has also been examined (tabie 3). All results have been expressed on air-dry, organic matter-free soil based on the weight losses given in table 2. The crystalline claYi mineral composition of these soils, as identified by X-ray diffraction and other methods, is given in table 4.

Comparing the weight loss by N aOH extraction (tabie 2) and CEC due to allophane (tabIe 3), contradictory results are obtained. An increase in weight 1058 with depth is observed in profiles IX and IL whilst the CEC due to allophane decreases. This could he due to the fact th at the NaOH extraction dissolves poorly crystal-

104

Table 3

Cation exchange capacity of soil material af ter removal of organic matter and amorphous materials. All data expressed on organic matter-free soi!.

Profile Org. matter CEC meq/ 100 g.

nO removed Af ter Due to NaOH allophane

Horizon treatment

LVIII (a) 56.5 41.5 15.0 (b) 71.6 54.6 17.0 (c) 71.7 56.7 15.0

LXI A l 74.2 43.2 30.6 A3 74.6 48.6 26.0 (B) 87.6 46.2 41.4 C 61.8 32.9 28.9

UI A1.l 72.1 38.2 33.9

A1.2 76.3 45.4 30.9 B2t 79.9 52.0 27.9 CR 69.8 48.7 21.1

XXII A1.l 58.4 22.0 36.4

Al. 2 96,0 47.6 48.3 Bt 78.8 45.9 32.9 Cg 87.5 67.6 19.9

IX Al.l 52.8 22.9 29.9 A1.2 64.7 27.7 37.0 (B) 41.5 2.3 39.2 C 40.5 16.4 24.1

IL A l 68.6 14.0 54.6 B l 59.4 7.4 52.0 (B) 67.1 15.4 51.7 C 70..7 26.9 43.8

line minerals and thus the analysis is, at best, a rough estimate of the amorphous and crystalline components.

SWINDALE (1969) quotes LOGANATHAN who established a rela­tionship between CEC of soil and percentage allophane. When this relationship is applied, using the CEC attributed to allophane (tabIe 3), it is seen th at the samples of profile LVIII have less than 20 % allophane; profiles LXI and III have about 20-30 %; profil es IX and XXII about 30 to 40 '% whilst profile IL has about 40 to 50 % allophane.

The quantities of crystalline clay minerals present in these soils show an opposite trend. The coastal and transition zone soils retain a high CEC on removal of amorphous materials which is largely due to presence of montmorillonite. Profiles IL and IX of the humid zone show distinctly lesser amounts. Profile XXII, the wet ash soil in this humid zone, shows a very high residu al CEC and as shown by X-ray diffraction studies has high amounts of montmorillonite.

105

3. CLAY MINERALOGY

All the clays showed the presence of variable amounts of amor" phous material as evidenced by the presence of low temperature endothenns in D.T.A. Electronmicroscopic (TEM) studies show the presence of allophane which is the dominant clay mineral in the Dystrandepts. Imogolite, however, has not been identified.

Halloysite (2H20) is present in all clays as is evidenced by the strong 4.45 Á and weak 7.3 Á peaks in X"ray diffractograms. Endel" lite or the hydrated variety of halloysite has been detected only in the coastal soils.

Montmorillonite is present in all clays. In the Dystrandepts the peak at 14 Á becomes strongly expressed only af ter removal of the amorphous component.

Gibbsite is present only in the Dystrandepts. The clay of profile III also showed the presence of minor amounts of feldspars.

Table 4

Crystalline minerals in the clay fraction of the soils from the different zones. Semi"quantitative estimates fr om peak intensities on X-ray diffractograms.

Profile nO Halloysite End,ülite Gibbsite Feldspars Montmorillonite Horizon

LVIII (a) XXX X (b) XX X XX (c) XXX XX X

LXI Al XXX XX A 3 XXX XX (B) XXX XX XX C XXX XX XX

III Au XXX XX Au~ XXX X XX Bzt XXX X XX CR XXX X XX

XXII A I . I XXX X A1.2 XXX XX Bt XXX XXX Cg XXX XXX

IX A1.l XX X A1.2 XXX XX X (B) XXX XX X C XXX XX X

IL Al XX X BI XX XX X (B) XXX XX X C XXX XX X

106

4. MICROMORPHOLOGY

The isotropic nature of the plasmic fabric of the U storthent sample (c) indicates a dominance of amorphous materials as is confirmed by pHj NaF. High amounts of plasma can be discerned in thin sections though granulometry gives relatively low clay con­tent. This again iIlustrates th at the plasma has a high proportion of amorphous materials which does not disperse weIl in sodium hexametaphosphate.

Fig. 1

Calcite nodules in profile LX~.

X 70. Crossed polarizers.

Profile LXI, an U stropept, shows many of the characteristics of an Inceptisol on basalt (ESWARAN, 1972). The ustic climatic regime expresses itself by the presence of calcite nodules in the lower part of the profile. Figure 1 is an example of these rounded nodules and figure 2a shows such a nodule lodged in a void in the soil material. The nodule is composed of weIl crystallized calcite (fig. 2b). Few, reddish ferri-argiIlans are present in the lower part of the profile and in cracks in the weathering rock zone. These are invaded by calcite crystals. Similar features have been observed in other soils in the area (STOOPS, 1969) and suggest the polygenetic nature of the profiles. This is further indicated by the reddish colours of the material (high free iron) and the tendency to an asepic plasmic fabric. All these seem to suggest that the soil has partly developed in a former wetter climate.

The olivine and augite are easily discerned and the former shows weak iddingsitization. The plagioclases on the other hand are almost completely transformed to isotic allophanic material. Only the out­line of the lath-shaped feldspars is sometimes visible.

107

Fig. 2

SEM photographs of the fabric of calcite nodules in profile LXI2·

a) SEM X 210 b) SEM X 2,100

108

Fig. 3

Microaggregates in profile XXII4 Same of the aggrega­tes have cutanic ma­terial. X 75.

a

Fig. 4 V oid allophanan in profile XXII. a) Parallel light b) . Crossed polarizers X 70

b

The surface layer of profile 111, is mixed with pyroclastic material whilst the rest of the profile is derived from the weathering pro­duct of basalt. This is evident in the micromorphological study. Granulometry indicates a maximum c1ay content in the B 2t hori­zon, though in th in sections, the maximum amount of argillans is ohserved in the CR horizon. Many of the separations in the B~t

could be stress-deformed argillans and this suggests the internal dynamism in the horizon, due to the montmorillonite which appears to accumulate in th is horizon (tabie 3, residual CEC). The illuvia­tion argillans are being disrupted and assimilated into the s-matrix; the resulting features have the morphology of plasma separations.

Profile XXII is a Hapludult formed on pyroclastic ash deposits. Clay illuviation is confirmed by the granulometric analysis. Two distinct types of argillans are present in thin sections. The first is the normal birefringent type which may be composed dominantly of montmorillonite. Such a type is illustrated in figure 3. The se­cond type is composed almost purely of an amorphous, isotropic material, probably allophane. These allophanans frequently !ie over the normal argillan when the latter is present (fig. 4 a,b). Trans­location of allophane has never been reported in literature and this

is perhaps the first in stance where it is observed. Figure 5 (a, b) shows the occurrence and fabric of the allophanan. It typically has a mammilatecl surface and a globular aspect. The allophanans show a maximum amount in the B2t horizon.

a b

Fig. 5

F abric of void allophanan under the SEM.

a) X 200

b) X 550

The micromorphology of the Dystrandepts is distinctly different from the other profiles. The typical features are the spongy struc­tu re and the isotic plasmic fahric. The typical related distribution pattern of the Dystrandepts is seen in figure 6 which shows the clustering effect of the soil material. Though granulometry shows less than 20 % clay, plasma dominates the s-matrix. One additional micromorphological feature which is scarce to absent in profile IL hut dominant in profile IX is the presence of gibbsite. The gibbsite is present either as rounded aggregates or as pedodes. T'he latter form is shown in figure 7. These rounded shapes are considered to he inherited from the vesicle of the rock. The vesicles in the rock are infilled with zeolites and it is thought that the gibbsite has been formed by a desilicification of the zeolites.

110

L-___________ -- -- -

Fig. 6

Typical related distribution V ttern of Dystrandepts in profile IL.

Note the clustering effect of the soil material. X 70.

Fig. 7

Gibbsite pedode in profile IX.

X 70.

5. WEATHERING AND FORMATION OF SECONDARY MINERALS

Weathering rock fragments were present in most horizons of the profiles studieds. These were employed for the mineral transfor­mation studies.

5.1. Weathering index

As pointed out by PARKER (1970), most of the weathering indices have several restrietions which prevent them from being employed universally, i.e. to all rock types. Further, it has to be noted that any weathering index applied for rocks cannot be applied to the

111

soUs above them as in soUs the problem of translocation and ac­cumulation of cations in specific horizons (which are a function of pedogenetical processes) wUI complicate any such calculations and in some cases can be completely misleading.

To test the validity of a weathering index, it is proposed that the cation exchange capacity. could be employed as a measure. This again wUI not be a universal test but it can he assumed that for the soils studied, the change from rock to soU should show a linear relationship with respect to CEC during early stages of weathering as in the rock fragments studies.

The weathering index of PARKER (1970), (WIP), has been tested out based on the foregoing arguments. The regression coefficient is 0.78+++ which is highly significant. One of the drawhacks of WIP is that only the alkali and alkaline earth elements are em­ployed and these in comparison to the other elements will be lost at a very early stage in the weathering of the rocks. Conse-

u w u

112

40

30

20

10

10

R.A I 15

Fig. 8

Relationship between RAl and C.E.C.

quently, as in this case, the WIP can only be employed over a very narrow range in the weathering spectrum. It is thus necessary to propose another index which will have a broader range of appli­cability.

Based on the relative mobilities of the cations during the weath­ering process, they can he grouped into two categories : Si~ and the bases tend to be lost relatively rapidly compared to A120 g>

Fe20 g, Ti02 and MnO which tend to accumulate. The rock altera­tion index (RAl) can then be defined as the ratio of these two groups of elements :

RAl == ------------­Si02 + CaO + MgO + Na20 + K 20

In figure 8 the CEC is plotted against the RAL The regression coefficient of 0.95+++ is highly significant and a hetter relation­ship prevails than with WIP. Another interesting observation with respect to figure 8 is the slight curvilinear tendency of the points. This illustrates that at more advanced stages of weathering the CEC tends to fall off due to the formation of minerals of 1:1 type later even gibbsite. The proposed weathering, index is thus a valid parameter to designate the stage of weathering of these rock frag­ments.

5.2. Morphological evidences of alteration

EsWARAN & DE CONINCK (1971) have employed the SEM to study the alteration of feldspars in basalt under a humid tropical environment. The feldspars, under these conditions, alter to halloy­site, kaolinite, gibbsite or montmorillonite. A range of secondary minerals is thus possible though the climatic condition is the same. From th is observation they concluded that the soil micro environ­ment is a most predominating factor in determining the direction of weathering, i.e. with respect to the type of secondary mineral formed. Climate is to a large extent rate modifier. N evertheless, if weathering on similar parent material is considered in a geogra­phical sense, climate is the most important factor as has been illustrated by the contribution of BARSHAD (1969).

5.2.1. AUeration of feldspars

Alteration of feldspars is most spectacular with respect to mor­phological changes involved. In the soil of the arid zone (profile LXI) the secondary minerals formed are halloysite, endellite, mont­morillonite and allophane. From X-ray diffractograms of the soil

113

Fig. 9

Surface of a feldspar grain almost completely coated with allophane. Profile LXI. X 6,000

clays, there appears to be a dominanee of montmorillonite in the upper part of the profile as compared to the lower. Halloysite is present in all horizons though endellite is present only in the lower horizon. Figure 9 shows the alteration of feldspars in a rock fragment of profile LXI. Figure 10 is aSEM photo of another

114

Fig. 10

Alteration of feldspars to allophane. Profile LXI.

X 2,500.

fragment from the same horizon and this is a later stage in the alteration where the feldspars are almost completely transformed. Typically, the allophane is present as globules; in the initial stages, these globules of various sizes, are scattered all over the surface of the feldspar crystals which in this stage are still recognisable. Under the stereo microscope they show a slightly etched surface. In thin sections, part of the feldspar laths are isotropic. At a later stage of alteration, as in figure 10, only the outline of the edges of the feldspar laths are discernable; the whole surface is a mass of allophane globules.

The soils of the second zone (prof. lIl) showed the presence of halloysite, montmorillonite and allophane. SEM studies of the rock fragments showed a relatively high amount of allophane and halloysite. The halloysite has the same form as shown by EsWARAN

et aL (1971). The halloysite tubes are short and rigid and protrude from the surface of the feldspar crystals. U nder the stereo micro­scope the feldspar crystals are a1most hollow indicating a consi­derabIe 10ss of material during the weathering process.

The soils of the humid uplands have a clay mineral association of hal1oysite, allophane, imogolite and small amounts of mont­moril10nite. Profiles IL and IX showed in addition the presence of gibbsite. The rock fragments scanned from these soils showed al­most on1y imogolite. About ten rock fragments were studied with

Fig. 11

Alteration of feldspars to imogolite. The imogolite threads !ie just on the surface of the feldspars.

Profile IX.

X 10,000

115

the SEM and in every one imogolite dominated whilst minor amounts of allophane are also present.

Figure 11 shows a rather recent stage in the alteration of feld­spars to imogolite. Under the stereo micro scope the surface of the feldspars appears relatively smooth. In figure 11, the imogolite strands have the morphology of being present epitactically on the feldspar crystals. In figure 12, which is considered to be an advan­ced stage, the imogolite strands are very evident. They are typi­cally long and in contrast to halloysite tend to cu rl up. In fig. 12, a and b, the fresh feldspar crystals can also be seen. These are distinct evidences for the aIteration of feldspars to imogolite.

The aIteration of feldspars to montmorillonite was not observed in these SEM studies though the clay fractions of these soils showed their presence. This does not imply th at this aIteration is not pos­sible but it does seem to suggest another mode of fonnation i.e. formation in the soil as a result of the interaction of the amorphous aluminosilicates and cations from the soil solution.

a Fig. 12

Alteration of feldspars to imogolite.

b

a) The imogolite threads appear to grow out of the surface of the feldspars. Profile IL. X 2.500.

b) A higher magnification of fig. 5a. The branching pattem of the imogolite threads is very obvious. X 11,000. 116

5.2.2. Alteration of olivine

The alteration of olivine has been observed in only one sample, profile IL, horizon 4. The olivine grain was removed from the soil and does not occur in a rock fragment. Figure 13a shows two fea­tures: dissolution pits and exfoliation. Figure 13b shows a high magnification of the pitted nature of the surface of the olivine. The exfoliating material is, in the stereo and petrographic microscope, a sesquioxidic rich material which in literature has been described as «iddingsite ». Close observation indicates that the dissolution pits appear to be present beneath the layer of altered material which forms a coating around the mineral grain. The walls of the dissolution pits are perhaps the more resistant parts of the mineral.

Fig. 13

Weathering of olivine.

a) Surface shows a pitted nature. A part of the surface is exfoliating. Gene­rally there is no evidence of secondary mineral fonnation.

Profile IL. X 1,000.

b) A high magnification of (a). The pitted nature is more evident.

X 5,000.

117

5.2.3. Alteration of volcanic glass

A detailed study of the palagonitization of sideromelane (from Isla Daphne) has been made by DE PA EPE (1966). The rock frag­ment of profile LXI showed the presence of sideromelane shards. Under the stereo microscope, it is observed that the rim of the sideromelane has been palagonitized and is dark red in colour while the core is black. These two zones were scanned to observe the differences. Figure 14a is a low magnification of the sidero'­melane which is present as a wavy edged material at the left of the photo. In figure 14b, the edge of the sideromelane which has heen palagonitized is seen under high magnification. The black central part of the sideromelane appears smoother and has significantly less of the globular amorphous material.

a b

Fig. 14

Alteration of sideromelane.

a) The larg.e glass fragment is seen at the left side of the picture. The edges are smooth due to formation of amorphous materials.

Profile LXI.

X 500.

b) A high magnification of the edge of the sideromelane.

The amorphous nature of the surface is very evident.

X 6,000.

118

6. DISCUS SION AND CONCLUSIONS

Climate, both past and present-day, vegetation, topography and nature of parent material influenced soil formation on this island. Variations in amount of amorphous material, present in all the soils, largely influenced their properties.

Apart from the specific chemical attributes of the soils with a dominance of amorphous materials in the colloid complex, the phy­sic al properties are also affected as shown in the Dystrandepts . . Macro-structure is lacking in these soils which are loose and spon­gy. In th in sections, isotic micro-aggregates are seen corresponding to globular units in the S.E.M .. These features are attributed to the physical behavior of amorphous gels which, due to surface tension forces, tend to attain a spherical form. During this process, grains are taken up giving rise to the micro-aggregates. As a con­sequence a very porous media is created which, in a udic moisture regime, facilitates leaching and weathering. Therefore, these soils are mostly desaturated and the only ones with gibbsite.

In the lower elevations, profile development is determined by topography and rainfall. When the amount of water percolating down the profile is high, an argillic horizon prevails. With decreas­ing rainfall, calcium carbonate accumulation is prevalent.

The characteristics of most of these profiles can be related to current pedogenetic processes. The exception is the U stropept (prof. LXI) which is located in the first zone and which has been shown to be polygenetic. The reddish soil with translocated clay has formed in a former wetter climate. The fact that these are « paleo» features is evidenced in thin sections where calcite crystals are seen to invade reddish ferri-argillans.

The transformation of primary minerals to secondary minerals is a current process in all these soils. The RAl and SEM studies attempted to evaluate this. Allophane is present at practically all RAl values. lmogolite appears to be confined to an RAl value of 0.75 or higher. The upper limit will be where desilification leads to gibbsite formation. Bases are scarce at this RAl and consequently it can be stated that imogolite forms in a free draining environment with high precipitation. Halloysite appears to be confined to an RAl of 0.4 to 0.6 In this environment (zones 2 and 3), Ca ions are saturating the· media.

This study has been an attempt to explain the evolution of these soils and their components. The interacting factors prevailing have resulted in the different soils th at have been studied.

119

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120

Summary

Soils on basaltic lava flows and pyroclastic ash deposits have been studîed chemically, mineralogically and micromorphologically. Amorphous materials are present in the former and dominate in the latter. Their amounts and attri­butes have been evaluated. The various factors of soi! formation operating on the island are discussed.

Genesis of secondary minerals has also been considered. Allophane, imogo­lite, halloysite, montmorillonite and gibbsite formation has been discussed.

In the arid zones, on basaltic lava flows, montmorillonite is dominant though minor amounts of allophane and halloysite are also present. In the transition zone on the same rock, halloysite increases. Allophane dominates in the soils of the humid uplands on pyroclastic material. When drainage is impeded, significant amounts of montmorillonite are present. The transfor­mation of primary minerals has been studied with the scanning electron micro­scope.

Micromorphological study has been employed to evaluate some of the genetical properties of the soils. The study has revealed that the textural B horizon in the Tropudult on ash deposits has been formed not only by a translocation of crystalline but also of amorphous clay. This has been con­firmed by SEM studies.

Contribution à l'étude de la formation des sols à Isla Santa Cruz, Galápagos.

Résumé

Des sols sur coulées de lave et sur cendrées basaltiques de l'ne Santa Cruz ont été étudiés du point de vue chimique, minéralogique et micromorphologi­que. Des matériaux amorphes, présents dans les premiers, sont dominants dans les derniers. Leur quantité et leurs caractères ont été estimés. Les d'ifférents facteurs pédogénétiques actifs sur les îles ont été discutés.

La genèse de minéraux secondaires est également considérée. La formation d'allophane, d'imogolite, d'halloysite, de montmorillonite et de gibbsite est discutée.

Dans la zone aride, sur les coulées de lave basaltique, la montmorillonite domine, bi en que des quantités mineures d'allophane et d'halloysite soient pré­sentes. Sur la même roche, dans la zone de transition, la teneur en halloysite augmente. L'allophane domine dans les sols d'altitude sur matériel pyroclasti­que. Quand Ie drainage y est déficient, une quantité importante de montmoril­lonite est présente. La transformation de minéraux primaires a été étudiée à l'aide d'un microscope électronique à balayage.

L'étude micromorphologique a été employée pour évaluer quelques pro­priétés génétiques des sols. L'étude a démontré que l'horizon B textural du Tropudult sur cendrées est formé par migration, non seulement d'argiles crys­tallisées, mais aussi de matériaux amorphes. Ceci a été confirmé par étude au microscope électronique à balayage.

121

Bijdrage tot de ~tudie van de bodemvonning op Isla Santa Cruz, Galápagos

Samenvatting

Bodems op lavastromen en asafzettingen met bazaltische samenstelling werden chemisch, mineralogisch en mikroskopisch bestudeerd. Amorfe stoffen zijn aanwezig in de eerstgenoemde en domineren in de laatstgenoemde; hun hoeveelheid en eigenschappen werden bepaald. De verschillende faktoren van bodemvorming die aktief zijn op de eilanden, werden besproken.

Aan de genese van secundaire mineralen werd eveneens aandacht besteed. Allofaan-, imogoliet-, halloysiet-, montmorilloniet- en gibbsietvorming werd besproken.

In de ariede zone, op bazaltische lavastromen, domineert montmorilloniet alhoewel ook kleinere hoeveelheden allofaan en halloysiet aanwezig zijn. In de overgangszone neemt op hetzelfde gesteente het gehalte aan halloysiet toe. Allofaan domineert in de bodems van het vochtige hoogland op pyro­klastisch materiaal. Bij onvoldoende drainering treft men belangrijke hoeveel­heden montmorilloniet aan. De omzetting van primaire mineralen werd met de «scanning,. elektronenmikroskoop bestudeerd.

Het mikromorfologisch onderzoek werd benut om enkele genetische eigen­schappen van de bodems te bepalen. Deze studie toonde aan dat niet alleen een verplaatsing van kristallijne klei, maar ook van amorf materiaal verant­woordelijk is voor de vorming van de textuur B horizont in de Tropudult op as. Dit werd' trouwens door waarnemingen met de « scanning » elektronen­mikroskoop bevestigd.

Beitrag zur Kenntnis der Bodenbildung auf Isla Santa Cruz (Galápagos)

Zusammenfassung

Böden auf Lavaströmen und auf basaltischen Aschen-Ablagerungen, wurden chemisch, mineralogisch, und mikroskopisch untersucht.

Amorphe Bestandteile sind in den erstgenannten Böden vorhanden. Sie überwiegen in den letzteren; ihre Quantität und ihre Eigenschaften wurden bestimmt. Die verschiedenen auf den InseIn tätigen Faktoren der Bodenbildung wurden auseinandergesetzt.

Die Bildung von sekundären Mineralen wurde ebenso betrachtet. Die Bil­dung von Allophan, Imogolit, Halloysit, Montmorillonit und Gibbsit wurde besprochen.

In der Aridzone überwiegt Montmorillonit auf basaltischen Lavaströmen, obgleich auch geringere Mengen Allophan und Halloysit anwesend sind. In der Übergangszone nimmt auf demselben Gestein der Gehalt an Halloysit zu. Allophan überwiegt in den Böden des feuchten Hochlandes auf pyroklasti­schem Material. Bei unzureichender Dränung findet man bedeutende Mengen Montmorillonit. Die Umsetzung von primären Mineralen wurde mit dem Raster-Elektronenmikroskop untersucht.

Die mikromorphologische Untersuchung wurde zur Bestimmung von einigen genetischen Eigenschaften des Bodens benutzt. Diese Arbeit ergab daB der Textur-B-Horizont vom Tropudult auf Asche, nicht nur durch eine Umlage­rung von kristallinem Ton, sondern auch von amorphen Material gebildet worden ist. Untersuchungen mit dem Raster-Elektronenmikroskop haben diese Feststellung bestätigt.

122

I PEDOLOGIE, XXIII,2, p. 123-140, 2 fig., 1 tab. Gand, 1973.

LES SOLS MARNOLITHIQUES ET ALLUVIONNAIRES DES PLAINES COTIÈRES DE LA PRESQU'ILE DU NORD-OUEST DE LA RÉPUBLIQUE D'HAITI

Deuxième partie

P. E. PAHAUT

SOMMAIRE

1. ANALYSES SYSTEMATIQUES

11. pH 12. Calcimétrie 13. Matière organique 14. Granulométrie 15. Complexe absorbant

151. Capacité d'échange 152. Bases échangeables

16. Phosphore

2. L'EAU DANS LES SOLS

21. Région des Gonaïves 22. Région du Nord-Ouest

3. ETUDE DE LA SALINISATION SODIQUE

31. Modes opératoires 311. Salinité soluble totale 312. Salinité soluble particulière 313. Alcalisation sodique

32. Classement des sols salés 33. Les indices de salinité actuelle et les classes de poten­

tialité pour l'irrigation. Bibliographie

Résumé - Samenvatting - Summary - Zusammenfassung

Dr. Ing. P. E. Pahaut. Chercheur Pennanent I.R.S.l.A., Belgique. Officier Technique F.A.O., 1964-1966.

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Les caractéristiques' essentielles des sols marnolithiques des plaines cotières de la presqu'île du nord-ouest de la république d'Haïti ont été décrites antérieurement dans PEDOLOGIE, 16 (Pahaut, 1966). Cette première partie annonçait une suite consa.crée aux données analytiques fournies par Ze laboratoire de Desronville. Le texte suivant résume Zes résuZtats apportés par Zes chirniS'tes haïtiens dirigés par R. Laurin et Ch. Fenelon. Après janvierr 1966, F. Colmet-Daage(*), au cours de deux consultations a pris une part active aux travaux de laboratoire et à l'interprétation des chiffres dans Ze contexte antiZlais.

1. ANALYSES SYSTEMATIQUES

11. pH

Tous les échantillons ont été passés au pH-mètre à électrode de verre (Photovolt 125 sur piles sèches). Tous les sols présentent des pH.HzO supérieurs à 7. Seuls, des échantillons prélevés en dehors du périmètre du Projet sont acidiclines. La mesure du pH.KCI a été abandonnée, car l'écart avec Ie pH.H20 se montre constant et nulle conclusion pratique ne pouvait en découler.

La majorité des terres ont un pH.H20 oscillant entre 8 et 8,6, chose explicable par la fixation de calcaire finement divisé par des argiles montmorillonitiques. Certains écarts s'observent dans les deux sens à partir de cette normalité: - d'une demi-unité en MOINS dans les sols à salinité soluble très élevée (conductivité électrique > 16 mmhos/ cm) et à alcalinité sodique inférieure à 15 %, soit une partie des sols salins - non so­diques; - d'une à une et demi unité en PLUS pour les sols non ou peu salins sodiques ou contenant plus de 15 % de Na échangeable, mais dotés d'une salinité soluble faible et contenant des traces: de Na'zCO;j.

De telles variations de pH ont servi utilement à différencier les indices de salinisation (voir 33.).

12. Calcimétrie

Les sols des deux régions sont très riches en carbonate de calcium. La mesure de ceJui-ci a été réalisée par la méthode sui­vante: - attaque de 1 gr de terre par 3 cc de HCl en vase clos; - mesure vol. H 20 égal à vol. CO2 déplacé, soit K;

(*) Directeur de Recherches de l'O.R.S.T.O.M., Bureau des Antilles, Martinique.

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- formule K CaC03 en % == - X 100,

P P == vol. dégagé par 1 gr CaC03 pur;

- vérification par courbe-étalon pour CaC03 pur.

Les teneurs extrêmes sont 0 et 72 %. Les sols eutrophes (sans réaction à HCl.Nj 20) contiennent

5-6 % au plus: c'est Ie cas notamment de sols sur matériaux d'origine volcanique dans certains secteurs de la Plaine des Go-naïves.

Les teneurs des sols calcimorphiques essaiment irrégulièrement entre 10 et 50 %. Les moyennes sont plus élevées dans les alluvions typiques et dans les diluvions marnolithiques (20-50 % ) que dans les colluvions hétérogènes (5-20 %). .

Dans la plupart des profils, on constate une augmentation lé­gère et graduelle du CaCOa avec la profondeur. Il n'a pas été possible de mettre en évidence de véritables horizons calciques et des croûtes calcaires indurées n'ont jamais été observées.

L'examen des teneurs en CaCOa par secteur et par horizon montre des allures variables de groupement ou d'essaimage, qui pourraient résulter d 'un röle plutöt régulateur attribué à la nappe phréatique. Il montre aussi que les dispersions sont moindres dans les diluvions marnolithiques que dans les alluvions sur cailloutis fluviatile.

Ces données ont permis de poser Ie problème du bilan dyna­mique du calcium dans la plupart des sols en présence. L'alcalinité relativement élevée de sols soumis au jeu de nappes phréatiques saisonnières toujours quantitativement variables, ma is toujours qualitativement riches en cations bivalents (Ca + Mg) plus encore qu'en monovalents (Na + K), assure la saturation du complexe absorbant sans même préjuger de la fixation de calcaire fin sur les colloïdes montmorillonitiques.

L'argile calcique se trouve généralement à l'état floculé, ce qui explique sa perméabilité et sa capacité de rétention (frange capil­laire dans les sols marnolithiques). Mais si la structure des sols argileux se trouve ainsi protégée, des antagonismes évidents peu­vent survenir vis-à-vis d'éléments intervenant dans les cycles de la physiologie végétale. Dans les essais de Desronville, de nom­breuses manifestations de blocage d' éléments comme Fe, B, Mg et Zn sont apparues sur bananier, canne et coton. Des feuilles de cannes décolorées ont reverdi 5-6 jours après une aspersion fo­liaire de sulfate ferreux à 1 %.

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13. Matière organique

Cette recherche a été supprimée après Ie traitement de plusieurs centaines d'échantillons par la méthode WALKLEY & BLACK modi­fiée suivant Soil Chemical Analysis of JACKSON (1960) avec la for-mule suivante : T

MO en % == 10 (1--) X 1,34 S

T == cc de FeZS03 pour échantillon

S == cc de Fe3S03 pour témoin

Peu de fluctuations sont apparues. Les teneurs sont cependant relativement élevées pour des sols développés en conditions xéri­ques. La moyenne est de 2,5 % en surface, mais des valeurs de 3 à 4 % sont fréquentes. Elles diminuent rapidelnent en profondeur et cela dès les 30 premiers cm. Parfois au contraire, on nate une accumulation sous des couches à teneurs déclinantes. C'est Ie cas pour les sols inondés cycliquement (avalasse) et pour certains sols de bordure de vallée enfouis sous des recouvrements colluvion­naires subrécents. Dans ce cas, les teneurs sont très faibles dans les horizons superficiels.

Les teneurs moyennes sont plus élevées dans les couches de surface des sols mamolithiques (3,20 à 3,70 '% ) que dans celles des sols alluvionnaires de la plaine des Gonaïves (1,75 à 3 '% ). Les maxima suivent la même courbe: 6,50 à 7,00 '% contre 2,50 à 6,40 %.

14. Granulométrie

Cette détenrunation par densim,étrie selon BoyoucoS avec test qualificatif de la salinité par BaCl2 pour les sulfates et par AgN03

pour NaCI avant la dispersion par l'hexamétaphosphate a rencontré des difficultés inhérentes aux matériaux à traiter ainsi qu'à l'insuf­fisance des moyens et de temps.

Le problème Ie plus complexe est la présence de 25 à 50 % de calcaire finement divisé dans tous les échantillons. Les dimen­sions réduites de cet élément Ie rendent physiquement similaire aux colloïdes minéraux. D'autres seIs solubles, notamment des sulfates, doivent être également éliminés par lessivage à HCI sous peine de surcharger les teneurs des fractions dites argileuse et limoneuse sans être totalement de l'argile colloïdale ou du limon.

La destruction de ces charges s'avéra impossible pour la totalité des échantillons à traiter. Pour résoudre cependant correctement les problèmes de texture tellement importants pour l'irrigation, le dosage du calcaire fin a été opéré dans tous les échantillons dont la fraction inférieure à 2 ~ dépasse 40 % après Ie premier test. La

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surcharge par Ie calcaire fin du couple «moins de 2 ~ + 2-50 ~ » varie entre 15 et 20 %. 700 échantillons ont été ainsi traités pour permettre de reporter les classes texturales présentes dans la ré­gion sur Ie diagramme à 12 classes du SoU Survey Manual adopté par la Section Génie Rural du Projet (fig. 1).

A B Fig. 1

Diagrammes des textures définies après destruction du calcaire finement di­visé (700 échantillons).

A - Région des GonaÏves B - Région du Nord-Ouest 1. Argile très lourde 2. Argile lourde 3. Limon argileux 4. Argile limoneuse 5. Argile sableuse 6. Sable argileux

7. Limon sableux 8. Limon 9. Limon léger

10. Sable limoneux 11. Sable peu limoneux 12. Sable a) Groupement moyen b) Dispersion extrème

D'autre part, il s'est avéré que dans la majorité des cas, on pou­vait utiliser comme guide systématique de texture, l'humidité de la pate saturée déterminée pour tous les échantillons dans la me­su re de la conductivité électrique de l'extrait. La quantité d'eau nécessaire pour saturer 100 g de sol sec permet, pour des sols à 4mons et à sables fins associés à une argile minéralogiquement constante (ici = montmorillonite) de fixer Ie barème suivant:

'% d'eau de la pate saturée

40 - 50 50 - 60

60 - 70 70 - 80 8() - 100

100 - 150 150 - 250

Classe texturale approximative

sols sableux (sabie moyen) sols sablo-limoneux à limono-

sa bleux (sa bIe fin) sols limoneux à limono-sableux sols limoneux à limono-argileux sols argilo-limoneux sols argileux sols très argileux vertisoliques

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15. Complexe absorbant

151. Capacité d' échange

Cette détermination n'a porté que sur un nombre roouit d'échan­tilions vu l'uniformité des chiffres s'expliquant par la grande ri­chesse en carbonate de c'alcium de tous les sols étudiés.

Dans les sols possédant moins de 5-6 % de calcaire (sols eutro­phes), la rel.ation entre Ia teneur en argile et Ia capacité d'échange est la suivante :

Argile colloïdale en '%

10-20 20-30 30-40 40-50

Capacité d'échan~e en méq/ 100 g de sol

20-25 30-40 45-55 50-65

Pour les sols calcimorphiques, les valeurs sont nettement plus faibles. Pour les sols limono-sableux à limono-argileux (30-45 %), Ia capacité d'échange est de 25 à 30 méqJ 100 g de sol.

152. Bases échangeables

Magnésium: teneurs assez importantes : 5-8 méq/100 g de sol,

Potassium : teneur relativement satisfaisante: 1-2,

Sodium : faible dans les sols calcimorphiques non salés, abon-dant quand Ie pH dépasse 9 (sols non salins-sodiques).

16. Phosphore(*)

Dans Ia Région des Gonaïves, la teneur est élevée (6-15 mg de P 20 5 par 100 g de sol dans des échantillons de surface prélevés dans des terrains non fertilisés. Elle est très élevée (30-50 rog) dans certains sols d'origine volcanique.

Dans la Région du Nord-Ouest, tout en étant inférieures, les richesses demeurent intéressantes (3-8 mg).

Le phosphate de calcium est Ie plus répandu à l'encontre des phosphates d'aluminium et surtout de fer (fractionnement selon CHANG ET J ACKSON) .

Le phosphore total (attaque par HNO a bouillant) se présente toujours supérieur à 100 mg PZ05 par 100 g de sol, ce qui est un indice très favorable quant à la richesse spontanée des sols en cet élémen t.

(*) Analyses effectuées au Laboratoire du Bureau des Sols des Antilles (O.R. S.T.O.M.), Pointe-à-Pître, Guadeloupe.

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2. L'EAU DANS LES SOLS

21. Région des Gonaïves

Sur les sols de chaque secteur de la région ont pu être effectuées des mesures pennettant de définir des caractéristiques hydriques intéressant Ie technicien du Génie Rural: densité réelle et ap­parente, porosité (en % du volume du sol) tant totale (air + eau) que pour l'eau aux pF 2,5 et 3, eau utile (en % du volume) et humidité (en % du poids du sol sec) aux états de pate saturée ainsi qu'aux pF 2,5, 3 et 4,2.

Le volume d'eau utilisable par la plante ou eau utile réelle a été calculé en faisant la différence entre les résultats pF 2,5 -pF 4,2.

Pour les sols limono-sableux à sable fin, Ie volume de l'eau utile est de l'ordre de 20 à 25 % du volume du sol en place. Ce qui signifie que l'irrigation doit reprendre quand l'eau du sol est en­core supérieure d'environ 1/ 3 à celle du point de flétrissement (pF 4,2) soit une humidité de 20 % en poids de sol sec.

Pour les sols sableux (sables fins à moyens), la capacité du sol en eau utile est encore de 15 à 20 %.

Pour les sols limoneux à argileux, les choses sont moins claires, vu 1'abondance des argiles gonflantes: la mesure des pF est en effet très différente selon que l' on agisse sur des terres tamisées gonflant librement ou sur des argiles en place soumises à des ob­structions de conduits sous 1'effet du gonflement. De plus, dans ces sols, il s'agit autant d'intercalations d'eau dans les feuillets de l'ar­gile que de remplissage de cavités et de vides.

22. Région du Nord-Ouest

Aucune détennination de densité apparente n'a été effectuée dans les sols marnolithiques, parce que la mise en service du labo­ratoire et l'introduction de ces mesures dans Ie programme furent postérieures au levé de la carte des sols de cette région plus dif ... ficilement accessible.

Quelques essais donnent des mesures d'humidité pour différentes valeurs de pF.

Les résultats ne s'écartent pas sensiblement de ceux de la Région des Gonaïves. Les valeurs pour pF 2,5 et 3 (40-60 %) traduisent la forte rétention hydrique constatée par la «frange capillaire» ou épaisseur relativement importante des matériaux demeurant frais au-dessus de la nappe phréatique même après de longs mois de sécheresse totale.

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Pour des sols mamolithiques à texture limono-argileuse, l'humi­dité (en % de poids de sol sec) utilisable par la plante, soit la différence entre les teneurs pour pF 2,5 et pF 4,2, varie dans les profils examinés sous cet angle de 14 à 20 %.

3. SALINISATION SODIQUE

Le report des données analytiques de la salinisation sodique sur des cartes a été rendue possible par la mise au point des indices de salinité actuelle, qui constituent la plus originale acquisition de la section pédologique du Projet.

Ces indices sont Ie résultat de la conjonction des chiffres de salinité soluble et d'alcalisation sodique, confirmés souvent par la mesure du pH.

La salinité soluble est la salinité mobile pouvant être aisément influencée par tout mouvement d'eau (irrigation, drainage, lessi­vage, dilution). C'est la forme la moins grave de la salinisation et Ie dessalement par dissolution et entraÎnement du NaCI est chose techniquement aisée sans être pour autant possible en tout endroit.

NaCI, sel neutre, augmente relativement l'acidité, ce qui explique qu'en l'absence d'alcalisation sodique, Ie pH élevé pour les sols calcimorphiques tend à s'abaisser lorsque ces mêmes sols devien­nen salins - non sodiques (Solontchaks, sols à alcali blanc).

Exprimée en mmhos/ cm à 25°C par mesure de la conductivité électrique == CE, la salinité soluble a été déterminée pour plus de 3200 échantillons.

La salinisation sodique ou mieux l'alcalisation sodique débute lorsque Ie cation Na est adsorbé par les colloïdes minéraux. Le sol devient sodique quand plus de 15 % de la capacité d'échange totale sont atteints. Cette salinité très grave compromet toute la fertilité du sol et même son existence propre .

Le pH est une mesure précieuse de l'alcalisation sodique. 11 s'élève d'autant plus que Ie Na adsorbé remplace les cations biva­lents Ca et Mg. La présence de NaCI ralentit cependant cette montée, même en présence d'une forte teneur en Na échangeable. C'est pourquoi la mesure directe du Na échangé par lavage à l'acé­tate d'ammonium neutre demeure indispensable. Très complexe et malaisément réalisahle dans un laboratoire provisoire, cette ana­lyse n'a été entreprise que pour les échantillons à salinité soluble dépassant 4 mmhos/ cm. Pour les CE supérieures à 20 mmhos/ cm, seuls les profils non soumis directement à l'eau de mer ont été examinés (salines non littorales).

130

En général, l'extrait de pate des sols sodiques surtout non salins (soit Solonetz, Solods, sols à alcali noir) contient du carbonate de soude en quantités souvent appréciables.

L'influence de la salinisation sodique sur les sols est complexe.

Les sels solubles en quantité tendent à floculer Ie complexe ah­sorbant, ce qui rend Ie sol perméable et plus aisément lessivable. Certains profils donnent l'impression d'une texture sableuse fine alors qu'il s'agit d'un limon argileux complètement floculé.

Au contraire, après lessivage de NaCI et adsorption de Na, l'ar­gile devient dispersée, la structure se dégrade dans des sols limono­argileux qui subissent une compaction maximale. Dans l'aire du Projet, on a constaté que la présence de calcaire finement divisé dans l'argile colloïdale montmorillonitique maintient Ie complexe à l'état floculé et assure une perméabilité suffisante. Les profils très argileux (TUu == sols inondés cycliquement sur argile com­pacte, SHu == sols argileux sur sédiments de cuvettes à nappe d'eau saumatre moyennement profonde) échappent à cette règle et sont irréversi blemen t a tteints.

Les véritables sols non salins-sodiques (AX sur les cartes) mon­trent normalement une farine noiratre en surface, farine due à la destruction de la structure du sol argileux. Très souvent, des cris­tau x blancs de NaCI apparaissent au contact de cette «farine de saline» et de l'argile imperméable sous-jacente.

31. Modes opératoires

311. SaUnité soluble totale

- Saturation de la pate par eau distillée.

- Extraction du jus de sol par pompe à vide.

- Mesure au solubridge avec correction automatique à 25°C.

On obtient la CE en mmhos/ cm et on note Ie pourcentage d'eau utilisée.

312. Salinité soluble particulière

Anions : COa et HCOa par titrage par H 2S04

Cl par titrage par AgN03

S04 par précipitation de BaS04

Cations: Ca + Mg par versenate et noir d'ériochrome Ca, Na et K par lecture au photomètre à flamme.

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313. AlcalisatiO'n sodique

Après Iavage à l'acétate d'ammonium neutre, on soustrait Ie Na soluble:

Na éch. en méqJ100 g == Na extrait - Na soluble Pour obtenir en % la saturation du complexe absorbant par Na :

Na éch.méq/ 100 g X 100 Na éch. en % == -----------

T T == capacité d'échange totale

Des tests ont permis d'échelonner les valeurs T en fonction de la texture et du pourcentage d'eau de saturation :

Texture Sa bles fins à moyens Limon Limon argileux Argile compacte

32. Classement des sols salés

% eau de saturation 25-35 40-55 55-100

100-200

Valeur T 10-12 20-25 35-40

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Le Laboratoire de Desronville-Gonaïves a adopté le classement proposé par Ie U.S. Salinity Laboratory, système basê sur la salinité soluble et l'échange du sodium. On y a ajouté les données de pH (fig. 2).

Fig. 2

Schérna du classernent des sols salés.

1. Sols non salins - non sodiques la. indemmes lb. rnenacés

2. Sols salins - non sodiques 2a. sal. légère 2b. sal. rnodérée 2c. sal. élevée

3. Sols salins - sodiques

4. Sols non salins - sodiques

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pH < 8,7

pH 8,7

pH 8,7 et + pH 9 - 10,5

16 CE

Les sols non salins - non sodiques (1) à pH moyen de 8,5 quand ils sont calcimorphiques peuvent être divisés suivant la conductivité électrique de la manière suivante :

- moins de 2 mmhos/ cm: sols indemmes hors problème (la)

- entre 2 et 4 mmhos/ cm: sols menacés et déjà nuisibles pou'ir certaines plantes sensibles, telle que Ie haricot tellement impor­tant dans Ie périmètre du Projet (lb).

Les sols salins - non sodiques (2) dont Ie pH peut «descendre» jusque 7,5 présentent la plus grande importance dans Ie cas haïtien: leur amélioration par des mesures rationnelles d'irrigation-drainage est d'autant plus urgente qu'ils sont plus aptes au traitement. Pour cette raison, ils ont été subdivisés en:

- entre 4 et 8 mmhos/ cm : sols à salinisation légère (2a)

- entre 8 et 16 mmhos/ cm : sols à salinisation modérée (2b)

- plus de 16 mmhos/ cm: sols à salinisation élevée (2c)

Les sols salins-sodiques (3) et non salins-sodiques (4) sont aisé­ment différenciés par Ie pH et la teneur en Na2COa de l'extrait de pate. Leur importance est grande et leur extension est specta­culaire dans de nombreux terroirs (Nord-Ouest, Savane Désolée, Estère-Périsse et Gonaïves-ville), dans lesquels l'insuffisance du drainage, les irrigations soudaines naturelles ou non sur sols desséchés quand l'eau apportée est mise brutalement au contact de nappes phréatiques saumatres ou salées et les longues périodes d'évaporations intenses des sols dénudés sont autant de causes clairement mises en évidence.

33. Les indices de salinité actuelle et les classes de potentialité pour l'irrigation

Les indices de salinité ont été rendus nécessaires pour porter sur cartes les données analytiques à traduire en unités de dessin.

Ils ont été reportés sur les cartes de potentialité des terres in-i­gables (Land Capability) parce que leur valeur temporaire ne perrnet pas leur présence sur une carte de sols proprement dite. Seuls, des états définitifs comme des salines ou à considérer comme tels (zones étroites ne pouvant postuler de grands travaux) ont pris place dans la légende des cartes de sols.

Le mécanisme de calcul des indices est simpIe, pour autant que deux conditions soient remplles:

- les profils suffisamment profonds (ici 2 m) doivent être creusés suivant un réseau dense et régulier couvrant toute la superficie à étudier;

133

- tous les échantillons doivent être soumis au test de la conducti­vité électrique et Ie plus possible à celui du Na adsorbé.

A partir de la salinité soluble, on obtient des fonnules à 3 rangs représentant les trois zones de profil suivantes:

- rang 1: horizon de surface ou racinifère (p.ex. 0-30) - rang 2: zone de battement de la nappe phréatique (p.ex. 30-100) - rang 3: zone du siège nonnal de la nappe (p.ex. 100-200 cm).

A chaque rang est attribué un chiffre de 1 à 5 traduisant la salinité soluble en mmhos/ cm suivant Ie barème suivant :

1 == CE de 0-2 mmhos/ cm 2 == CE de 2-4 3 == CE de 4-8 4 == CE de 8-16 5 == CE de plus de 16

Exemples

N° du profil 0-30 cm 30-100 cm 10~200 cm Fonnules

D 272 0,53 0,30 0,28 1-1-1 D 10 3,60 8,05 7,50 2-4-3 D 218 0,45 7,20 10,50 1-3-4 P 82 20,00 11,00 21,00 5-4-5

Toutes les données et formules ont été reportées dans Ie dossier de salinité tenu par région, secteur, profil et tranches de sol. Lal sélection des sols salés était ainsi possible.

La totalité des sols dont aucun chiffre de la formule ne dépasse pas 2 (4 mmhos/ cm) sont exclus de toute autre opération, puisqu'ils sont non ou peu atteints, pour autant que Ie pH dans chaque hori­zon n'augrnente pas sensiblement, ce qui pourrait être un signe d'alcalisation sodique en l'absence de salinité soluble. Les sols non salins-sodiques ne sont pas fréquents dans l'aire du Projet.

Ceux dont la formule dépasse Ie chiffre 2 même dans un seUl rang ont été différenciés d'après les chiffres d'absorption de Na suivant Ie schéma de classement des sols salés (fig. 2) auxquels on ajoute la nature et Ie niveau de la nappe phréatique ainsi que les données texturales conditionnant Ie drainage interne ou externe ou appliqué.

Le tableau 1 illustre la confrontation entre les indices de salinité actuelle et les éléments de référence pennettant la définition ob­jective des c1ass,es de potentialité pour l'irrigation. Ces dernières sont reprises dans la légende des cartes de potentialité pour l'irri­gation, dont voici les rubriques.

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Tableau 1

Rapportsentre les données analytiques, sols, indices de salinité actuelle et classes de potentialité pour l'irrigation

Sal. Sol. Formules pH Naéch. Classement (fig. 2) Groupes de sol Indices Terre Classes mmhos/cm (*) (**)

0-2 1-1-1 8- 8,5 Non Sal-non Sod.=la M-P-C-F-K aO Indemme Al/2

9-10,5 + NonSal- Sod.=4 AX-Vx-Arg. sod. a5 Tropsalée D2

2-4 2-2-2 8- 8,5 Peu Sal-non Sod=lb M-S-A-P al Menacée A2/3

9-10,5 + PeuSal- Sod=4 S-A(I-0) -Arg. a4 Trés salée C

4-8 3-3-3 8- 8,5 Sal-non Sod=2a S-A(2-3)-P a2 Peusalée A4

9-10,5 + Sal- Sod=3 S-A(I-2)-Arg. enfouie a4 Trèssalée C

8-16 4-4-4 8 Sal-non Sod=2b S-A(2-3)-P a2 Peusalée A4

9-10,5 + Sal- Sod=3 S-A(I-2)-Arg.enfouie a3 Salée Ba

>16 5-5-5 8 Sal-non Sod=2c S-A-Argiles a3 Salée B3

-9-10,5 + Sal- 800=3 S-A-Argiles a5 Trop salée D2

(*) - ou + 15 % du complexe absorbant. (**) Voir: Première partie.

~ Co-" t11

Classe A : terres à bonification aisée Al: sans autre condition que l'amélioration quantitative

de l'irrigation et/ou du drainage

A2: texture argileuse en surface ou charge très caillou­teuse au niveau de la vallée

A3: moyennant la correction de l'indice de salinité al

A4: moyennant la correction de l'indice de salinité a2

Classe B : terres à bonification conditionnée par des travaux de génie rural à grande échelle

BI: imposant Ie recours à la réserve collinaire ou à l'ir­rigation par aspersion

B2: nécessitant une prise-pompe sur rivière B3: moyennant la correction de l'indice de salinité a3

Classe C : terres à bonification malaisée C moyennant la correction de l'indice de salinité a4

Classe D : terres à bonification conditionnée par des aménage­ments à long terme et très onéreux

Dl: terres fortement érodées (bad-lands) D2: terres à indice de salinité a5

Classe E : terres à bonification non envisagée (mornes, habitats, etc.)

Dans la légende des cartes de potentialité, les indices de salinité sont tra duits de la façon suivante :

al: terre normale à surveiller a2: terre peu salée. a3: terre salée a4: terre très salée a5: terre trop salée.

Enfin, sur les cartes, les classes de potentialité apparaissent sous de;s couleurs nuancées ou surchargées de no ir et de rouge. Cette dernière couleur a été réservée à tout ce qui fait appel à la salinisa­tion sodique. Les indices de salinité sont indiqués par les surcharges en rouge.

136

* **

BmLIOGRAPHIE

Pahaut P. E. Rapport de la Section de Pédologie du Projet F.A.O. de la Plaine des Gonaïves et du Département du Nord-Ouest (Haïti). Gonaïves, 1966.

Pahaut P. E. Les sols marnolithiques et alluvionnaires des plaines cotières de la presqu'î1e du Nord-Ouest de la République d'Haïti. Première Partie. Pédologie XVI,l, 75-133, 2 crt., 2 fig., 20 phot. Gand, 1966.

F.A.O. HAITI, Enquêtes sur les terres et les eaux dans la Plaine des Gonaïves et le Département du N ord-Ouest. Rapport final préparé pour Ie Gouvernement de la République d'Haïti, Volume Il, Pédologie. Rome, 1969.

Résumé

* **

Les recherches programmées de 3204 échantillons de sols et de 307 éohan­tillons d"eau (provenant de 866 profils répartis sur 38130 ha) ont été réalisées dans Ie Laboratoire du Projet, à Gonaïves.

1. Analyses systématiques 11. pH

Tous les sols montrent des pH plus élevés que 7. Dans les sols calcimorphi­ques, cette valeur varie entre 8 et 8,6. Pour les matériaux contenant au moins 15 % de Na dans Ie complexe absorbant, elle peut atteindre 10 et plus (sols salino-alcalins et surtout alcalins ).

12. Calcimétrie La teneur en calcaire est généralement de 5 à 6 % dans les sols eutrophes

et entre 10 et 50 % dans les matériaux calcimorphiques. La dispersion du carbonate de calcium dans les diluvia marnolithiques est plus faible que dans les alluvions sur cailloutis fluviatile.

13. Matière organique Les teneurs dans les couches de surface sont relativement élevées: 2,5 %

en moyenne. Les sols marnolithiques sont plus riches que les alluvions (3,20-3,70% contre 1,75-3 %).

14. Granulométrie

La teneur élevée en calcaire finement divisé a gêné les opérations de l'ana­lyse.

15. Complexe absorbant La capacité de sorption et la nature des bases échangées demeurent uni­

formes comme, en général, dans tout milieu marno-calcaire.

16. Phosphore Les sols des deux régions sont naturellement riches en phosphate de cal­

cium.

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2. L'eau dans les sols L'eau utile atteint 20-25 % de la masse du profil dans les limons sableux

et sables fins. Elle diminue jusque 15-20 % dans les autres sables. Cette mesure est difficIe dans les argiles et limons argileux (argiles gonflantes).

3. Salinisation sodique Le tableau 1 montre la synthèse des relations existant entre les résultats

analytiques, les unités de la carte pédologique, les indices de salinisation et les classes de potentialité des terres irrigables.

MARNOLITISCHE EN ALLUVIALE BODEMS DER KUSTVLAKTEN VAN HET NOORDWESTELIJK SCHIEREILAND VAN DE REPUBLIEK HAITI

(Tweede deel)

Samenvatting

De geprogrammeerde verwerking van de analyse-resultaten van 3204 bodem­monsters en 307 waterstalen (afkomstig van 866 profielen verspreid over 38130 ha) werd uitgevoerd door het Laboratorium van het Project te Go­naÏves.

1. Systematische anaJlysen 11. pH

Alle bodems vertonen een pH hoger dan 7. In de kalkhoudende horizonten varieert deze waarde tussen 8 en 8,6. Bij een Na-saturatie van meer dan 15 % kan de pH-waarde 10 en meer bereiken (zout-alkali- en alkali-bodems).

12. Calciumcarbonaat Het calciumcarbonaatgehalte bedraagt 5 tot 6 % in de eutrofe bodems en

ligt tussen 10 en 15 % in de calcimorfe materialen. De verspreiding van cal­cium carbonaat in de marnolitische diluvia is geringer dan in het alluvium op fluviatiel grint.

13. Organisch materiaal Het gehalte in de oppervlaktehorizonten is relatief hoog: gemiddeld 2,5 %.

De marnolitische bodems zijn rijker dan de alluviale (3,2-3,7 % tegen 1,75-3%).

14. Korrelgroottesamenstelling Het hoog gehalte fijn verdeeld calciumcarbonaat heeft de analyse gestoord.

15. Adsorberend complex De sorptiecapaciteit en de natuur van de uitwisselbare basen blijven uni­

form, zoals dit gewoonlijk is, in de mergel-kalksteenzones.

16. Fosfor De bodems van beide zones vertonen een natuurlijke reserve aan calcium­

fosfaat.

2. Bodemwater Het nuttig water bedraagt 20-25 % op zandleem en fijn zand. Het daalt tot

15-20 % op de andere zanden. Deze meting is moeilijk op de klei- en lemige kleibodems (zwellende kleien).

3. Verzoutingstoestand Tabel 1 toont de samenvatting van de betrekkingen tussen de analyseresul­

taten, de bodemeenheden van de kaart, de zoutindexen en de geschiktheids­klassen voor bevloeiing.

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THE MARNOLITHIC AND ALLUVIAL SOILS OF mE COASTAL PLAINS IN mE NORm-WESTERN PENINSULA OF THE REPUBLIC OF HAITI

(Second part)

Summary

The systematic digestion of analytical research of 3204 soil samples and 307 water samples (originating from 866 profiles scattered over 38,130 ha.) has been carried out by the Project Laboratory at Gonaïves.

1. Systematic analyses

11. pH

All soils have a pH above 7. In the calcareous horizons the value varies from 8 to 8.6. With sodium saturations above 15 % pH values may reach 10 and more (saline-alkali and alkali soils).

12. Calcium carbonate

The calcium carbonate content is gene rally 5 to 6 % in eutrophic soils and is situated between 10 and 50 % in the calcimorphic. Dispersion of calcium­carbonate in the diluvial materials is less important than in alluvial deposits on fluvial gravel.

13. Organic matter

The organic matter content is relatively high in the surface horizons: mean values of 2.5 per cent. The marnolithic soils are richer than the alluvial pro­files (3.2-3.7 per cent against 1.75-3 per cent).

14. Particle size distribution

The high amount of fine calcium carbonate has disturbed the analysis.

15. Adsorption complex The cation exchange capacity and the nature of exchangeable bases remain

uniform, as is common in every marllimestone area.

16. Phosphor Soils of both areas are rich in calcium phosphate.

2. So!11 water Sandy loams and fine sands have 20 to 24 per cent useful water. For other

sands this value decreases to 15-20 per cent. This measurement is difficult on the clays and clay loams (swelling clays).

3. Sodic salinization Table 1 illustrates the relations between the analytical results, the units

of the soil map, indices of salinization and potential suitability classes for irrigation.

DIE MARNOLITHISCHEN UND ALLUVIALEN BÖDEN DER KVSTEN -FLÄCHEN DER NORD-WEST-HALBINSEL DER REPUBLIK HAITI

(Zweiter Teil)

Zusammenfassung Die planmä13ige Untersuchung von 3204 Bodenproben und 307 Wasserproben

(von 866 Profilen, über 38130' ha) wurde im Laboratorium des Projektes, in Gonaïves erfüllt.

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1. Systematische Analysen 11. pH-Wert

Alle Böden zeigen €inen höheren als 7 pH-Wert. In den calcimorphen Bö­d€n, wechselt dieser Wert zwischen 8 und 8,6. In den Materialen mit wenig­stens 15 % Na im Sorptionscomplex, kann er 10 und mehr erreichen (Salino­alkalische Böden und besonders Alkalische Böden).

12. Kalziumkarbonat

Der Kalkgehalt liegt meistens zwischen 5 und 6 % in den eutrophen Böden und zwischen 10 und 50 % in den calcimorphen Materialen. Die Kalziumkar­bonatverbreitung in den marnolithischen Diluvien ist weniger als in den al­luvialen Materialen auf Flu13kies.

13. Organisches Material

Die Gehalte in den oberflächlichen Horizonten sind relativ hoch: 2,5 % durchschnittlich. Die marnolithischen Böden sind reicher als die Alluvia (3,20-3,70 % gegen 1,75-3 %).

14. Korngröj3enverteilung Der hohe Gehalt an feinverteiltem Kalk hindert die Analyseprozessen.

15. Sorptionskomplex Die Sorptionskapazität und die Beschaffenheit der austauschbaren Basen

bleiben uniform wie, im allgemeinen, in jedem mergel-kalkhaltigen Milieu.

16. Phosphor Die Böden der beiden Gebiete haben eine natürliche Reserve an Phosphor­

saurerkalk.

2. Bodenwasser

Das verfügbare Bodenwasser erreicht 20-25 % in den sandigen Lehmen und feinen Sanden. Es sinkt bis 15-20 % in den anderen Sanden. Messung wird schwieriger in den Tonen und tonigen Lehmen (quellende Tone).

3. Versalzung

Tafel 1 gibt die Zusammenfassung der Verbindungen zwischen den analy­tischen Ergebnissen, Bodenkarteneinheiten, Versalzungsindizien und Fähig­keitklassen der bewässerbaren Flächen.

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NOTE NOTA

Application of a microphotometric analyser to micromorphological studies. A preliminary Dote.

G. Stoops* & H. Eswaran*

Domains of oriented c1ay in soils have pedological significances which have been only partially evaluated. Semi quantitative estimations by point count techniques allow the determination of the areal distribution of such domains (e.g. in Vertisols; Miedema et al. 1972).

Recent studies (Stoops, 1968; Eswaran, 1972) on tropical soils have shown however a decrease of fonn birefringence in the domains as a function of evolution in the soils. Consequently the need for a technique to quantity birefringence is evident. The photo-multiplier analyser (MPV) of Leitz is ideally suited for this purpose. The instrument comprises of a petrograpnic microscope equiped with a photo-multiplier tube and a galvanometer, to measure the light passing through the microscope, and a stabilized light source. Small areas on the thin section can be belimited for measurements by use of a diaphragm. This is essential to eliminate the influence of the large grains during measurement. A grating system enables light of a specific wavelenght to be employed. By use of two 1/4 lambda compensator plates, observations can be done in elliptical polarized light, so that only lays having their C-axis parallel to the axis of the microscope, are in extinction.

In order to compare results, measurements should he done according a stan­dardized procedure, on thin sections of comparable thickness. For the fol­lowing examples measurements were made at a magnification of 10 X and the diaphragm adjusted to give a square of area 0.063 mm2 • Twenty five measurements were made per thin section and the average detennined. Values are expressed as % of light measured under crossed polarizers to the plain light in avoid.

Some results : Andept (isotic plasmic fabric) : 0.34 %; B-horizon of Haplo­xeralf: 1.46 % (with a minimum of 0.85 % in the asepic zones, and a value of 1.60 % in the masepic part); Vertisol: 1.66 %; clay with flint composed of c1ay papules: .6.73 %.

Further investigations are necessary in order to study the influence of the different factors, and to evaluate other applications of the apparatus (e.g. quantitative estimation of U.V.-fluorescelIlce of organic material in soils).

References

Eswaran, H., 1972 - Micromorphological indicators of pedogenesis in some

tropical soils derived from basalts from Nicaragua. Geoderma 7: 15-31.

Miedema, R. & Slager, S., 1972 - Micromorphological quantification of c1ay

illuviation. Journalof Soil Science, 23, 309-314. Stoops, G., 1968 - Micromorphology of some characteristic soils of the Lower

Congo (Kinshasa). Pedologie (Gent), 18: 110-149.

* Geologisch Instituut, RijksuniversiteH Gent, Rozier 44, B-9000 Gent.

141

BOEKBESPREKINGEN COMPTES RENDUS

Algemene Geologie

D.J. DOEGLAs, G.B. ENGELEN, G.C. MAARLEVELD, A.J. PANNEKOEK, M.G. RUTTEN, L.M. VAN STRAATEN, A.C. TOBBI & A.J. WIGGENS

Handboek 533 blz. Uitgever: H.D. Tjeenk Willink bv. Groningen, 1973.

Prijs: ing. f 49,75 (t/m 31/12/1973 - intekenprijs f 45,00)

Dit boek over de algemene geologie, opgesteld door een aantal Nederlandse docenten is bestemd voor wetenschappelijk onderwijs aan studenten in de geologie, geografie, biologie en technische wetenschappen. Zonder in een po­pulaire stijl te vervallen, richt het zich ook tot amateurs en belangstellenden werkzaam in het onderwijs of in de praktijk.

Hoewel de nieuwste ontwikkelingen in de geologie in dit boek ter sprake komen, is er door de auteurs naar gestreefd deze zo weer te geven dat ~e begrijpelijk zijn voor de ontwikkelde leek met enige chemische en fysische kennis. De geologische processen aan de aardoppervlakte is meer plaats toe­bedeeld dan aan die in de diepte.

Elk hoofdstuk is in eerste instantie het werk van de daarbij vermelde au-teur; aldus worden volgende begrippen omschreven.

1. De algemene geologie en haar plaats in de aardwetenschappen 2. De bouw van de aarde als geheel 3. De samenstelling van aardkorst en aardmantel 4. Tijd in de geologie 5. Plooiing en gesteenteformatie 6. Breuken 7. Orogenese en epirogenese 8. Geotektoniek 9. Metamorfose

10. Plutonisme 11. Vulkanisme 12. De klimaten en hun invloed op de exogene processen 13. Verwering en bodemvorming 14. Hellingprocessen (denudatie) 15-. Transport en afzetting van sedimentaire deeltjes 16. Rivieren 17. Het fluviatiel-denudatieve reliëf 18. Meren 19. Veen en kool 20. Ondergronds water 21. Diagenese 22. De geologische werking van de wind 23. De geologische werking van ijs, sneeuwen vorst; de ijstijden 24. De zee I: Water en waterbeweging 25. De zee II: Bodemreliëf 26. De zee lIl: De in zee gevormde afzettingen 27. De zee IV: Kusten 28. Evaporieten 29. Aardolie

142

Bij ieder hoofdstuk is een literatuurlijst gevoegd. Dit bijzonder interessante boek is een nuttig dokwnent voor de veldbodemkundige die dagelijks met de meeste van de behandelde processen gekonfronteerd wordt

C. SYS.

Simulation of nitrogen behaviour in soils

J. BEEK & M.J. FRISSEL

76 p., paperback, 13,5 X 20 cm.

Published by: Centre for agricultural publishing and docwnentation; 6a Duivendaal, P .O. Box 4 - Wageningen (Netherlands).

Price: D fI. 12,50.

This book describes a simulation model for the nitrogen behaviour in a simp Ie soi!. Simple in this context means cultivated, no anaerobic conditions and a high buffer capacity. The model inc1udes microbial decomposition of organic matter, the nitrification of ammoniwn and physical processes such as the movement of water, heat and nitrate in soi!.

The computer programme is written in the language CSMP /360. To profit from this book the reader should have a basic knowledge of a language like FORTRAN, DSL or CSMP. CSMP is a similar language to FORTRAN but is more readable because of its many subroutines. Moreover, CSMP contains a number of mathematical subroutines especially suitable for simulation tech­niques; these subroutines greatly facilitate the treatment of non-linear func­tions and the use of numerical integration methods. In this hook the relevant subroutines are explained when they are used.

The Editor.

Pseudogley & Gley Genèse et utilisation des sols hydromorphes

Comptes rendus des Commissions V et VI de l'Ass. Int. de la Science du Sol 772 p., 268 fig., 168 tab!., 17 X 24 cm. 1973.

Cet ouvrage publie Ie texte intégral des 96 communications présentées à l'occasion de la réunion de la Commission V de l'AJ.S.S. en République Fédé­rale Allemande.

Les communications traitent de la genèse et de l'utilisation des sols hydro­morphes aussi bien en pays tempéré qu'en zone tropicale. Diverses notes sont consacrées aux Planosols et d'autres à l'action de l'hydromorphie en région aride sous conditions salines.

G. SYS.

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SOMMAIRE INHOUD

L. De Leenheer

Etude photométrique des possibilités de drainage et d'aération à la surfaoe du sol après l'hiver 75

J.M. Hétier & E. Jeanroy

Solubilisation différentielle du fer, de la silice et de l'alumine par Ie réactif oxalate-dithionite et la soude diluée . 85

H. Eswaran, G. Stoops & P. De Paepe

A contribution to the study of soil formation on Isla Santa Cruz, Galápagos 100

P.E. Pahaut

Les sols marnolithiques et alluvionnaires des plaines cotières de la presqu'ne du Nord-Ouest de la république d'Haïti (Deuxième part.) 123

Note - Nota 141

Boekbesprekingen - Comptes ren dus 142

D / 1973/ 0.346/ 3

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