.I

i ..

CARIBBEAN FOOD CROPS SOCIETY ..) 10th IVIEETIBTG

Ga Phaine GBtíère ancienne forme en Guyane Pranqaise une bande é t r o i t e d 'environ 1,500 Enz, para l le l -e l e s marécages e t mangroves c a t i e r s au Nord9 e t l e soc le précambrien au Sud. C 'es t un paysage de savanes formé sur un dgpi3Jc de v i e i l l e s barres p r é l i t t o r a l e s (p l e i s tocène ) base de sab le s f ins a rg i l eux , parcouru p a r d e s g a l e r i e s f o r e s t i è r e s humides. Dans ces savanes deux types de s o l s dominent : podzols e t s o l s podzoliques (USDA spodosols) e t s o l s f e r r a l l i t i q u e s for tement désa turés l e s s i v é s [M. SOURDAT 2365)-

l a ca te , e n t r e

~

I (SOURDAT - DELAUNE, 1970. TURENNE J,P, 1967 - 1970) USDA p l i n t h i c o r I . ochr i c tropUdul3) O

DYNAMIQUE DE LA MATIERE 0RGA.NIQUE SOUS VEGETATION DE SAVAJYE, EN GUYANE PRANGAISE

J.-I?L TURENNE Pédologue

OPFICE DE LA RECKERCHE SCIENIIU?IQUE

Centre ORSTOM de CA"E ' ET TECHNIQUE O U T R E a R

97301 CAYENNE

Le cl imat de l a p la ine c b t i è r e présente p l u s i e u r s carac- +&res p a r t i c u l i e r s dont l 'extrgme va r i ab i l i t é des p r é c i p i t a t i o n a g I l e x i s t e n c e d'une sa i son Qcologiquement sèche au s e u i l de 30 mm, de p l u i e s mensuellest ces . ca rac t è re s donnant une saison sèche accusée & d é f i c i t hydrique t r è s marquét Ita x t a t i o n de S U a m , u y montre p a r exemple (J.F* TURENNE 1967) sur m e p é r i o d e de douze ans (1955 - 1966): O 2i 5 m o i s p a r an & pluviom6tr5.e mensuelle i n f é r i e m e B 30 mm,, 1 B 4 mois par ay1 de 30 B 100 mm., e t 5 u t i l i se rons dans c e t t e e'tude les données de l a s ta t ion climatologique de Kourou (2956 - 1965 - moyenne annuel le : 2421 "o de pluies). En ca l cu lan t l l é v a p o t r a n s p i r a t i o n se lon l a formule de S?eman, on peut d é f i n i r pour l 'année 1969 - 1970, un c e r t a i n nombre d;&&nements r e n a - quables : A p a r t i r , d u moment oÙ l a p l u v i o s i t é c ro i s san t6 d v i e n t égale à la m o i t i é de 1;E.T,?. (P = o,? E,p,P,) ( P R m Q u n 1969(17) commence l a s a i s o n hwni.de. Celle-ci , s e poursui-t jusqu'au moment oÙ 1'E0IT~P. devien t supérieure B l a p luvios i té . A p a r t i r , de l à9 s ' i n s t a l l e l a saison post-hxuni.de puis l e saison sèche: L a saison pre%umLde Ta du ~

moment oÙ l a p l u v j o s i t é égale 095 EoT.P, jusqutk I? = E.T.P. (f ig. 1 a ) ,

9 m o i s supérieurs B 100 m. Nous

(1) 6 PWQUZN 3.969, c i t e HUTCHZNSON e t A l t (1959) : évaporation du s o l nuj en début de s a i s o n sèche = 0,33 Eo i SLATYER (1966) en pér iode d'assèchement avec averse e s t c d c u l é habituelLement avec albédo de O,OTg il estime que 1/3 Eo est v o i s i n de 1/2 E,T.P., c a l cu lé avec albédo de 0,25; WRC (1961)- (1953) montre p a r l e s c & l c u l s de son e'tude précipitafiòns mensuelles d6passent 0,5 E+IP.P.

0,30 Eo ; observant que Eo

dans l e s cond i t ions que l e s o l nu r ecm-s t i t ue ses r é se rves Lorsque Les

Nous d is t inguerons donc l e s phases dynamiques :

1 s a b l e s Humidité C O& B "/ap C / N pH Arg: l imon fins Site au champ

Bordelaise 6.6 15.2 16.9 4.9 8.5 11.0 75.7 Matiti 14.3 12.1 .73 16.6 5.2 5.7 14oO 77 - 3 Cornbi 5.0 14.7 e94 15.6 5.1 8.0 7.6 74.3 Coros sony 8.6 11.3 070 16.1 5.1 6.6 7.0 , 69.3

F L. .i . I

- B2 C2 période post-humide. - assèchement P.< E.'J!.P, /.

0 C2 Al s a i s o n sèche - d e s s i c c a t i o n 4 i w + < p f i a * "- ,&3*-

-'A,.,. C< saison pluvieuse

s a b l e s gros s i e r s

l n 0

'* 2 6.0

14.8

- A2 BI s,aison préhumide - re%uuectation P.< E.I.P*

.. B B' saison hurai.de - s a t u r a t i o n P,> EoT.P* 1 2

Ces d i f f é r e n t e s pér iodes appa ra i s sen t pour l a sa i son sèche de l ' année 1969 F ign 1 b , qu i r ep résen te l ' ana lyse p a r pér iodes de 10 jou r s de d i f f é r e n t s éléments c l imat iques, pour l a s t a t ion de Kourou.

- MATERIEL e t J!ETHODES. 1'

L e s ana lyses p o r t e n t sur des échan t i l l ons d 'hdrizon Al ( O - 8 ca.) de s o l s f e r r a l l i t i q u e s sous savanes prélev'e's & i n t e p a l l e s r é g u l i e r s , en f i n de l a de rn iè re décade de chaque mois , Ils sali t r é p a r t i s en 4 s i t e s d i f f é r e n t s (savane Matiti - Savane de Coros3ony - Savane Bordelaise - Savane Combi) à r a i s o n de t r o i s prélèvements par s i t e 1' échLwt i l lon au moment du prélèvement

on d é t e r 9 n e l 'humidité au champ de

Sur l e s é c h m t i l l o n s séchés à l ' a i r : (J.-L. THIAIS 1967) l e carbone e s t dose' p a r l a méthode Walkley e t Black, l ' a z o t e p a r l a méthode Kjeldahl modifiée ; l e s ac ides humiques sont e x t r a i t s p z l e pyrophosphate de sodium 0,l M y ac ides fu lv iques e t humiques sont sépare's pa r l ' a c i d e su l fur ique j le dosage e s t effectue' sur la- matière sèche p a r oxydation au bichromate de potassium. Le$Wcides humiques sont sournis B l ' é l ec t rophorkse (dodep. 7 vol ts /c&)

L ' i n s t a b i l i t é s t r u c t u r a l e e s t mesurée pa r la méthode d é c r i t e p a r HENLN (1970) (dgterminat ion des taux d 'agrégats s t a b l e s , s m s prdtr,aLtement, e t ap rès pré t ra i tements B l l a l c o o l e t au benzène).

Le dégagement du gaz carbonique e s t mesuré par incubat ion s e p t jours B 30° yn ence in te c lose , sur échan t i l l on re'hwnect6. (DOMMERGUES 19 60)

Carac té r i s t i ques d e s sols pre'levés (prélèvement en f i n décembre 1969) 1 ,

Végétat ion : savane haute herbeuse B Schyzachirium.,.e% Trachypogon.

-

I , I

3 c

'g

4oa-t Sept.

- RESULTATS

Ils sont r ep résen té s sur les f i g u r e s 2 e t 3.

L'humidité au Champ de l ' h o r i z o n de su r face appa ra t t comme l i é e , pour l e s phases dynamiques d'assèchement, des s i cca t ion , r&umectation, 8. la d i f f é rence (P lu ie - E.T.P.) calculée sur les d e r n i e r s 10 jours qui ont précédé le prélèvement ( f i g . 2b e t 2c). Les pF moyens en réhumectation son t (va l eu r s dédu i t e s de l a courbe moyenne) pF 4,2 : 2,5 : pF 3 : 4 k

Oct.

pP 2 : 10,5 $ j pl? 1,8 : 1 4 %

du poin t de f l é t r i s semen t , En f i n septembre e t f i n octobre, l e s o l e s t t r è s vois in

Mois

Humidité au au champ $

TOTAL mm:

Pluviométrie mm.

lere décade 2ène I l

3ème 11

I

TOTAL m r

J u i l l e i 19 65

8:65 3,8

45.2 45.0

44:5 49.6

3.15

53; 6 46.1

54.6 --c-

L5413

ODO 22.0

0.5 I---

22.5

I

I O V .

11 , 2c

I

47.5

49.3

3804 ---- 135.4

o .O

1 '5 14.0

-I_-

25.5

Iéc,

8:62

3718

38.7 60.9

L77 14

-.œm-

42.0

30.5

30.5 ---- .O3 .O

Pév.

21.5

38.5

. 40.6

25.3 ---- 104 e 4

77.5 107.0

1686 5 -.-e--

353.0

M a r s

La Matière Organique ( f i g , 3a) exprimée en carbone o/oo commence p a r accuser une l-e'gère b a i s s e dès la première pér iode post-hmide. Ce taux remonte ensu i t e pour a t t e i n d r e p pour la p lupa r t d e s échan t i l l ons un premier m a x i m u m pendant la période de. dess icca t idn , maxjl i lum q u i se main t ien t ou augmente encore légèrement jusqu 'en f i n de pér iode sèche.

Lor s de la. période préhumide on cons ta te une diminution n e t t e d e s teneurs en ma t i è re organique (de ,1394 o/oo 8. 11,4 ,/o,), Oe ¿iermier:. niveau r e s t e égd ou augmente très, lGgèrement e n s u i t e (début de la I

pe'riode humide). 11 a t t e i n d r a un 2eme maximum en f i n de période humide.

' I 4 d

Mois

Humidité au champ 5

=arbone o/oo

Azote o/oo

C/N

2 o/oo

: o/oo

Ac. Humiques

Ac. Fulviques

Pau d'extraction k

Joef. de m i n é r a l i s a h du carbone

C ( c 0 2 L M a t i t i C Total Combí

Bordelaf-se

Ac* Fulviques Ac. Humiques

Acides Humeimmobiles $ des

Acides Humiques

Agrégats(Benzene)$

R é s u l t a t s ana ly t iques - .Valeurs moyennes:

Juil. 19 69

16.52

10 084

76

14.2

1-92

2. 57

41.42

3.3 3. 2 , 6

1.38

36.20 3 %

AoÛ%

8.65

9.74

- 67

14.5

1.85

1.60

35.82

r 2.6 2.2 3.1

O .86

Sept

3 087

12.17

83

14.7

1.85

l e 97

31-38

2.0 1.8 1.9

1.08

!%$erel;lce 'I 52.92 sigr

Oct.

3.15

12.64

.81

15.6

1-62

1.77

26 -81

1.9 1.6 1,8

1.08

Nov.

11.20

13.63

. 88

15.5

~ 1.67

1.92

26 33

1.7 1.8 2.0

1.11

- Déc.

8.62

3.33

081

16.5

1- 79

1.65

25.80

1.7 1-7

2 b 3

0,92

Janv. 19 70

17.51

11.52

78

14.8

1-78

1.93

22e20

1 m 8 1.8 2.2

1.11

FéV.

21.58

12.17

-82

14.8

1-65

1.66

27.19

1.8 1-5 1.9

1.02

24.31 17.51 17.86 18.76 -l.-LL 18 ,, 61 16.27

iars

11.69

.2.82

.80

.6.0

1.59

1.55

!4.49

1 .6 2.0 1.9

44-12

13 90

- f i g LfAzotL : E-&$ les v a r i a t i o n s du taux de matière organique, sauf en

h-éhumectation, début de la période humide) o h il déc ro f t légèrement

Acides Pulviques : Ils s o n t présents en q u a n t i t é élevée en début . de pér iode post-humide, Leurs minima correspondent aux t eneur s les

plus é levées en C T o t a l (décembre) e t au début du l e s s ivage p a r l e s p l u i e s en f i n de pér iode post-humi.de,

Acides Humiques : ( f i g . 3b.) : Les ac ides humiques immobiles ?i

l ' é l ec t rophorèse augmentent durant L a pér iode post-humide. Ils diminuent lorsque l a degw&ccation du p r o f i l s 'accentue sur les échan- t i l lons. Une p l u i e en 3 - de f a i r e p a s s e r le taux d 'humidi té au champ de 3 à 11 $ n 'a apparemment

alors que le tam de C augmente (déminéra l i sa t ion de N):

décade de Novembre, q u i a pour e f f e t

Organic ma!!er tbtal carbon%o

.[ O - 8 c m depth) Fig 3 a. ORGANIC MATTER

. -

JULY AUGUST S E P T E M B E R OCTOBER NOVEMBER DECEMBER JAtdUAW FEBRUARY MARCH

4969 1970 sMa!it¡

J - A - s j U N D J F M

agrdgatos d-STRUCT URAL STABILITY

Pretreated e_ alc001 - benzene --__ a i r

J A S O N D J F M

x

Q- SOIL MOISTURE

rc

' J U L Y AUGUST SEPTEMBER OCTOBER NOVEMBER DECEMBER JANUARY FEBRUpay MARCH I969 1970

t I

5

qu'un e f f e t très f a i b l e , s u r l e taux d'acides humiques immobiles: Mais il e s t important de cons t a t e r que s u r l e m o i s suivant (décembre) l e l é g e r assèchement qui se manifeste s e t r a d u i t p a r une remontée du taux d'humus immobile : moins que le niveau d'huznldit6 a t te int , c 'est l e s e n s de l a v a r i a t i o n de c e t t e humidité (réhwnectation s u i v i e - ' d'assèchement) qui p a r a f t i c i i n t e r v e n i r sur l e s t eneur s en ac ides immobiles j ce phénomène de r é a c t i o n aux variations du m i l i e u e s t remarquable.

. -

P a r a i l l e u r s pour une meme humidité au chmip., suivant que l'on 3e place eil période de réhumectatiop ou drass&chemento l e niveay d " x i d e s immobiles e s t d i f f é r e n t t W$i en,accusant Une dépolymérisation, 21 r e s t e élevé en re%-umectationo Ce phénomhne de remanence es% remarquable p a r l l i n e r t i e aux variations du mi l i eu q u ' i l représente .

Lorsque les pér iodes préhumide e t humide appara issent , le taux d 'ac ides humiques immobiles diminue, On met en évidence se lon les variations cl imat iques d e s l phases de polymérisat ion e t de dépoly- mér isa t ion des ac ides humiquesr

F rac t ion Non E x t r a i t e au Pyrophosphate de N a e Cet te f r a c t i o n e s t en f a i t de n a t u r e complexe. L a f r a c t i o n non e x t r a i t e p a r les réact i fs a l c a l i n s peut conten i r (YERRAUD 1970) une p a r t de composés humiques fortement polymérisés e t 12.6s &-&;roftemen% à l a matière minérale ( h m b e surévoluée) une pa r t donnée p a r l l inso lubi l i sa t ion d i r e c t e de d é b r i s végétaux après t ransformat ions p l u s ou moins poussées? une part de ma t i è re organique I f l f rafchelf emprisonnée p a r l a mat iè re mkp&a&a~ (humine sequestrée) . Au maximum de mat iè re organique de 13?3 o/oo oorrespond le m a x i m m de f r a c t i o n non e x t r a i t e

I

B a r i a t i o n e n t r e deux états d 'humidi té au champ de l a composition en pourcentage de l a ma-t;ière organiquec

organique r Acides fu lv iques - Acides humiques mobiles - Acides humiques imGobilcs - Frac t ion non e x t r a i t e "1. quc nous considérons dans c e t t e première approche come al lant d-as l e sens d'une poly-&- r i sa t ion cro issante , La r é p a r t i t i o n de ces f r a c t i o n s en % de carbone t o t a l e t l e u r s variations permettent de montrer des phases dyn,miques de la matière organique s o m i s e & d e s v a r i a t i o n s cl imat iques, présen- tant des d i f f é rences s i g n i f i c a t i v e s quant aux valcurs moyennes.

A p a r t i r du schéma élémentaire du par tage de l a ma t i è re

VARIATION DE LA COMPOSITIOI!T % DE LA MATIERE ORGANIQUE.

#

Jaq ' e r I?&. Nars l%.l

Jui-1 t Août Sept. Oct, Nov. Déc. i9s9 .

MOAS

75d 49 Ac. Hum. Im, 6,29 2 9.19 8.11 6918 5-94 6.75 7.10 6 , lO 5;42

AC, Hum. Mob, 11.14 9-92 2 "e32 6i73 G e 5 3 6.56 % e 4 1 7-38 6.91

, -. Non Extrait 2 64-47 67-83 73F24 73.81 74.41 67.41 72.84

Ac. Fulviques 23.95 2 16.40 16.70 13.90 13,70 12,28 17,07 13.66 12.16 Humidité au J6.52 8.67 3.87 3.p 11.20 .8,62 . 17-53 21.B 21.69 Champ - - . I

2 différence significative entre les deux valeurs.

6

La part des différentes fractions varie suivant la saison (fig. 4) et en considérant l e s valeurs moyennes, on peut situer deux grands moments çlimatique SE

- En période post-humide : Une diminution significative de la part des acides fulviques, une diminution de la part des acides humiques mobiles 8. 1' électrophorbse, et lorsque l'assèchement s'accentue (dessiccation) (septembre, octobre) alors que l'on note l'augnentation significative du taux d'hur;line. Ces variations s'accompagn?nt d'une hausse du tam du carbone de 10,8 à 12,6 o/oo et 13,6 o/oo.

une diminution du taux d'acides hwjliques immobiles,

k En période prelnumide : Une diminution significative de la part non extraite au pyrophosphate, donnant une augmentation significative dgs '

acides humiques mobilcs B llélectrophorèse, et des acides fulviques. Ces YariatioFs s'accompagnent d'une baisse du taux de Carbone ( U 2 3 O/OO à 11,5 0 / 0 0 ) .

On met en évidence l e s possibilit4s de passage au cours des phénomènes de polymérisation et; de dépolymérisation entre les diff 6- rentes fractions formant la matière organique.

Coefficient de minéralisation du carbone (fig. 3 C) : le rapport entre le carbone du gaz carbonique dégagé en sept jours par 100 grsD de terre réhumectée tillon, montre un cpfficient de minéralisation élevé en début de période post-humide, Ce coefficient d6croît jusqu'en fin de période post-humide et la reprise du dégagement du gaz carbonique accuse un certain retard p&r rapport à la période prehu.n&de. Ce n'est qu'une fois la période humide installée qu'il semble augnenter & nouveau.

(24 $I d'humidité en moyenne) et le carbone total. de 1'6cha.n~

- _ . Le coefficient de minéralisation de carbone très élevé constaté en début de période d'assèchement explique que malgré la polymérisation significative des composants de la ma;tière organique on observe une t r è s légère baisse du taux de carbone.

Par l a suite ce coefficient deven,znt minimup, la polymérisation est totale et le taux de matière organique augmente, Les échantillons B o r d e l a i s e ont un coefficient de min6ralisation du carpone qui s'élève en Décembre (baisse de la teneur en matière organique).

La Stabilité Structurale

d'agrégats stables? montre un taux d'agrégats mmirfium au moment oÙ l e taux d'acide humique gr$s est c'levé, (septembre),et minimum au moment (mars) .oÙ ce taux atteint un minimum. La relation observée (J.P.TURE"E 1965) entre acides immobiles à 1' élec$rophorèse et l'indice 'id 'instabili- té structurale de HENIN est ici vérifiée au niveau des agréeats st.ables après prétraitement au benzene. =

(fig: 3 d i )

Cette stabilité structurale mesurée 8. partir du pourcentage

,

.

$ agrégat (benzene) = 30,08 -k 2:579 acides immdbiles 'à l'elcctrophorkse n 5: 118 (I? e 8. 0,Ol). . 1

- DISCUSSION EI! COJTCLUSION

A p a r t i r de l * a n a l y s e du c l imat de la p l a i n e c 8 t i è r e de Guyme Françaiset il a p p a r a f t poss ib l e de d é f i n i r un c e r t a i n nombre de phases dpimiiques d ' évolut ion de l a matière organique. L',analyse du c l imat pay décades p a r a î t convenir i c i pour p r é c i s e r l a période cl imat ique ininhiun qui peut marquer l ' é v o l u t i o n du sol en savane.

Nous nlavons conside'ré i c i que Xes moyennes d e s prélèvements mensuels e t une ,analyse complète devra sépa re r les s i t e s de prélèvement e t ne l e s comp,ver e n t r e eux qu'A p a r t i r de v a l e u r s d fh&di t6 au chcamp ident iques ou vo i s ines , d é f i n i s s a n t des moments dynamiques qui ne coïnc ident pas forcé!zent le meme mois pour qua t re s i t e s d i f f é r e n t s , I1 en e s t de meme pour les niveaux de matière organique qui v a r i e n t s u i v a n t les s i t e s .

L a d é f i n i t i o n des pér iodes post-humides, sèchesp pre%umides, humides, e s t un f p c t e u r important de l a connaissance du s o l e t de ses p o t e n t i a l i t é s , A l a l i m i t e ? on ne p o u r r a i t accep te r d,ms des cond i t ions t r o p i c a l e s , en végé ta t ion de savanes que d e s teneurs en ma t i è re s orgmiques accompagnées de I n va leu r de l t h u m i d i t é au c h a p au moment du pr816vcment e t de l a comparaison de c e t t e v a l e u r aux v a l e u r s de l t h u m i d i t é au ehCup des m o i s précédents e t suivan-tsc

La f u g a c i t é des formes polymérisées ou dépolymérisées de l a mat iè re orgmique e s t c a r a c t é r i s t i q u e des horizons de s o l s souMis des v a r i a t i o n s importantes des condi t ions c l imat iquesg t e l l e s que c e l l e s observées i c i e , Il f a u t t e n i r compte de c e t t e f u g a c i t é dès lors q u ' i l sragit de r e c o n s t i t u e r un s tock ?e mat ière organique ou ,de soumettre le sol. & des pér iodes d'assèchement e t de re2"ectat ion.

Bien que d i f f e ' r en t s s u r l e pl,an des t e n e u r s en carbone o/oo

é t u d í é s tendent tous vers une dynamique ident ique. sur l ' m p l i t u d e e t l a da te des variat ions de l r h m i i d i t é au chmp, les horizons A

Nous montrons i c i comment la matière organique r é a g i t t r è s rapideimnt aux v a r i a t i o n s du m i l i e u : l e s c t i f f é ren t s f a c t e u r s du cl imat g u y a m i s appl iqués & un matériau homogène mènent A d e s processus biologiques e t physico-chimiques, qu i a g i s s e n t rapidement sur la quanti- t é , l a q u a l i t é e t les p r o p r i é t é s , d e s composés humiques. Il apparaf t a t h e qu'A c8 té d e s v a l e u r s de l ' hwnid i t é au chLupp c ' e s t l e sens de l a v a r i a t i o n (augmntnt ion ou diminution) en meme temps que l a va leu r absolue de l r h u m i d i t é au chLmp gui déclenche des phénomènes de polymé- r isat ion e t de dépolynérisat ion.

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