Impact de la fertilisation potassique sur le lessivage du potassium

Impact de la fertilisation potassique sur le lessivage du potassium sous culture de pomme de terre

Mémoire

Chaima Nechi

Maîtrise en sols et environnement Maître ès sciences (M.Sc.)

Québec, Canada

© Chaima Nechi, 2016

Impact de la fertilisation potassique sur le lessivage du potassium sous culture de pomme de terre

Mémoire

Chaima Nechi

Sous la direction de :

Léon-Étienne Parent, directeur de recherche

Athyna Cambouris, codirectrice de recherche

III

Résumé Le potassium (K), le calcium (Ca) et le magnésium (Mg) sont en compétition pour saturer

la CEC du sol. Le lessivage du K a été peu documenté. Cette étude porte sur l'effet de la

fertilisation potassique sur le lessivage du K en lien avec celui du Ca et du Mg sous culture

de pomme de terre en sols sableux.

De 2012 à 2014, deux sites par année étaient établis sur des sols de texture sable loameux

près de la ville de Québec. Les séries de sols étaient Morin, Orléans et Saint-Nicolas.

Chaque site comprenait huit traitements potassiques constitués d’une combinaison de doses

et de sources de KCl et de Sul-Po-Mag répétées trois fois. En 2012, le K fut appliqué à

quatre doses (0, 70, 140 et 210 kg K2O ha-1). En 2013 et 2014, une dose de plus de K fut

ajoutée (105 kg K2O ha-1) ainsi que trois doses de calcium (15, 125, 250 kg Ca ha-1)

appliquées sous forme de CaSO4. L’échantillonnage de la solution du sol dans des

lysimètres à succion a eu lieu toutes les deux semaines de la plantation à la récolte. Les

concentrations en K (SSK), Ca (SSCa) et Mg (SSMg) furent dosées dans la solution du sol.

De 2012 à 2014, l’ajout de fertilisants potassiques n’a pas influencé significativement la

SSK sauf à des dates précises. La perte du K était plus élevée au début de la saison de

culture, ensuite elle diminuait progressivement mais augmentait à la sénescence de la

plante. Pour les sites en 2013 et 2014, la SSCa et la SSMg, étaient significativement

influencées par les traitements de K et la date d'échantillonnage. La dose de K n’a

généralement pas eu d’impact sur le lessivage du K en sol sableux mais a augmenté le

lessivage de SSCa et de SSMg.

IV

Abstract Quantification of nutrient movement from agricultural soils is important for both fertilizer

and environmental management. This study evaluated the impact of potassium (K)

fertilization on K leaching in relation to calcium (Ca) and magnesium (Mg) leaching under

potato crop in sandy soils.

From 2012 to 2014, two sites per year were established on loamy-sand textured soils near

Quebec City. Soil series were Morin, Orleans and Saint-Nicolas. Each site included eight K

treatments as a combination of rates and sources of KCl and Sul-Po-Mag with three

replications. In 2012, the K was applied at four rates (0, 70, 140 and 210 kg K2O ha-1). In

2013 and 2014, another K rate was added (105 kg K2O ha-1) as well as three rates of

calcium (15, 125, 250 kg Ca ha-1) applied as CaSO4. The soil solution was sampled

biweekly from planting to harvest using suction lysimeters and the concentrations of K

(SSK), Ca (SSCa) and Mg (SSMg) in the soil solution were measured.

From 2012 to 2014, adding K fertilizers did not significantly influence the SSK except on

specific dates. K leaching was higher at the beginning of the growing season, then it

gradually decreased but increased at the end of the growing season until plant reached

senescence stage. For all the sites, SSCa and SSMg were significantly influenced by the K

treatments and the sampling period. The rate of K generally had no impact on the leaching

of K in sandy soils but increased SSCa and SSMg leaching.

V

Table des matières

Résumé ................................................................................................................................. III Abstract ................................................................................................................................. IV Table des matières ................................................................................................................. V Liste des tableaux ............................................................................................................... VII Liste des figures ................................................................................................................. VIII Dédicaces .............................................................................................................................. IX Remerciements ...................................................................................................................... X Introduction ............................................................................................................................ 1 Chapitre 1 : Revue de littérature ............................................................................................. 3

1.1 Rôles du potassium et symptômes de carence sur les plantes ...................................... 3 1.2 Rôles du potassium et symptômes de carence chez la pomme de terre ........................ 4 1.3 Formes de potassium dans le sol ................................................................................... 5

1.3.1 Potassium structurel des minéraux primaires ......................................................... 6 1.3.2 Potassium fixé ou non échangeable ....................................................................... 6 1.3.3 Potassium échangeable ........................................................................................... 6 1.3.4 Potassium dans la solution du sol ........................................................................... 7 1.3.5 Dynamique du potassium dans le sol ..................................................................... 7

1.4. Facteurs qui influencent le lessivage du potassium dans le sol ................................... 8 1.4.1 Définition du lessivage ........................................................................................... 8 1.4.2 Type du sol ............................................................................................................. 8 1.4.3 Pluviométrie ........................................................................................................... 9 1.4.4 pH du sol ................................................................................................................ 9 1.4.5 Ions accompagnateurs .......................................................................................... 10

Chapitre 2 : Matériel et méthodes......................................................................................... 11 2.1 Sites expérimentaux .................................................................................................... 11 2.2 Matériel végétal .......................................................................................................... 11 2.3 Conditions pédoclimatiques ........................................................................................ 11

2.3.1 Caractérisation pédologique et physico-chimique des sols des sites expérimentaux ............................................................................................................... 11 2.3.2 Conductivité hydraulique à saturation : Ksat ......................................................... 13 2.3.3 Conditions climatiques ......................................................................................... 13

2.4 Protocole expérimental ............................................................................................... 14 2.4.1 Lysimètres à succion (Soil Water Samplers)........................................................ 18

2.5 Conduite culturale ....................................................................................................... 19 2.6 Bilans partiels du potassium ....................................................................................... 19 2.7 Analyse statistique ...................................................................................................... 19

Chapitre 3 : Résultats et discussion ...................................................................................... 21 3.1 Conductivité hydraulique à saturation : Ksat .............................................................. 21 3.2 Conditions climatiques ............................................................................................... 21 3.3 Comparaison globale entre les Sols des sites expérimentaux selon leur Classification Canadienne ........................................................................................................................ 22 3.4 Année 2012 ................................................................................................................. 22 3.5 Année 2013 ................................................................................................................. 27 3.6 Année 2014 ................................................................................................................. 30 3.7 Bilans partiels du potassium ....................................................................................... 35

VI

3.7.1 Année 2012 .......................................................................................................... 35 3.7.2 Année 2013 .......................................................................................................... 37

Conclusion ............................................................................................................................ 39 Références bibliographiques................................................................................................. 40

VII

Liste des tableaux

Tableau 1 : Caractéristiques texturales des sols en 2012, 2013 et 2014 ............................... 12 Tableau 2 : Propriétés chimiques des sols des différents sites en 2012, 2013 et 2014......... 13 Tableau 3: Traitements de fertilisation potassique effectués en 2012 .................................. 14 Tableau 4 : Traitements des années 2013 et 2014 ................................................................ 15 Tableau 5 : Dates des récoltes de la solution du sol de 2012 à 2014.................................... 17 Tableau 6 : Dates de plantation et de récolte en 2012, 2013 et 2014 ................................... 19 Tableau 7 : Conductivité hydraulique à saturation (Ksat) pour les sites expérimentaux de 2012 à 2014 par profondeur ................................................................................................. 21 Tableau 8 : Tableau comparatif entre les caractéristiques physico-chimiques des podzols humo-ferriques orthiques (PHF.O) et les brunisols dystriques éluviés (BDY.E). .............. 22 Tableau 9 : Bilan partiel du K au site du Grand Capsa en 2012 à 0-40 cm ......................... 36 Tableau 10 : Bilan partiel du K au site de Pont-Rouge en 2012 à 0-40 cm ......................... 36 Tableau 11 : Bilan partiel du K au site de Pont-Rouge en 2013 à 0-20 cm ......................... 37 Tableau 12 : Bilan partiel du K au site de Beaumont en 2013 à 0-20 cm ............................ 38

VIII

Liste des figures

Figure 1 : Symptômes de carence en K chez la PDT (University of Idaho, 2014) ................ 5 Figure 2 : Les diverses formes de K dans le sol et les processus chimiques impliqués dans la dynamique de K dans le sol (adaptée de Hinsinger, 2006)................................................ 8 Figure 3 : Lysimètre à succion modifié (crédit photo : Chaima Nechi) ............................... 18 Figure 4 : Lessivage du K au cours de la saison de culture en 2012 a) Précipitations cumulatives par date, b) Lessivage du K au Grand Capsa et à Pont-Rouge. (Les moyennes avec les mêmes lettres ne sont pas significativement différentes à p = 0,05). ..................... 23 Figure 5 : Effet des traitements sur le lessivage du K dans un sol de la série Morin à Pont-Rouge en 2012 à a) 9 JAP, b) 63 JAP, c) 77 JAP et d) 93 JAP. (Les moyennes avec les mêmes lettres ne sont pas significativement différentes à p = 0,05. Traitements : K0 : 0 kg K2O ha-1; K70 : 70 kg K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag; K70* : 70 kg K2O ha-

1 dont 50 % KCl et 50 % Sul-Po-Mag; K70** : 70 kg K2O ha-1 dont 25 % KCl 75 % Sul-Po-Mag; K140 : 140 kg K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag; K140* : 140 kg K2O ha-1 dont 50 % KCl et 50 % Sul-Po-Mag; K140** : 140 kg K2O ha-1 dont 25 % KCl et 75 % Sul-Po-Mag : K210* : 210 K2O ha-1 dont 50 % KCl et 50 % Sul-Po-Mag). ................... 25 Figure 6 : Lessivage du K, Ca et Mg au cours de la saison de culture en 2013 a) Précipitations cumulatives par date, b) Lessivage du K à Pont-Rouge et à Beamont, c) Lessivage du Ca à Pont-Rouge et à Beamont, d) Lessivage du Mg à Pont-Rouge et à Beaumont. (Les moyennes avec les mêmes lettres ne sont pas significativement différentes à p = 0,05). ............................................................................................................................ 28 Figure 7 : Lessivage du K, Ca et Mg au cours de la saison de culture en 2014 a) Précipitations cumulatives par date, b) Lessivage du K à Beaumont et à Pont-Rouge; c) Lessivage du Ca à Beaumont et à Pont-Rouge; d) Lessivage du Mg à Beaumont et à Pont-Rouge. (Les moyennes avec les mêmes lettres ne sont pas significativement différentes à p = 0,05). .................................................................................................................................. 33 Figure 8 : Effet des traitements sur le lessivage en 2014 du a) K à Pont-Rouge à 29 JAP; b) Ca à Beaumont; c) Mg à Pont-Rouge. (Les moyennes avec les mêmes lettres ne sont pas significativement différentes à p = 0,05. Traitements : K0 : 0 kg K2O ha-1; K70 : 70 kg K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1; K105 : 105 kg K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1; K140 : 140 kg K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1; K140* : 140 kg K2O ha-1 dont 50 % KCl et 50 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1; K140** : 140 kg K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag + 125 kg Ca ha-1; K140*** : 140 kg K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag + 250 kg Ca ha-1; K 210* : 210 K2O ha-1 dont 75 % KCl et 25 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1). ........... 34

IX

Dédicaces

A moi-même.

Aux gens que j'aime et qui m'aiment :

Mes parents, Lazhar et Faten, mon soutien moral et financier. Vous êtes mes trésors les plus précieux. Que Dieu vous bénisse.

Mon mari Amine, l'homme de ma vie : enfin la maîtrise est finie, on peut respirer :)

"In the depth of winter I finally learned that within me there was an invincible summer". Albert Camus

X

Remerciements

Je tiens tout d'abord à remercier Dieu le tout puissant qui a m'a donné la force et m'a guidé tout le long de mon chemin.

Je tiens à exprimer mon respect et ma reconnaissance les plus profonds à : Athyna Cambouris, ma co-directrice de recherche, qui m'a supervisé au Centre de

Recherche et de Développement de Québec, Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) pour la confiance qu'elle m'a accordée depuis mon premier stage au sein de son équipe en 2012, pour son encadrement, sa bienveillance et surtout sa patience. Athyna est le modèle du superviseur parfait qui oriente ses étudiants sans mettre de pression, toujours à l'écoute et compréhensive de toutes les situations. Un grand merci, Athyna et quel privilège pour un étudiant de t'avoir comme superviseur.

Léon-Etienne Parent, mon directeur de recherche pour son orientation, ses conseils aussi pertinents, sa disponibilité et son partage de savoir. Léon, vous êtes un vrai passionné par votre travail ; une inspiration. Merci du fond du cœur.

Noura Ziadi, chercheure au Centre de Recherche et de Développement de Québec (AAC), pour sa disponibilité, son soutien moral et ses encouragements. Infatigable, elle est toujours à notre écoute. Noura, vous êtes un ange. Merci.

Toute l'équipe de pédologie et d'agriculture de précision d'AAC, Isabelle Perron pour son aide précieuse, Mario Deschênes, Claude Lévesque et André Martin pour leur humour "unique", leurs aimables sourires et bien sûr pour la coopération professionnelle.

Toute l'équipe des sols sous la direction de Léon-Etienne, spécialement Nicolas Samson, pour ses remarques et ses conseils pertinents et aussi précieux.

Ce projet a reçu un appui financier partiel d’Agriculture et Agroalimentaire Canada, du Centre SEVE, du Conseil de Recherche en Sciences Naturelles et en Génie du Canada (CRDPJ 385199 09) et des partenaires industriels suivants : Patates Dolbec Inc., Groupe Gosselin FG Inc., Agriparmentier Inc., Prochamps Inc. et Ferme Daniel Bolduc et Fils Inc.

Merci

1

Introduction

La pomme de terre (PDT) est la quatrième culture vivrière dans le monde, après le maïs

(Zea mays), le blé (Triticum aestivum) et le riz (Oryza sativa) (Agriculture et

Agroalimentaire Canada et Centre pour la lutte antiparasitaire, 2005), avec une production

mondiale de 324,3 millions de tonnes en 2010 (AAC, 2012). Au Canada, la pomme de terre

est le légume le plus cultivé, représentant 32 % de toutes les recettes monétaires agricoles

(RMA) générées par la production de légumes et 18 % de toutes les RMA tirées de

l’horticulture au Canada, soit 972 millions de dollars pendant l’année civile 2010. Les

principales provinces productrices sont l’Île-du-Prince-Édouard (24 %), le Manitoba

(20 %), le Nouveau-Brunswick (14 %), l’Alberta (14 %), le Québec (12 %) et l’Ontario

(11 %). La superficie canadienne récoltée en PDT fut de 138 813 hectares en 2010, avec un

rendement moyen de 31,65 t ha-1 (AAC, 2012).

La population mondiale est passée de 3 milliards en 1959 à 6 milliards en 1999 et va

atteindre 9 milliards en 2050 (United States Census Bureau, 2013). Selon la FAO (2011), le

monde a des réserves de terre considérables qui pourraient en théorie être converties en

terres arables. Toutefois, ceci ne peut être réalisé que dans une mesure plutôt limitée.

D'autre part, la consommation des aliments par capita est en croissance rapide surtout dans

les pays en développement (Europe de l'Est, Asie, Amérique Latine). Afin de pouvoir faire

face à ces défis, il a fallu intensifier la production agricole. Ainsi, les producteurs ont de

plus en plus tendance à appliquer des fertilisants minéraux, principalement l'azote (N), le

phosphore (P) et le potassium (K).

Le potassium (K), est un élément nutritif essentiel pour la vie et pour toutes les cultures en

général (Fageria, 2009). La pomme de terre, en particulier, est une culture exigeante en K

(Bansal et Trehan, 2011). En effet, il joue un rôle fondamental dans la translocation des

sucres et la synthèse de l'amidon (Kumar et al., 2007). Les paramètres de qualité du

tubercule (poids spécifique, couleur de la peau, incidence des troubles physiologiques) sont

aussi affectés par le potassium (Panique et al., 1997). D’autre part, le K joue un rôle

fondamental dans le développement de la plante, la vigueur de la culture et la résistance à la

sécheresse, au gel et aux maladies (Bansal et Trehan, 2011). Dans le cas d'une carence

2

aiguë, les pourtours des feuilles peuvent sécher, causant la mort prématurée de la plante

(Mengel, 2010).

Le K est abondant dans la croûte terrestre et présent dans la majorité des sols. Mais les

formes de K disponibles aux plantes sont souvent déficientes dans les sols. D’où

l’importance de l’application des engrais potassiques (Fageria, 2009). L'efficacité des

engrais potassiques ne dépasse pas 50-60 % dans la culture de la pomme de terre (Bansal et

Trehan, 2011).

Suite à l’augmentation des prix de fertilisants, particulièrement celui du K, en parallèle

avec le prix des carburants (AAC, 2013), l'optimisation de la fertilisation potassique

devient d'une importance cruciale. Cependant, il y a peu d’information sur les pertes du K

par lessivage puisqu'il ne cause pas de problème environnemental (Alfraro et al., 2004). Les

pertes de K par lessivage sont souvent étudiées en lien avec celles du Ca et du Mg (Jurgens-

Gschwind et Jung, 1979).

Conséquemment, cette expérimentation porte sur l’évaluation de l’impact de différentes

doses de fertilisants potassiques sur le lessivage intra-saisonnier du K sous culture de

pomme de terre. Le K lessivé est recueilli dans la solution du sol prélevée à 60 cm de

profondeur à l’aide de lysimètres à succion. Ceci est dans le but d'améliorer la

compréhension du lessivage du K afin de permettre l'amélioration de sa gestion.

L’hypothèse de recherche de ce projet était : l’ajout des fertilisants potassiques à doses

croissantes cause une perte significative du K par lessivage.

Les objectifs spécifiques de la recherche étaient de :

Mesurer l'impact de la dose de potassium sur le lessivage du K.

Suivre et établir l'évolution temporelle du lessivage du K.

Suivre et établir l'évolution temporelle du lessivage du Ca et du Mg.

Établir des bilans partiels du K.

3

Chapitre 1 : Revue de littérature

1.1 Rôles du potassium et symptômes de carence sur les plantes

Le potassium (K) est un élément essentiel pour tout être vivant. Il est abondant dans la

nature et existe en quantités considérables et plus élevées que l'azote (N) et le phosphore

(P) dans la majorité des sols; la croûte terrestre contient environ 1,9 % de potassium et 0,11

% de phosphore (Fageria, 2009; Power et Prasad, 1997).

Il a été démontré sur des cultures hors sol dans des substrats ou des solutions nutritives sans

K, que la croissance et le développement des plantes étaient entravés en absence de K. En

effet, aussitôt que les réserves en potassium de la plante sont épuisées, elle dépérit. Ceci

peut avoir lieu dans des sols hautement fixateurs de K (Fageria, 2009). Le potassium

stimule la croissance des racines et améliore l'absorption de l'eau et des nutriments. Il

favorise la synthèse de la cellulose et réduit le risque de la verse chez les plantes. C'est un

élément nécessaire pour l'activation d'au moins 60 enzymes impliquées dans la croissance

des plantes (Fageria, 2009). Ces enzymes peuvent être activées aussi par des cations

univalents ayant des dimensions similaires à celles du K comme le NH4+ (ammonium) le

Rb+ (rubidium) et le Cs+ (césium). Mais, ces cations ne jouent pas un rôle majeur sous les

conditions naturelles vu que les concentrations en Rb+, Cs+ et NH4+ sont aussi faibles dans

les tissus et n'atteignent pas la concentration requise pour l'activation des enzymes. Mengel,

2010 a démontré par des expériences in vitro qu'un maximum d'activation des enzymes est

obtenu dans un intervalle de concentrations variant de 0,050 à 0,080 M K+.

Le potassium facilite la translocation des sucres produisant ainsi des graines riches en

amidon. Il accroît la teneur des plantes en protéines, maintient la turgescence des cellules,

réduit la perte en eau et le flétrissement. Comme cet élément est directement impliqué dans

le mécanisme d'ouverture et de fermeture des stomates, il intervient dans la régulation de la

respiration et dans la photosynthèse. Il stimule l'absorption et le transport du fer (Fe) chez

les monocotylédones et les dicotylédones. Le potassium augmente la résistance des tissus

de la plante aux agents pathogènes incluant les biotrophiques et nécrotrophes; les plantes

déficientes en K ont tendance à être plus sensibles aux infections que les plantes recevant

une quantité suffisante de K. Il peut réduire la population fongique dans le sol ainsi que sa

4

pathogénicité et favoriser un rétablissement plus rapide des blessures (Fageria et al., 2001;

Huber et Arny, 1985).

La carence en potassium n'est pas aussi commune que celle de N et de P. En plus, elle n'est

pas facilement identifiée contrairement aux carences en N et P (Fageria, 2009), vu qu'au

début elle se manifeste par un retard de croissance, qui est un symptôme non spécifique

(Mengel, 2010). Le potassium est hautement mobile dans la plante. Ainsi, les premiers

symptômes de carence apparaissent sur les feuilles les plus âgées. Les feuilles âgées

présentent des tâches chlorotiques et nécrotiques sous forme de petites stries le long des

bords de la feuille commençant au bout et s'élargissant vers la base de la feuille. À un stade

avancé de stress potassique, les chloroplastes et les mitochondries s’affaissent et les plantes

entrent dans un état de faiblesse énergétique (Mengel, 2010). Les plantes carencées ont un

système racinaire mal développé et de faibles tiges montrant une résistance réduite à la

verse. Les semences et les fruits sont relativement secs et de petit calibre. Les plantes sous

stress potassique sont plus sensibles aux maladies et aux intempéries (Fageria, 2009).

1.2 Rôles du potassium et symptômes de carence chez la pomme de terre

La pomme de terre possède un système racinaire superficiel de 30 cm en moyenne comparé

à d'autres cultures (e.g. céréales), ce qui limite sa capacité à explorer le sol en profondeur.

Les tubercules de pomme de terre sont riches en amidon; leur besoin en potassium est

relativement élevé (Rhue et al., 1986) puisqu'il est nécessaire pour la translocation des

sucres et la synthèse de l'amidon (Kumar et al., 2007). Un tubercule moyen de 213 g

contient 888 mg de potassium (USDA, 2014). La dose de K exigée par la culture de PDT

est directement proportionnelle au rendement en tubercules (Bansal et Trehan, 2011).

Cependant, l’efficacité d’utilisation du potassium pour la PDT est de 50 à 60 % (Bansal et

Trehan, 2011). Le K augmente la hauteur et la vigueur de la plante et améliore sa résistance

à la sécheresse, au gel et aux maladies. Le K favorise l'expansion des feuilles

particulièrement à des stades précoces de croissance ainsi que le taux et la durée du

grossissement des tubercules. Il agit sur le rendement en augmentant le nombre des

tubercules de grande taille, puisque le K accroît la taille des tubercules et non le nombre

(Bansal et Trehan, 2011).

6

1.3.1 Potassium structurel des minéraux primaires

Les minéraux contenant du K sont les feldspaths orthoclases et les microlines, ainsi que les

micas, muscovite, biotite et phlogopite. Les feldspaths sont généralement présents dans la

fraction grossière du sol, alors que les micas sont prédominants dans la fraction argileuse.

Le K sous sa forme minérale peut varier de 5000 à 25 000 mg K kg-1 (0,5 à 2,5 %) dans le

sol (Power et Prasad, 1997; Tisdale et al., 1985). Le K de la structure cristalline des

minéraux primaires contribue peu à la nutrition des plantes en K durant une saison de

culture (Askegaard et al., 2004).

1.3.2 Potassium fixé ou non échangeable

Le K non échangeable se distingue du K minéral par le fait que K n'est pas lié d'une façon

covalente dans la structure cristalline des particules minérales du sol. Il est retenu entre les

couches tétraédriques des micas et des vermiculites. Le K est fixé dans les espaces

intercalaires des micas (Power et Prasad, 1997). Le K non échangeable peut être défini

comme la portion majeure du K du sol qui ne peut pas s'échanger avec les ions NH4+. Les

ions ammonium ont la même charge et le même rayon hydraté que les ions K+ et peuvent

ainsi déplacer facilement le K des sites ayant une faible affinité envers le K (Hinsinger,

2006). L'altération des micas libère le K dans le sol. Le taux de libération du K à partir de la

biotite est de 13 à 16 fois plus rapide qu’à partir de la phlogopite et de 75 à 105 fois plus

rapide que la muscovite (Huang et al., 1968).

Le K fixé ou non échangeable dans le sol est extrait avec de l’acide nitrique (HNO3) 1 N en

ébullition (Tisdale et al., 1985). Cette forme de K varie entre 50 et 705 mg K kg-1 dans le

sol dépendamment de la nature et de la quantité des minéraux argileux présents (Tisdale et

al., 1985).

1.3.3 Potassium échangeable

C'est le K retenu par le complexe d'échange des argiles de type 2:1. Les sols contenant plus

de smectites contiennent plus de K échangeable que ceux contenant des illites ou des

kaolinites (Power et Prasad, 1997; Hinsinger, 2006). La teneur des sols en K échangeable

peut varier de 40 à 600 mg K kg-1 de sol (Tisdale et al., 1985).

7

Le K échangeable dans le sol est extrait avec l’acétate d'ammonium neutre 1 N, et contient

aussi le K soluble à l'eau (Tisdale et al., 1985). Au Québec, le K échangeable est extrait au

Mehlich III (Ziadi et Tran, 2007).

1.3.4 Potassium dans la solution du sol

Le K soluble dans l'eau constitue généralement une petite fraction du potassium

échangeable sauf en sols sableux (Power et Prasad, 1997). Il s'agit de la source de K

immédiatement disponible aux plantes (Askegaard et al., 2004), extraite avec de l'eau

distillée (Power et Prasad, 1997). Dans le sol, le K soluble dans l'eau varie de 1 à 10 mg K

kg-1. La concentration de la solution du sol en K est importante pour la réussite de la culture

(Power et Prasad, 1997). Une concentration critique a été établie par Singh et Jones (1975)

à 8,7 mg K L-1 pour les cultures dont les besoins en K sont faibles comme les tomates et les

lentilles, et à 14,5 mg K L-1 pour les cultures à forts besoins en K comme la pomme de terre

et le céleri. On rapporte une déficience en K à des concentrations de K soluble dans l'eau

inférieures à 8,0 mg K L-1 (Power et Prasad, 1997).

1.3.5 Dynamique du potassium dans le sol

La dynamique du K dépend en grande partie de la minéralogie du sol qui détermine à la

fois les échanges d'ions et les processus de libération-fixation (Hinsinger, 2006). Un

transfert continu débute avec du K structurel des minéraux primaires vers une forme

échangeable ou fixée et K soluble. En effet, durant le cycle de croissance de la plante, le K

dans la solution du sol est continuellement reconstitué par la forme échangeable qui dépend

à son tour des formes fixée (non échangeable) et minérale (Figure 2) (Shanwal et Dahiya,

2006). La libération du K à partir des feldspaths demande une dissolution complète et

irréversible du minéral favorisée par des conditions acides (Hinsinger, 2006). La libération

du K suit la séquence : Biotite > microline ≈ orthoclase > muscovite (Power et Prasad,

1997).

La charge négative des micas est neutralisée entièrement par le K. Ainsi, la libération du K

résulte en la formation des minéraux secondaires argileux comme l'illite (micas hydratés) et

la vermiculite accompagnée d'un gain en eau ou en OH3+ et du gonflement de la maille de la

structure cristalline. Le K passe alors d’une forme fixée non échangeable à une forme

échangeable (Hinsinger, 2006).

8

Figure 2 : Les diverses formes de K dans le sol et les processus chimiques impliqués dans

la dynamique de K dans le sol (adaptée de Hinsinger, 2006).

1.4. Facteurs qui influencent le lessivage du potassium dans le sol

1.4.1 Définition du lessivage

"Le lessivage des éléments nutritifs est le mouvement descendant des éléments nutritifs dissous dans le profil du sol avec l'eau de percolation. Les éléments nutritifs qui sont lessivés en dessous de la zone d'enracinement de la végétation sont temporairement perdus du système, même s’ils peuvent être recyclés si les racines poussent plus en profondeur. Les éléments nutritifs lessivés peuvent contribuer à la contamination des eaux souterraines dans les régions à activité agricole intense. Dans les climats humides, le lessivage des nutriments peut avoir lieu même sous couvert végétal naturel. Cependant, les activités agricoles peuvent augmenter considérablement les pertes des nutriments par lessivage" (Havlin et al., 1999).

1.4.2 Type du sol

Des études effectuées en Illinois ont indiqué que les pertes de K dans des sols loameux

étaient de l’ordre de 1,6 kg K ha-1 an-1 (Tisdale et al., 1985). D’autres études en Floride ont

montré que de grandes quantités de K pouvaient être perdues dans des sols de texture

sableuse grossière ayant une faible capacité d'échange cationique (CEC). En effet, plus de

93 % (l’équivalent de 57 kg de K) du K appliqué a été lessivé suite à la percolation de 41

mm d'eau à travers un sol sableux grossier en conditions contrôlées (Tisdale et al., 1985).

Malavolta (1985) a rapporté que dans des sols sous culture de café (Coffea arabica L.) les

pertes de K par lessivage étaient particulièrement intenses dans les sols sableux par rapport

9

aux sols argileux. Cette différence entre les types de sol peut s'expliquer par la CEC et le

degré de saturation en K des différents types de sol. Les sols loameux ont une CEC plus

élevée que les sols sableux et peuvent donc adsorber une plus grande quantité de K.

Malgré une CEC élevée, la force de liaison des cations comme le K est faible en sols

organiques. Le niveau du K échangeable dans le sol tend à varier selon l'intensité des

précipitations. Ainsi, les applications annuelles de K sont recommandables dans ces sols

(Tisdale et al., 1985).

1.4.3 Pluviométrie

Les pertes du K par lessivage sont significatives seulement dans des sols à texture grossière

ou dans des sols organiques dans des régions recevant de fortes précipitations (Tisdale et

al., 1985). Le passage de l'eau en dessous de la zone racinaire nécessite que la quantité

d'eau apportée dépasse la capacité au champ et que le bilan de l'eau soit positif, c'est à dire

que les apports en eau (précipitations et irrigation) dépassent l'évapotranspiration. En

conséquence, la perte des éléments nutritifs et du K particulièrement par lessivage est plus

accentuée dans les climats humides que dans les climats secs (Havlin et al., 1999). Ritchey

(1979) a montré qu'un mois après le brûlage de la végétation pour défricher des terres au

Pérou, la teneur initiale du sol en K échangeable a triplé dans la profondeur de 30-50 cm.

Cependant, après une période de six à dix mois, la teneur en K est retournée à sa valeur

originale à cause d’un lessivage intense suite à de fortes précipitations.

1.4.4 pH du sol

Dans les sols acides, les ions Al3+ et les cations d'hydroxyde d'Al et leurs polymères

occupent les sites de liaison du K sur les minéraux argileux (Tisdale et al., 1985). De plus,

la présence des groupes d'hydroxyle d'Al et de Fe inter-foliaires sous des conditions acides

empêche la désagrégation des couches de silicate dans les minéraux argileux et empêche

ainsi le piégeage du K sous forme non échangeable. L'augmentation du pH du sol a favorisé

la fixation du K en précipitant l’Al3+ avec des ions OH-. Ainsi, le chaulage augmente la

fixation de K (Power et Prasad, 1997; Malavolta, 1985; Tisdale et al., 1985).

D'autre part, augmenter le pH du sol au-dessus de la neutralité induit une augmentation de

la charge négative des oxydes et des hydroxydes de Fe et d'Al, ce qui résulte en

10

l'augmentation de l'adsorption des ions de K et en la réduction de la concentration de K

dans la solution du sol. De ce fait, l'effet global de l'accroissement du pH du sol est une

augmentation de la fixation du K (Power et Prasad, 1997). En contrepartie, il a été

démontré par Martin et al., (1946) que la fixation du K a augmenté rapidement pour un pH

entre 2,5 et 5,5, qu’il n’y avait pas de fixation à un pH inférieur à 2,5 et qu’elle a augmenté

lentement à un pH supérieur à 5,5.

1.4.5 Ions accompagnateurs

La présence d'autres ions dans la solution du sol affecte le lessivage du K dans le sol

(Sharma et Sharma, 2013). Le potassium sous sa forme ionique a une faible énergie

d'hydratation et un rayon ionique lui permettant de pénétrer dans les sites inter-foliaires des

micas et des argiles dérivées des micas. L'ion NH4+ a la même charge ainsi que le même

rayon que le K+, mais il ne peut déplacer le K+ qu'à partir de sites de faible affinité au K.

Toutefois, les sites des espaces inter-foliaires des micas ont une affinité plus grande pour le

K que pour les autres cations, même les divalents (Ca2+, Mg2+). D'autre part, les minéraux

argileux tels que la smectite et la kaolinite ainsi que les composés organiques renferment

des sites d'échange ayant une affinité plus grande envers les cations divalents (Hinsinger,

2006). Ainsi, le K est moins bien retenu dans les sols bien pourvus en kaolinite, en sable et

en matière organique que dans les sols argileux bien pourvus en illite et vermiculite.

Sharma et Sharma (2013) ont rapporté que les ions Cl- et NO3- accentuaient le lessivage du

K contrairement aux ions SO42- et H2PO4

- qui augmentaient la rétention de K. Ceci est

expliqué par le fait que la rétention spécifique des anions tels que SO42- et PO3

- induit une

augmentation de l'adsorption d'autres cations et métaux lourds et ce suite à l'augmentation

de la charge négative favorable à la rétention des cations.

11

Chapitre 2 : Matériel et méthodes

2.1 Sites expérimentaux

Deux dispositifs expérimentaux furent mis en place chaque année dans des champs en

production commerciale de pomme de terre de 2012 à 2014 (Tableau 1). En 2012, les deux

sites étaient localisés près de la municipalité de Pont-Rouge, Québec. Le premier dispositif

fut implanté dans le rang du Grand Capsa sur un sable loameux de la série Morin, tandis

que le second fut établi au nord du village de Pont-Rouge sur un sol sableux de la série

Morin (Tableau 1). Pour les deux années 2013 et 2014, les sites expérimentaux furent

implantés dans deux zones différentes aux alentours de la ville de Québec. En 2013, le

premier dispositif fut implanté à Pont-Rouge, alors que le deuxième fut mis en place à

Beaumont. En 2014, le premier site expérimental fut mis en place à Beaumont, alors que le

deuxième fut établi à Pont-Rouge. Le sol était travaillé de façon conventionnelle sur tous

les sites. La rotation des cultures était biennale avec canola ou millet perlé et pomme de

terre en 2012, puis canola ou avoine et pomme de terre en 2013 et 2014.

2.2 Matériel végétal

Pendant les trois années de production, deux cultivars ont été semés, soit 'FL 1207' et

'Snowden'. Le cultivar 'Snowden' a une densité spécifique élevée et une bonne aptitude à la

conservation. Il est moyennement sensible aux blessures et est destiné à la production de

croustilles. Le cultivar 'FL 1207' est destiné principalement au marché de la transformation

(Agence Canadienne d’Inspection des Aliments, 2013).

2.3 Conditions pédoclimatiques

2.3.1 Caractérisation pédologique et physico-chimique des sols des sites

expérimentaux

Au printemps avant la plantation de la pomme de terre, un échantillon de sol composite a

été prélevé par bloc à trois profondeurs (0-20, 20-40 et 40-60 cm) afin de déterminer l'état

initial du sol. Les échantillons de sol ont été séchés à l’air libre, tamisés à < 2 mm et

analysés. La texture des sols (Tableau 1) expérimentaux était déterminée par le diagramme

ternaire des classes texturales du sol (Comité d'experts sur la prospection pédologique,

1998) et par la méthode de l’hydromètre (Sheldrick et Wang, 1993).

12

Tableau 1 : Caractéristiques texturales des sols en 2012, 2013 et 2014

Année Site Coordonnées géographiques

Série du sol

Classification Canadienne

Argile Sable

Texture

g kg-1 de sol sec (0-20 cm) 2012 Grand

Capsa

46° 47' 14''N -

71° 38' 57''O Morin

Podzol

humo-ferrique

orthique

(PHF.O)

43 850 Sable

loameux

Pont-Rouge 46° 45' 79''N -

71° 43' 35''O Morin 43 876

Sable

2013 Pont-Rouge 46° 45' 33''N -

71° 39' 60''O

Morin

38 869

Sable

Beaumont 46° 49' 34''N -

71° 00' 41''O

Orléans

Brunisol

dystrique

éluvié

(BDY.E)

45 857 Sable

loameux

2014 Beaumont 46° 49' 34''N -

71° 00' 41''O

Saint-

Nicolas 234 490

Loam

sablo-

argileux

Pont-Rouge 46° 45' 33''N -

71° 39' 60''O Morin

(PHF.O) 56 858

Sable

loameux

Le pH était mesuré au CaCl2 (0.01 M) (Hendershot et al., 2007). Le contenu des sols en

matière organique était calculé à partir du carbone total déterminé par la CNS LECO 2000

selon l'équation : C total x 1.724 = % M.O. (Maillard et Angers, 2014). Les éléments

nutritifs K, Ca, Mg, P et Al ont été extraits par Mehlich III (Ziadi et Tran, 2007), le K, Ca et

Mg ont été dosés par spectrométrie d'absorption atomique alors que le P et le Al ont été

dosés par spectrométrie d’émission au plasma (Tableau 2). La conversion du mg kg-1 en kg

ha-1 a été établie selon la formule suivante :

1 (mg kg-1) x masse volumique apparente (g cm-3) x profondeur (cm) / 10 = 1 kg ha-1

(Centre de Référence en Agriculture et Agroalimentaire du Québec, 2003).

Prenant en considération la fraction grossière des sols (> 2 mm) des sites des années 2013

et 2014, la masse volumique apparente a été corrigée et a été calculée selon la formule

suivante : masse volumique corrigée = Masse du cylindre (g) - Masse du gravier(g) /

Volume du cylindre (cm3) - Volume du gravier (cm3)


Le rapport P/Al est exprimé en pourcentage et est calculé selon la formule suivante :

P/Al (%) = (P (mg kg-1) / Al (mg kg-1)) x 100

13


Tableau 2 : Propriétés chimiques des sols des différents sites en 2012, 2013 et 2014

Année Site pH

C total M.O.z K Ca Mg P Al P/Al

----mg kg-1---- -------kg ha-1-------- --mg kg-1-- % 2012 Grand

Capsa 4,89 18,0 31,03 92 766 36 166 1884 8,8

Pont-Rouge 5,51 21,7 37,41 49 1882 178 95 1875 5,7

2013 Pont-Rouge 5,53 28,1 48,41 156 2182 218 179 2143 8,3

Beaumont 4,65 18,7 32,22 325 1978 242 287 1591 18,7 2014 Beaumont 5,05 16,9 29,13 511 2811 521 204 1371 14,8

Pont-Rouge 5,28 20,9 36,01 131 1579 58 140 2223 6,3

z M.O. : Matière Organique

2.3.2 Conductivité hydraulique à saturation : Ksat

La conductivité hydraulique a été mesurée sur tous les sites expérimentaux à trois

profondeurs: 0-20 cm, 20-40 cm et 40-60 cm selon la méthode décrite par Reynolds (2007).

Pour la classification des différentes Ksat mesurées, on s'est référé au Système

d’informatique des sols au Canada (SISCan, 1982) : modérément rapide : 5,0 < Ksat (cm

heure-1) < 15,0; très rapide : 15,5 < Ksat (cm heure-1) < 50,0; extrêmement rapide : Ksat (cm

heure-1) > 50,0.

2.3.3 Conditions climatiques

La région à l’étude est caractérisée par un climat continental humide et un été tempéré. Les

données climatiques du site Pont-Rouge ont été compilées à partir de la station

météorologique implantée dans un champ expérimental de pomme de terre à Sainte-

Catherine-de-la-Jacques-Cartier (46°84'31''N-71°63'87''O). Pour le site de Beaumont en

2013, on a considéré les données climatiques de la station météorologique appartenant à

l’équipe de recherche du Centre de Recherche et de Développement de Québec

d'Agriculture et Agroalimentaire Canada et qui était située près de ce site (46°82'54''N-

71°06'70''O) et celles de la station météo du site de Beaumont en 2014 (46°83'79''N-

70°96'66''O).

14

2.4 Protocole expérimental

En 2012, deux dispositifs expérimentaux ont été mis en place dans des champs en

production commerciale de pomme de terre sur des sols sableux de la série Morin. Le

dispositif expérimental était en blocs aléatoires complets avec 3 répétitions et 8 parcelles

par bloc. Chacune des 24 parcelles renfermait 4 rangs d’une superficie de 21,84 m² (4 rangs

x 0,91 m x 6 m). Huit traitements d'engrais potassique ont été appliqués en 2012. Il y avait

deux sources de K, soit le Sul-Po-Mag (K2SO4 + MgSO4 ; 0-0-11 22% Mg) et le chlorure

de potassium (KCl ; 0-0-60), appliquées à quatre doses (0, 70, 140 et 210 kg K2O ha-1)

(Tableau 3). Un seul fractionnement a eu lieu en 2012 pour la dose de 210 kg K2O ha-1 :

140 kg K2O ha-1 appliqué en bande au semis et 70 kg K2O ha-1 appliqué au buttage.

L'objectif des essais de 2012 était de mesurer l'impact de la fertilisation potassique sur le

lessivage du potassium dans un sol sableux sous culture de pomme de terre.

Tableau 3: Traitements de fertilisation potassique effectués en 2012

Dose totale Application en bande au semis Post-levée

Identification

Traitement K2O Sul-Po-Mag KCl

Sul-Po-

Mag KCl

kg ha-1 %z ---------kg ha-1--------- kg ha-1

K0 0 0 0 0 0

K70 70 25 52 18 0

K70* 70 50 35 35 0

K70** 70 75 18 52 0

K140 140 25 105 35 0

K140* 140 50 70 70 0

K140** 140 75 35 105 0

K210* 210 50 70 70 70 z : La proportion de K apporté sous la forme de sul-po-mag; K210* : dose fractionnée

avec application de 140 kg K2O ha-1 à la plantation et de 70 kg K2O ha-1 au buttage.

De 2013 à 2014, deux dispositifs expérimentaux ont été implantés dans des champs en

production commerciale de pomme de terre sur des sols des séries Morin, Orléans et Saint-

Nicolas. Les dispositifs expérimentaux étaient en blocs complets aléatoires avec trois blocs

15

de huit parcelles. Il y avait 24 parcelles de quatre rangs d’une superficie de 21,84 m² (4

rangs x 0,91 m x 6 m). Il y avait huit traitements d'engrais potassiques. Les mêmes sources

de K utilisées en 2012 (Sul-Po-Mag et KCl) ont été appliquées à cinq doses (0, 70, 105, 140

et 210 kg K2O ha-1). En 2013 et 2014, on a ajouté un traitement calcique à trois doses (15,

125 et 250 kg Ca ha-1) sous forme de sulfate de calcium (CaSO4) (Tableau 4). Pour les deux

années, seule la dose 210 kg K2O ha-1 a été fractionnée avec une application de 140 kg K2O

ha-1 à la plantation et une deuxième de 70 kg K2O ha-1 au buttage.

Tableau 4 : Traitements des années 2013 et 2014

Dose totale Application en bande au semis Post-levée

Potassium Calcium

Identification

Traitement K2O

Sul-Po-

Mag KCl

Sul-Po-

Mag Sécurcal KCl

kg ha-1 %z --------kg ha-1-------- kg Ca ha-1 kg ha-1

K0 0 0 0 0 15 0

K70 70 25 52 18 15 0

K105 105 25 78 27 15 0

K140 140 25 105 35 15 0

K140* 140 50 70 70 15 0

K140** 140 25 105 35 125 0

K140 140 25 105 35 250 0

K210* 210 25 105 35 15 70 z : proportion de K apporté sous la forme de Sul-Po-Mag; K210* : dose fractionnée

avec application de 140 kg K2O ha-1 à la plantation et de de 70 kg K2O ha-1 au buttage.

Ce dispositif a servi à évaluer l’effet de l'ajout des engrais potassique et calcique sur la

dynamique du potassium, du calcium et du magnésium en compétition pour les sites

d’échanges cationiques dans le sol.

À la plantation, un lysimètre à succion a été installé dans chaque parcelle à une profondeur

de 60 cm. Les lysimètres étaient maintenus sous une tension de 70 kPa tout au long de la

saison de culture. On récoltait la solution du sol dans les lysimètres une fois tous les 15

16

jours. En 2012, il y a eu huit récoltes de la solution du sol au site du Grand Capsa et neuf au

site de Pont-Rouge (Tableau 5). En 2013, huit récoltes de la solution du sol ont eu lieu au

site de Pont-Rouge alors qu’au site de Beaumont il y a eu neuf récoltes. En 2014, il y a eu

huit récoltes dans les deux sites expérimentaux (Tableau 5).

17

Tableau 5 : Dates des récoltes de la solution du sol de 2012 à 2014

Récolte Date JAPZ Date JAP

2012

--------Grand Capsa------- -----------Pont-Rouge--------

1 2012-06-06 22 2012-06-01 9 2 2012-06-27 43 2012-06-12 20 3 2012-07-11 57 2012-06-27 35 4 2012-07-25 71 2012-07-11 49 5 2012-08-08 85 2012-07-25 63 6 2012-08-24 101 2012-08-08 77 7 2012-09-07 115 2012-08-24 93 8 2012-09-24 132 2012-09-07 107 9 - - 2012-09-27 127

2013

-----------Pont-Rouge-------- -----------Beaumont----------

1 2013-06-20 16 2013-06-05 21 2 2013-07-04 30 2013-06-20 36 3 2013-07-18 44 2013-07-03 49 4 2013-07-31 57 2013-07-18 64 5 2013-08-15 72 2013-08-01 78 6 2013-08-29 86 2013-08-15 92 7 2013-09-13 101 2013-08-29 106 8 2013-09-28 116 2013-09-13 121 9 - - 2013-09-25 133

2014

-----------Beaumont---------- -----------Pont-Rouge--------

1 2014-06-11 15 2014-06-11 15 2 2014-06-25 29 2014-06-25 29 3 2014-07-09 43 2014-07-09 43 4 2014-07-23 57 2014-07-23 57 5 2014-08-06 71 2014-08-06 71 6 2014-08-20 85 2014-08-20 85 7 2014-09-03 99 2014-09-03 99 8 2014-09-17 113 2014-09-17 113

z : Jours après la plantation

19

2.5 Conduite culturale

En 2012, 2013 et 2014, la plantation a eu lieu entre le 15 mai et le 4 juin; la récolte a été

effectuée entre le 17 et le 25 septembre (Tableau 6). Aucune irrigation n'a eu lieu durant les

trois années d’expérimentation. Les traitements phytosanitaires (herbicides, insecticides et

fongicides) ont été effectués selon les recommandations locales en vigueur au Québec

(Conseil des Productions Végétales du Québec CPVQ, 1991).

Tableau 6 : Dates de plantation et de récolte en 2012, 2013 et 2014

Année Site Plantation Récolte 2012 Grand Capsa 15-mai 19-sept

Pont-Rouge 23-mai 17-sept 2013 Pont-Rouge 4-juin 25-sept

Beaumont 15-mai 25-sept 2014 Beaumont 27-mai 23-sept

Pont-Rouge 27-mai 16-sept

2.6 Bilans partiels du potassium

Nous avons établi des bilans partiels du K dans le sol sur une profondeur de 40 cm

(profondeur d’enracinement de la PDT) pour l’année 2012. En 2013, les bilans ont été

établis sur une profondeur de 20 cm seulement étant donné que les mesures de la densité

apparente pour la profondeur 20-40 cm étaient manquantes. En 2014, les données de la

densité apparente du sol étaient manquantes donc on n’a pas pu établir les bilans partiels.

Le bilan partiel est calculé à partir des concentrations initiales et finales du K dans le sol, de

la dose appliquée et du prélèvement par les tubercules de pomme de terre. La teneur du sol

en K dans les différents horizons a été dosée au début (par bloc) et à la fin des expériences

(par parcelle expérimentale). Les bilans partiels étaient calculés selon l'équation suivante

sur 40 cm :

K dans le sol à la plantation - K dans le sol à la récolte + K engrais - Prélèvement des

tubercules de pomme de terre = variation dans les stocks de K dans le sol (0-40 cm)

2.7 Analyse statistique

Les données de trois années d’expérimentation ont été analysées à l’aide du logiciel SAS V.

9.3. L'analyse de la variance (ANOVA) a été faite par PROC mixed (modélisation du

dispositif factoriel à multiples facteurs avec différents niveaux à mesures répétées dans les

20

temps). Des transformations logarithmiques ont été effectuées lorsque la distribution des

résidus était non normale. Le seuil de probabilité choisie était de 0,05.

21

Chapitre 3 : Résultats et discussion

3.1 Conductivité hydraulique à saturation : Ksat

En 2012, la Ksat était extrêmement rapide à toutes les profondeurs sur les deux sites

(Tableau 7). En 2013 et 2014, la Ksat variait de modérément rapide à extrêmement rapide

aux trois profondeurs. Ceci indiquait une hétérogénéité verticale de la structure des sols.

Tableau 7 : Conductivité hydraulique à saturation (Ksat) pour les sites expérimentaux de

2012 à 2014 par profondeur

Année Site Profondeur (cm) Ksat (cm h-1) Classification 2012

Grand Capsa

0-20 68,5 Extrêmement rapide 20-40 51,7 Extrêmement rapide 40-60 276,8 Extrêmement rapide

Pont-Rouge

0-20 81,1 Extrêmement rapide 20-40 99,5 Extrêmement rapide 40-60 133,2 Extrêmement rapide

2013

Pont-Rouge

0-20 36,9 Très rapide 20-40 23,7 Très rapide 40-60 104,5 Extrêmement rapide

Beaumont

0-20 45,2 Très rapide 20-40 7,1 Modérément rapide 40-60 49,3 Très rapide

2014

Beaumont

0-20 9,9 Modérément rapide 20-40 147,2 Extrêmement rapide 40-60 299,4 Extrêmement rapide

Pont-Rouge

0-20 14,8 Modérément rapide 20-40 75,4 Extrêmement rapide 40-60 150,0 Extrêmement rapide

3.2 Conditions climatiques

En 2012, les précipitations cumulatives pendant la saison de culture étaient de 444 mm

dans la région de Pont-Rouge. Il s’agit d’une année sèche par rapport à la normale de 30

ans (Environnement Canada, 2015) soit 639 mm. En 2013, les précipitations montaient à

592 mm à Beaumont par rapport à 582 mm pour la normale de 30 ans. Elles étaient de 410

mm à Pont-Rouge, soit une année plus sèche que la normale de 30 ans (639 mm). En 2014,

les précipitations au site de Beaumont étaient de 397 mm alors qu'au site de Pont-Rouge,

elles étaient de 468 mm.

22

3.3 Comparaison globale entre les Sols des sites expérimentaux selon leur

Classification Canadienne

Les podzols humo-ferriques orthiques (PHF.O) (série Morin) avaient un pH plus élevé que

les brunisols dystriques éluviés (BDY.E) (séries Orléans et Saint-Nicolas) ainsi qu’un taux

plus élevé en matière organique. En contrepartie, ils étaient moins argileux que les

brunisols et moins riches en K, Ca et Mg (Tableau 8).

Tableau 8 : Tableau comparatif entre les caractéristiques physico-chimiques des podzols

humo-ferriques orthiques (PHF.O) et les brunisols dystriques éluviés (BDY.E).

pH C total M.O. K Ca Mg Argile Sable ------mg kg-1------ ---------kg ha-1---------- g kg-1 de sol sec PHF.O 5,30 22,17 38,22 107 1602 123 45 863 BDY.E 4,85 17,79 30,67 418 2395 382 140 674

3.4 Année 2012

En 2012, on a mesuré seulement le K dans la solution du sol. L’ajout du fertilisant K à

doses croissantes n’a pas eu d’impact significatif sur le lessivage du K sous culture de

pomme de terre dans le site du Grand-Capsa en 2012. Toutefois, la date de la récolte de la

solution du sol a influencé le lessivage du K sur ce site. Les récoltes 4 et 5 ont été omises

de l'analyse statistique parce que plus de 70 % des lysimètres était vides à ces dates

d'échantillonnage. La concentration du K dans la solution du sol qui était de 50 mg K L-1,

22 jours après la plantation (JAP), a diminué significativement à 11 mg K L-1 à 101 JAP

puis a augmenté significativement à 15 mg K L-1 à la fin de la saison de culture (Figure 4b).

Au site de Pont-Rouge, bien que statistiquement non significatif, le patron du lessivage du

K était semblable à celui du site de Grand Capsa : à neuf JAP, la concentration du K dans la

solution du sol était de 45 mg K L-1, elle diminuait progressivement pour atteindre 18 mg K

L-1 à 49 JAP et 13 mg K L-1 à la fin de la saison de culture (Figure 4b). Les récoltes 5 et 6

ont été omises de l'analyse statistique parce que plus de 70 % des lysimètres était vides à

ces dates.

26

grossissement des tubercules de pomme de terre. Vers la fin de la saison de culture, la

concentration du K dans la solution du sol augmentait. Cette augmentation est attribuable

au ralentissement du grossissement des tubercules (phase de maturation) et au défanage. En

effet, les tissus matures sont plus susceptibles que les tissus jeunes à la perte de substances

organiques et inorganiques par lessivage (Tukey, 1970). Les tissus vigoureux en croissance

accumulent les cations dans les cellules réduisant ainsi la quantité de cations échangeables

libres. Par contre, dans les tissus matures le taux d’accumulation cellulaire des cations

échangeables est réduit, ce qui induit plus de cations échangeables libres et susceptibles au

lessivage foliaire (Tukey, 1970). Pour le site de Pont-Rouge, le traitement de 210 kg K2O

ha-1 montrait un lessivage du K significativement inférieur aux traitements de 70 (75 % Sul-

Po-Mag) et 140 (25 % Sul-Po-Mag) kg K2O ha-1 à neuf JAP. Ceci pourrait être expliqué

par le fait que ce traitement a été appliqué à 140 kg K2O ha-1 à la plantation et à 70 kg

K2O ha-1 au buttage de la pomme de terre, environ un mois après la plantation. D’autre part,

le traitement 70 kg K2O ha-1 (75 % Sul-Po-Mag) montrait plus de lessivage à 9 JAP alors

qu’il montrait 0 mg K L-1 à 63 JAP, environ deux mois après. Ceci est attribuable à

l’absorption du K par la plante et à son accumulation au niveau des tissus jeunes (Tukey,

1970).

Bien que le captage de la solution du sol par le lysimètre soit amélioré à une profondeur de

60 cm, (Watts et al., 1991), il y avait cinq lysimètres vides à la sixième date

d’échantillonnage de la solution du sol au site de Pont-Rouge. D’autre part, la Ksat à ce site

était extrêmement rapide sur toute la profondeur étudiée (60 cm). Shaffer et al., (1979) ont

démontré qu’avec des lysimètres à succion il est difficile de récolter la solution du sol qui

percole rapidement en profondeur à travers les macropores dans des sols bien structurés.

Dans les sols sableux (site du nord de Pont-Rouge), la tension appliquée au lysimètre

devrait être plus élevée que dans les sols à texture fine (Soil moisture Equipment Corp.).

Cependant, une tension très élevée appliquée pourrait épuiser l’humidité du sol au

voisinage immédiat de la coupelle en céramique réduisant ainsi la conductivité hydraulique.

Ceci crée une barrière au flux de la solution du sol autour du lysimètre, créant ainsi une

barrière à la circulation de la solution du sol vers le lysimètre (Soil moisture Equipment

Corp.). Il est recommandé de tester les lysimètres avant leur installation pour les fuites d’air

dans le champ afin d’éviter la perte de tension.

27

3.5 Année 2013

Les traitements K n’ont montré aucun effet significatif sur la perte de K, Ca et Mg par

lessivage aux deux sites expérimentaux (Pont-Rouge et Beaumont) en 2013. D’autre part,

les fortes précipitations cumulatives n’étaient pas synchronisées avec les taux élevés de

lessivage de ces éléments nutritifs (Figure 6). Toutefois, la date de récolte de la solution du

sol a influencé significativement le lessivage du K indiquant une variabilité temporelle. À

Pont-Rouge, la concentration la plus élevée en K fut observée 15 JAP dû à l’apport de K à

la plantation. La concentration en K dans la solution du sol a ensuite diminué

progressivement pour atteindre 9,3 mg K L-1 à 101 JAP. Cette diminution était

synchronisée avec le développement de la plante et au grossissement des tubercules de la

pomme de terre. À la fin de la saison de culture, à la sénescence de la plante, la

concentration de K dans les lysimètres a augmenté légèrement (Figure 6b). À Beaumont, il

y a eu une augmentation légère du K dans la solution du sol jusqu’à 64 JAP, suivie d'une

baisse jusqu'à 106 JAP. À la fin de la saison de culture la concentration du K a légèrement

augmenté (Figure 6b).

Au site de Pont-Rouge, la date de récolte de la solution du sol a influencé significativement

le lessivage du Ca et du Mg. La perte du Ca par lessivage a fluctué légèrement au cours de

la saison de culture jusqu'à 101 JAP où elle a diminué à 42 mg Ca L-1 puis a augmenté

légèrement à la fin de la saison (Figure 6c). Au site de Beaumont, la concentration de Ca

dans la solution du sol était de 63 mg Ca L-1 à la première date de récolte, a augmenté par la

suite jusqu'à 111 mg Ca L-1 à 64 JAP puis a diminué progressivement jusqu'à 69 mg Ca L-1

à 121 JAP. À la fin de la saison, le Ca dans la solution du sol a augmenté légèrement

(Figure 6c). À Pont-Rouge, la concentration du Mg à 15 JAP était de 21 mg Mg L-1 et puis

elle a diminué progressivement au cours de la saison de culture pour atteindre 10 mg Mg L-

1 à 101 JAP puis 12 mg Mg L-1 à la fin de la saison de culture (Figure 6d). Au site de

Beaumont, la concentration du Mg a augmenté de 10 mg Mg L-1 à 21 JAP pour atteindre 20

mg Mg L-1 à 64 JAP. Ensuite, elle a diminué progressivement pour atteindre 13 mg Mg L-1

à la fin de la saison de culture (Figure 6d).

29

La variabilité temporelle est la plus grande source de variabilité pour la majorité des ions à

l’exception du SO4-S et du NO3-N (David et Gertner, 1987). D’autre part, le K a une

variabilité spatiale élevée, qu’il soit échantillonné avec des lysimètres sous tension ou à

zéro tension (Swistock et al., 1990; Beier et Hansen, 1992). Dans une étude conduite par

Grossman et Kloss (1994), il a été démontré que le nombre minimum de lysimètres à

succion requis pour obtenir des valeurs dans un intervalle de précision de 20 % de la

moyenne avec 95 % de confiance dans un peuplement d’épinettes était de 33 pour le K à

une profondeur de 20 cm et de 10 à une profondeur de 70 m. Une étude menée par

Manderscheid et Matzner (1995) sur la variabilité spatiale des éléments chimiques de la

solution du sol conduite sur 20 compartiments distincts d’un m2 chacun a révélé que le

nombre de lysimètre augmente avec la variabilité spatiale. Le nombre minimal de

lysimètres à succion requis était de 38 pour une précision de 10 % de la moyenne avec une

confiance de 95 % et une variation minimale (coefficient de variation minimal), et de 264

pour une variation maximale (coefficient de variation maximum) pour le K à une

profondeur de 90 cm. La réduction de la précision à 20 % de la moyenne réduirait du quart

le nombre de lysimètres requis (Manderscheid et Matzner, 1995). Toutefois, dans le cadre

du projet, un seul lysimètre à succion a été installé par traitement, c'est à dire par parcelle

de 21,84 m2. En prenant en considération la variabilité spatiale élevée du K, on peut déduire

que la mesure de la concentration en K de la solution du sol recueillie par un lysimètre à

succion à une profondeur de 60 cm n'était pas assez précise.

Il n’y avait pas d'effet significatif des précipitations cumulatives par date sur le lessivage du

Ca dans la solution du sol. D'autre part, l'effet de l'ajout de K sur la perte du Ca par

lessivage était non significatif dans les sols sable loameux. Il serait plus évident dans le cas

des sols argileux pourvus de micas où les sites des espaces inter-foliaires ont une affinité

plus grande pour le K que pour les autres cations (Hinsinger, 2006). D’autre part, le Ca est

le cation dominant dans les eaux de drainage, les lacs et les ruisseaux (Tisdale et al., 1985).

En effet, les concentrations du Ca dans la solution du sol étaient plus élevées que celles du

K : 111 mg Ca L-1 vs 15 mg K L-1 à 64 jours après la plantation à Beaumont. Les pertes par

lessivage du Ca peuvent atteindre 224 kg Ca ha-1 par année (Tisdale et al., 1985). Selon

Manderscheid et Matzner (1995) un minimum de 73 lysimètres à succion est requis pour un

coefficient de variation minimal afin de pouvoir déterminer la concentration annuelle du Ca

30

dans la solution du sol avec 10 % de précision de la moyenne et une confiance de 95 % à

une profondeur de 90 cm. Ceci suggère que la variabilité spatiale du Ca est très élevée et

que les concentrations des éléments dosés dans la solution du sol sont imprécises dans notre

cas. Il apparaît donc difficile de modéliser le lessivage des cations à moins d’établir un

protocole de collecte très élaboré et coûteux. D’autre part, les concentrations du Ca et du K

dosées dans la solution du sol récolté par des lysimètres à succion étaient plus élevées que

celles mesurées dans la solution du sol avec des lysimètres à zéro tension (Swistock et al.,

1990). On en conclut, que la précision des mesures des éléments chimiques de la solution

du sol varie selon le système de lysimètre utilisé.

La perte du Mg par lessivage varie entre 5,5 et 67 kg Mg ha-1 an-1 (Tisdale et al., 1985). Le

lessivage du Mg en 2013 au cours de la saison de culture dans les deux sites expérimentaux

n’a pas dépassé 22 mg Mg L-1. Le lessivage du Mg serait plus sévère dans les sols sableux

surtout après un apport de K sous forme de KCl. Dans des sols sableux, le Mg est libéré

par échange ionique et son lessivage par l’eau de percolation est accentué en présence

d’anions comme Cl et SO4-S (Tisdale et al., 1985). Cependant, seul un effet de la date

d’échantillonnage fut observé alors que l’impact des traitements à 25 %, 50 % ou à 75 % de

KCl n’était pas significatif. Ceci pourrait être expliqué par la variabilité spatiale du Mg.

Selon Manderscheid et Matzner (1995) un minimum de 14 lysimètres à succion est requis

pour un coefficient de variation minimal afin de pouvoir déterminer la concentration

annuelle du Mg dans la solution du sol avec 10 % de précision de la moyenne et une

confiance de 95 % à une profondeur de 90 cm. Donc les concentrations de Mg dosées dans

la solution du sol récoltée par les lysimètres seraient imprécises. Ce qui pourrait expliquer

l’absence de l’effet des traitements.

3.6 Année 2014

En 2014, il n’y avait pas un effet direct des précipitations sur le lessivage du K dans les

deux sites (Figure 7). En effet, la date de la récolte de la solution du sol a affecté

significativement le lessivage du K à Beaumont. À 15 JAP, la perte de K était la plus élevée

avec 157 mg K L-1, alors que les précipitations n’ont pas dépassé 19 mm. Ensuite la

concentration du K dans la solution du sol a diminué progressivement jusqu'à 4 mg K L-1 à

la fin de la saison de culture (Figure 7b). Au site de Pont-Rouge, bien que l’effet de la date

31

sur le lessivage du K était statistiquement non significatif, le patron du lessivage de K était

semblable à celui du site de Beaumont : les pertes du K par lessivage étaient de 69 mg K L-

1 à 15 JAP, ont augmenté à 87 mg K L-1 à 43 JAP pour diminuer par la suite,

progressivement jusqu’à la fin de la saison de culture (Figure 7b). D’autre part, à Pont-

Rouge, les traitements n'avaient pas d'effet significatif sur le lessivage du K sauf à 29 JAP

(deuxième récolte). À cette date, la perte du K par lessivage était significativement plus

élevée pour les traitements 140 kg K2O ha-1 (25 % Sul-Po-Mag + 250 kg Ca ha-1) et 210 kg

K2O ha-1 que pour le traitement de 140 kg K2O ha-1 (50 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1)

(Figure 8a).

À Beaumont, le lessivage du Ca a été influencé significativement par la date de la récolte et

par les traitements. En effet, à la première date de récolte, le lessivage était le plus élevé

avec 240 mg Ca ha-1. Après une chute à 150 mg Ca ha-1 à 29 JAP et une remontée à 43

JAP, la concentration du Ca dans la solution du sol a diminué progressivement jusqu'à la

fin de la saison (Figure 7c). Le traitement 140 kg K2O ha-1 (25 % Sul-Po-Mag + 125 kg Ca

ha-1) a causé plus de lessivage que les traitements 70 kg K2O ha-1 et 210 kg K2O ha-1

(Figure 8b). Au site de Pont-Rouge, la date de récolte de la solution du sol a influencé

significativement le lessivage du Ca en 2014. La concentration du Ca est passée de 63 mg

L-1 à 15 JAP à 125 mg L-1 à 43 JAP, puis a diminué jusqu'à 37,5 mg L-1 à 99 JAP et

augmenté à 90 mg L-1 à la fin de la saison (Figure 7c). Le lessivage du Ca était plus

accentué que celui du K : 240 mg Ca L-1 à Beaumont vs 157 mg K L-1 à 15 JAP. Ceci est

confirmé par Tisdale et al. (1985).

Le lessivage du Mg était significativement affecté par la date des récoltes de la solution du

sol à Beaumont. Le patron de la perte du Mg était semblable à celui du K à Beaumont en

2014 : au début de la saison le lessivage, était de 78 mg Mg L-1 pour ensuite diminuer

progressivement à 4 mg Mg L-1 à la fin de la saison de culture (Figure 7d). Au site de Pont-

Rouge, les traitements et la date de récolte de la solution du sol ont influencé

significativement le lessivage du Mg. La concentration de Mg a fluctué légèrement autour

de 8 mg Mg L-1 jusqu'à 57 JAP puis diminué à 3 mg Mg L-1 à 99 JAP (Figure 7d). À la fin

de la saison elle a remonté à 18 mg Mg L-1, coïncidant avec la maturation des tubercules de

pomme de terre et avec l’augmentation du lessivage foliaire suite à la sénescence de la

32

plante (Tukey, 1970). Le traitement 210 kg K2O ha-1 a causé plus de lessivage que le

traitement 140 kg K2O ha-1 (25 % Sul-Po-Mag + 125 kg Ca ha-1) (Figure 8c).

:

35

La variabilité spatiale élevée des éléments chimiques dans le sol et particulièrement du K,

mise en évidence par plusieurs auteurs (Titus et Mahendrappa, 1996) pourrait en partie

expliquer l’absence d’un effet significatif des traitements au site de Beaumont, et la

différence significative entre trois traitements seulement dans le site de Pont-Rouge.

D’autre part, en conditions du champ dans un sol acide, les concentrations du K, Ca et Na

dosées dans la solution du sol recueillie par des lysimètres à succion en céramique étaient

plus faibles que celles dosées par centrifugation (Raulund-Rasmussen, 1989); après trois

mois d’expérimentation, il y a eu une adsorption spécifique du sulfate dans les coupelles

poreuses en céramique. Ceci suggère que la céramique des lysimètres à succion pourrait

réagir avec la solution du sol dans les conditions d’un sol acide, donnant ainsi des résultats

imprécis voir même faux. Le traitement de 140 kg K2O ha-1 (25 % Sul-Po-Mag + 125 kg

Ca ha-1) a causé plus de lessivage de Ca à Beaumont, alors qu’au même traitement du site

Pont-Rouge il y a eu moins de lessivage de Mg. L’absence d’une tendance de l’effet des

traitements pour le Ca et le Mg est attribuable à la variabilité spatiale élevée du Ca et du

Mg (Titus et Mahendrappa, 1996), et à la précision et au nombre des lysimètres utilisés

(Manderscheid et Matzner, 1995 ; Grossman et Kloss, 1994).

3.7 Bilans partiels du potassium

3.7.1 Année 2012

Grand Capsa : 0-40 cm

Le bilan partiel du K indique qu’il y a eu une accumulation du K dans le sol à 0-40 cm de

profondeur. Cependant, pour le traitement 140 kg K2O ha-1 (50 % Sul-Po-Mag), le bilan est

considéré en équilibre avec une perte de seulement 2 kg K ha-1. Pour le traitement 210 kg

K2O ha-1 où il y a eu une perte de 44 kg K ha-1 (Tableau 9).

36

Tableau 9 : Bilan partiel du K au site du Grand Capsa en 2012 à 0-40 cm

Traitement K M-III à

la plantation

Doses de fertilisants

K

Prélèvement des

tubercules

K M-III à la récolte

K lessivé /accumulé

kg K ha-1 kg K2O ha-1 -------------kg K ha-1------------- 1 211 0 70 253 112 2 211 70 129 274 122 3 211 70 163 236 118 4 211 70 108 216 43 5 211 140 205 252 106 6 211 140 159 190 -2 7 211 140 169 239 57 8 211 210 145 232 -44

Pont-Rouge : 0-40 cm

À Pont-Rouge, il y a eu une accumulation importante du K dans le sol, sur 40 cm de

profondeur, qui a atteint 284 kg K ha-1 pour le traitement de 140 kg K2O ha-1 (75 % Sul-Po-

Mag) (Tableau 10).

Tableau 10 : Bilan partiel du K au site de Pont-Rouge en 2012 à 0-40 cm


la plantation


K

Prélèvement des

tubercules



kg K ha-1 kg K2O ha-1 -------------kg K ha-1------------- 1 127 0 132 200 205 2 127 70 182 217 202 3 127 70 199 213 215 4 127 70 213 223 239 5 127 140 243 302 278 6 127 140 246 213 192 7 127 140 291 260 284 8 127 210 245 231 139

37

3.7.2 Année 2013

Pont-Rouge : 0-20 cm

À Pont-Rouge, il y a eu une accumulation importante du K dans le sol, sur 40 cm de

profondeur, qui a atteint 132 kg K ha-1 pour le traitement de 70 kg K2O ha-1 (25 % Sul-Po-

Mag + 15 kg Ca ha-1). Toutefois avec des valeurs de 5 et 4 kg K ha-1 pour les traitements

105 kg K ha-1 (25 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1) et 140 kg K ha-1 (50 % Sul-Po-Mag + 15

kg Ca ha-1) respectivement, le bilan partiel du K est considéré en équilibre (Tableau 11).

Tableau 11 : Bilan partiel du K au site de Pont-Rouge en 2013 à 0-20 cm


la plantation


K

Prélèvement des

tubercules



kg K ha-1 kg K2O ha-1 -------------kg K ha-1------------- 1 156 0 66 214 124 2 156 70 107 251 132 3 156 105 89 177 5 4 156 140 116 142 38 5 156 140 91 202 4 6 156 210 114 178 74 7 156 140 100 217 22 8 156 140 100 222 26

Beaumont : 0-20 cm

L’accumulation du K dans le sol à une profondeur de 20 cm était la plus élevée avec le

traitement 70 kg K2O ha-1 (25 % Sul-Po-Mag + 15 kg Ca ha-1) avec 148 kg K ha-1. Le bilan

partiel du K était en équilibre pour le traitement 140 kg K2O ha-1 (25 % Sul-Po-Mag + 15

kg Ca ha-1) (Tableau 12).

38

Tableau 12 : Bilan partiel du K au site de Beaumont en 2013 à 0-20 cm


la plantation


K

Prélèvement des

tubercules

K M-III à la

récolte


kg K ha-1 kg K2O ha-1 kg K ha-1 1 325 0 72 313 60 2 325 70 114 429 148 3 325 105 102 410 82 4 325 140 100 357 -8 5 325 140 116 418 69 6 325 210 132 473 70 7 325 140 120 362 17 8 325 140 123 396 54

Les bilans partiels du K dans le sol à des profondeurs de 20 et 40 cm ont indiqué qu’il y a

eu accumulation du K dans le sol par traitement. Des quantités importantes de K ont été

accumulées dans le sol dans le site de Pont-Rouge en 2012 qui est un site sableux (87,6 %

de sable) avec une faible CEC, malgré le lessivage et l’exportation des plantes. Cette

accumulation aurait comme source le K non échangeable du sol. En effet, la libération du K

non échangeable a lieu quand le taux de K échangeable ainsi que K dans la solution du sol

diminue, soit par le prélèvement des plantes et le lessivage, soit par l’augmentation de

l’activité microbienne (Hinsinger, 2006; Sparks, 1980). Le K non échangeable est fixé dans

les espaces intercalaires des micas. L'altération des micas par un échange d’ions libère le K

dans le sol après l’expansion du phyllosilicate. Il s’agit d’une réaction réversible qui a lieu

en présence du Ca et du Mg qui ont une grande énergie d’hydratation, contrairement aux

ions du K, leur permettant de garder leur hydratation lors de l’échange avec les ions du K

intercalaire. Ceci permet l’expansion de l’espace intercalaire et ainsi la libération des ions

de K (Hinsinger, 2006). La capacité d’une plante à absorber le K non échangeable est

conditionnée par l’espèce de la plante (Sparks, 1980).

39

Conclusion

L’ajout du K à doses croissantes n’a pas eu d’impact significatif sur le lessivage K dans des

sols à texture sable à sable loameux sauf à des dates spécifiques. Toutefois, la date de la

récolte de la solution du sol a affecté significativement le lessivage du K, Ca et Mg. La

variabilité spatiale du lessivage des ions dosés suit un patron spécifique : au début de la

saison de culture, le lessivage est plus accentué suivi par la suite par une baisse progressive

jusqu'à un mois de la récolte de la pomme de terre pour augmenter légèrement à la fin de la

saison de culture. Cependant, l’absence d’une tendance de l’impact des différents

traitements sur le lessivage du K est probablement attribuable au manque de précision des

concentrations de la solution du sol échantillonnée par un seul lysimètre par traitement

malgré la variabilité spatiale élevée des éléments chimiques dans le sol mise en évidence

par une multitude de chercheurs. Il est donc recommandé d’augmenter le nombre de

lysimètres à succion par traitement (trois lysimètres par parcelle expérimentale). Cette

solution est coûteuse dans des expérimentations sur des grandes superficies, même si les

lysimètres à succion sont disponibles à un prix abordable. D’autre part, l’augmentation du

nombre des lysimètres permettra d’améliorer la précision de l’étude chimique de la solution

du sol, mais va engendrer plus de perturbation du sol de la parcelle expérimentale et

augmenter, en conséquence, le risque des fentes de retrait favorisant les écoulements

préférentiels. Pour remédier à ces problèmes, il faudra veiller à assurer un bon contact entre

le lysimètre et le sol, ainsi que adapter une période de stabilisation après l’installation des

lysimètres. Durant cette période, la solution du sol pourrait être récoltée pour améliorer

l’équilibre des échanges entre les solutés et le lysimètre. Toutefois, les échantillons ne sont

pas représentatifs de la solution du sol. Vu que, un seul système de lysimètre est incomplet

pour donner les résultats les plus précis possibles, on peut développer des systèmes de

lysimètres électroniquement contrôlés, permettant la régulation automatique de la tension,

l’enregistrement du flux d’eau, du pH et de la conductivité. De plus, la mesure du flux

d’eau permettrait de quantifier les flux de K en multipliant la concentration de K par le

volume d’eau infiltré. Le maximum de lessivage du K a lieu à la première date

d’échantillonnage de la solution du sol (15 jours après la plantation et l’application des

engrais). Afin de limiter cet effet, on recommande le fractionnement de l’apport des engrais

potassiques en deux applications, une à la plantation et la deuxième au buttage.

40

Références bibliographiques

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Impact de la fertilisation potassique sur le lessivage du potassium