Evolution des sols de bas fonds au nord-est de la Thailande. Etude des interactions entre sodisation et ferrolyse

• Auteur / Autrice : Atinut Saejiew
• Direction : Pascal Boivin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du sol
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : École nationale supérieure agronomique (Montpellier ; 1960-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Floculation

Argile

Salinisation

Sols -- Salinité

Sols -- Dégradation

Mots clés libres

Ferrolyse

Sodisation

Résumé

L'extension d'une salinité chlorurée sodique en bas de topographie au Nord-est de la Thai1ande est un des problèmes importants pour les agriculteurs et une inquiétude pour les pouvoirs publics. Cette salinisation sodique met en danger l'agriculture et l'environnement, et dégrade les sols. Ces sols ont toujours été peu fertiles, sableux et hydromorphes, ce qui a été expliqué par le processus de ferrolyse. La salinisation et la ferrolyse, semblent les deux pédogenèses importantes pour l'évolution des sols des bas fonds. La première est une voie saline alcaline. La seconde est une voie acide. L'objectif de ce travail, est de mieux connaître l'interaction entre la sodisation et la ferrolyse, et particulièrement le rôle du sodium et du fer ferreux sur les argiles. Cette étude est menée sur une séquence de sols de rizière du bassin versant de Phra Yun au Nord-est de la Thaïlande. La recherche a été réalisée en trois étapes. La première étape est l'étude du comportement de floculation - dispersion des argiles dans des solutions sodiques et ferreuses au laboratoire. La deuxième étape est une caractérisation de l'évolution de la solution du sol in situ, au cours de la culture du riz en saison des pluies. La troisième étape est la description et l'analyse des sols de la séquence. Enfin, ces différents résultats sont confrontés et des conclusions en sont tirées. Les résultats des expériences de floculation montrent que l'effet du fer ferreux sur la floculation des argiles est identique à celui du calcium. Une concentration de 0. 67 mmol L-1 de fer ferreux suffit pour floculer les argiles quels que soient les autres cations présents. Cette concentration est fréquemment atteinte dans les sols de rizière. Le fer ferreux peut donc jouer un rôle efficace de floculant des argiles en milieu sodique. Seules les kaolinites bien cristallisées ne sont jamais dispersées. Le suivi de la solution des sols in situ montre que les argiles autre que la kaolinite bien cristallisée sont dispersées en haut de séquence et dans les horizons supérieurs des sols non rizicultivés. Les horizons médians et inférieurs restent salés ce qui permet de floculer les argiles. Les horizons supérieurs des rizières cultivées sont lessivés par la riziculture, ce qui devrait permettre la dispersion des argiles, mais généralement la molarité en fer ferreux est suffisante pour éviter la dispersion. En favorisant le lessivage et la dissolution des oxydes par réduction, la riziculture favorise a priori la réalisation de la première étape de la ferrolyse. La description des profils de sols et l'observation des circulations d'eau en saison des pluies montre un gradient textural d'amont en aval, et vertical dans les profils. Tous les profils présentent un contraste textural entre un horizon de surface très sableux et les suivants. Les profils sont plus argileux et compacts d'amont en aval. Des figures de migration d'argile sont observables dans tous les horizons. L'analyse des sols et des argiles montre une proportion étonnamment élevée de minéraux 2 : 1 pour le climat tropical de mousson de la région. La fraction argileuse est de petite taille et de grande réactivité. Les particules sont plus fines d'amont en aval, et de plus grande réactivité, la smectite devenant le type minéralogique dominant. Aucun des caractères de la ferrolyse n'apparaît. En revanche, la migration des argiles et des limons est évidente. La phase analytique permet de conclure sur la genèse des sols étudiés, qui peut être expliquée par la dispersion et le transport des particules en suspension. Ces deux mécanismes sont contrôlés par les concentrations en sodium et en fer ferreux de la solution des sols, sur lesquelles la riziculture exerce une forte influence

Soil salinity extension in Northeast of Thailand is a huge problem for the farmers and the Thai authorities. It endangers both the agriculture and the environment, and is cause to almost irreversible. Soil degradation. Low fertility sandy soils were however reported long time before the salinity started to spread, and explained by the ferrolysis process. Both salinization and ferrolysis seem to be the important soil genesis processes forming the lowland soils. The first process leads to alkaline soils, whilst the second leads to acid soils. This study therefore focuses on the interactions between the two processes, namely sodication and ferrolysis, and particularly on the role of sodium and ferrous iron on clay weathering. It is driven in a paddy soil sequence in Phra Yun basin, Northeast of Thailand. This work was carried out in three steps. The first step is the study of clay tlocculationdispersion behaviour in sodium and ferrous iron electrolytes in the laboratory. The second step is the in situ characterization of the soil solution compositions, during rice cropping and rainy season. The third step is the description and analysis of the soil sequence. Finally, these different results are compared and conclusions are taken. The results show that the effect of ferrous iron on the tlocculation of clay is quite identical to calcium. The flocculated clays are well-crystallized kaolinite and dispersed clay is smectite and disordered or small kaolinite. A maximum ferrous iron concentration of 0. 67 mmol L-1 is necessary to flocculate the clays whatever the other cations in the electrolyte. Such a concentration is currently reached in rice-cropped soil solution, thus suggesting that rice cropping may prevent clays to disperse. The field soil solution monitoring shows that ferrous iron concentration increase upon reductive dissolution of oxides during rainy season, and other cations are leached due to heavy rainfalls and tlooding in rice fields. Both reductive dissolution and salt leaching are enhanced by rice cropping. The clays are likely to disperse in the non cropped and non saline profiles or leached surface horizons, and to flocculate in saline deep horizons or rice-cropped and reduced surface horizons. Thus rice cropping is likely to both enhance the conditions for the fust step of ferrolysis, and balance the dispersive effect of sodium by increasing the ferrous iron content of the soil solution. The description of the soil sequence shows that the soil clay and silt content increase from top to bottom of sequence and profiles. Many clay dispersion and clay precipitation features, such as clay cutans, appear in the horizons. Clays seem to mostly accumulate in the medium, compact horizons of the bottom part of the sequence. The soil and clay analyses agree with these observations. The mean particle size continuously decreases with depth and topography. Conversely, the reactivity of the clay increases, smectite being the major clay type down the sequence. All results agree to show that ferrolysis has a limited effect in forming these soils, though they belong to soil series that are typically considered as ferrolysed. The role of ferrolysis might thus be overestimated is assessed oruy by hydromorphic conditions and profiles wit low CEC and contrasting textures. The soils of the sequence form by clay and silt translocation, which is mostly controlled by sodium and ferrous iron content in the soil solution. Rice cropping has thus a great impact on soil forming