Le Phosphore Assimilable

Le protocole détaillé est disponible dans le manuel téléchargeable

Le phosphore (P) est l’un des principaux macronutriments nécessaires à la croissance des cultures. Il est souvent limitant dans les petites exploitations agricoles où l’érosion appauvrit les sols en matière organique et en nutriments, ou lorsque les exportations agricoles sont supérieures aux intrants nécessaires pour réapprovisionner les sols en nutriments. Il est important de connaître la quantité de P disponible pour les plantes sous sa forme assimilable, car celui-ci peut limiter la productivité des cultures, entraînant de faibles rendements. Le P disponible est sensible au pH, de sorte que le pH du sol doit également être surveillé afin de ne pas limiter le P.

Cette vidéo illustre la méthode et présente ses principales étapes. Le manuel téléchargeable comprend une version mise à jour du protocole complétée d’options supplémentaires pour l’utilisation d’acide de batterie afin d’acidifier l’extrait de sol et le préparer à l’addition du pack de réactifs.

Vidéo de démonstration :

Video de YouTube á: https://youtu.be/fDyssRA-WN8

Matériel nécessaire :

Colorimètre portable marque Hanna phosphate de gamme large (numéro de modèle hannainst.com HI-717). Notez que nous utilisons intentionnellement des réactifs de gamme bas avec le colorimètre de gamme large.
Paquets de réactif phosphate gamme bas (Hanna Instruments, produit n° 93713-01; un paquet par analyse
Une éprouvette de 25 ml avec des graduations de 1 ml au moins
Une bouteille ou un tube pour agiter et extraire le sol avec la solution Olsen. Par exemple une bouteille de jus de 100 à 500 ml, ou un tube centrifuge de 50 ml.
Eau distillée ou eau sans phosphate (cela peut être testé avec le kit Hanna et les réactifs, pour vérifier qu’elle a de faibles niveaux de phosphate, par exemple inférieure à 0,5 ppm de phosphate; certaines marques d’eau en bouteille qui ne sont pas annoncées comme “eau minérale” ont ces faibles les niveaux.
Filtres en papier pour filtrer l’extrait et produire un extrait de sol transparent pour l’analyse, deux alternatives:
- filtres à café coniques pour y découper des cercles, qui fonctionnent bien pour les sols sableux et limoneux. Ils passeront initialement des particules d’argile, mais après quelques gouttes, l’argile obturera les pores du filtre et une solution claire sera obtenue. Cette méthode peut être plus lente mais est accessible si des filtres de type laboratoire ne peuvent pas être trouvés.
- filtres de laboratoire Whatman n° 5, qui fonctionne bien dans tous les sols, y compris ceux contiennent beaucoup d’argile. Quel que soit le filtre utilisé, vérifiez qu’il ne laissera pas de solution trouble (voir la méthode ci-dessous). Si vous utilisez la plate-forme de filtrage sous pression illustrée dans la vidéo et le manuel, quatre disques de filtre plus petits peuvent être coupés à partir d’un grand filtre de 90 mm, de sorte qu’une boîte de 100 filtres fonctionnera pour 400 échantillons. Cependant, certains utilisateurs se contentent de plier les entonnoirs de filtration des filtres de 90 mm pour une filtration plus lente sans la plate-forme, et utilisent un cercle par échantillon. Voir le manuel et la vidéo pour les options de filtrage.
Une deuxième bouteille pour filtrer (si vous utilisez le filtration avec un filtre-presse). Cette bouteille devrait avoir un goulot plus large, par exemple de 4 cm de diamètre, et devrait contenir 300 à 500 ml, comme par exemple une bouteille de lait ou de yogourt liquide. Elle est percée au niveau de son bouchon avec une aiguille à coudre. Si l’intérieur du bouchon n’est pas complètement plat et inclut un anneau de maintien au goulot de la bouteille, il est nécessaire d’enlever cet anneau. Voir la vidéo qui décrit l’ensemble de l’équipement de filtration de l’extrait de sol à : https://www.youtube.com/watch?v=FEcQOSA_ur4
Des flacons transparents de 11 ml, de 19 mm de diamètre : ces flacons sont utilisés avec le colorimètre Hanna afin de lire la couleur bleue due à la réaction avec le phosphate ; ce sont les mêmes flacons que ceux utilisés pour le test POXC ci-dessus, voir 3.4.2.
Une pipette graduée simple ou un compte-gouttes pour transférer l’extrait de la bouteille ou du tube à centrifuger dans la bouteille filtrante après avoir laissé décanter, et ajouter une solution de bisulfate de sodium pour acidifier l’extrait. Il est préférable d’utiliser des compte-gouttes séparés et dédiés pour chaque tâche de la procédure, afin d’éviter toute contamination.
Des petites gobelets en plastique pour recueillir l’extrait filtré et pour l’acidifier (2 tasses par test, d’environ 6 cm de large et de 8 cm de hauteur).
Une pissette avec une buse afin de faciliter le rinçage et l’addition précise d’eau pour obtenir des dilutions au volume souhaité.
Solution d’extraction Olsen (NaHCO₃ 0,5 M + NaOH pour augmenter le pH à 8,5; environ 2 g de NaOH par litre à titre indicatif)
Bisulfate de sodium ou hydrogénosulfate de sodium (NaHSO₄) : utilisé pour acidifier l’extrait de sol en préparation de la réaction colorée. Ce bisulfate est préparé sous forme de solution à 15 g / 100 ml. Vous pourrez peut-être utiliser de l’acide de batterie dilué au lieu d’une solution de bisulfate de sodium, consultez le manuel téléchargeable de cette substitution.

Procédure:

Pesez 2,5 g de sol tamisé (2 mm) dans un tube pour centrifugeuse ou une autre bouteille.
À l’aide d’une éprouvette, ajouter 25 ml de solution Olsen à l’échantillon de sol dans la bouteille ou le tube pour centrifugeuse.
Fermez le bouchon de la bouteille et secouez-la pendant 10 minutes
Laissez la suspension se déposer 10 minutes
Il existe ensuite différentes alternatives pour la filtration, décrites ci-dessous : (I) par filtrage traditionnel avec du papier filtre plié en cône; (II) en utilisant du papier filtre de laboratoire et un filtre-presse pour accélérer le filtrage de chaque échantillon et (III) en utilisant un filtre-presse et du papier filtre provenant de filtres à café coniques, ce qui est généralement efficace pour les sols aux textures légères et limoneuses.

Remarquez: La vidéo ci-dessous présente le filtre-presse comme idée pour filtrer les extraits, en plus des procédures de filtration ci-dessous.

I. Si vous utilisez du papier filtre de laboratoire traditionnel plié dans un entonnoir :

Pliez le papier filtre n° 5 Whatman (pore de taille 2,5 microns) en quatre pour produire un filtre en forme de cône. Certaines personnes fabriquent ainsi un entonnoir très large et peu profond qui peut être placé facilement dans un gobelet en plastique et qui laisse passer le filtrat directement dans ce dernier (figure en bas).
À l’aide d’une pipette ou en versant l’extrait Olsen, transférez celui-ci dans l’entonnoir en papier filtre.
Attendez 20 ou 30 minutes pour que 5 à 7 ml soient filtrés (idéalement 7 ml).

Filtres pliés en forme d’un entonnoir large

II. Si vous utilisez du papier de filtres à café et un filtre-presse :

Transférer le surnageant (suspension d’argile dans la partie supérieure de la bouteille) à partir de la bouteille d’extraction vers une autre bouteille de filtration. Cette dernière doit avoir un bouchon dont la surface interne est plane afin de pouvoir placer un filtre en forme de cercle, et de faire des petits trous dans le bouchon (trous de diamètre de 1 mm) pour que le liquide filtré puisse couler. Voir la vidéo sur YouTube mentionnée ci-dessus.
Une double couche de papier de filtre à café découpé en cercles est insérée dans le bouchon perforé de cette bouteille. Ensuite, à la main ou avec une presse en bois (voir les figures 32 et 33), appuyez sur la bouteille jusqu’à ce que vous voyiez des gouttes sortir.
Ne collectez pas ces premières gouttes car elles sortiront avec un peu d’argile et avec de la turbidité. Au fur et à mesure, les gouttes deviennent plus transparentes, bien que la solution transparente ait toujours une couleur brun clair, mais ce qui est convenable.
Après avoir jeté les premières gouttes si elles sont troubles, commencez à recueillir les gouttes claires dans un verre propre jusqu’à ce que vous ayez un volume compris entre 5 et 7 ml. Le volume de 7 ml est indiqué s’il n’y a aucun problème dans la collecte de cette solution. Ce processus peut prendre jusqu’à 10 minutes, il est donc recommandé d’utiliser la presse en bois (fig. 33) pour être libre d’effectuer d’autres travaux, surtout s’il y a beaucoup d’échantillons à analyser.

III. Si vous utilisez des filtres en papier de laboratoire Whatman 5 et un filtre-presse :

La bouteille d’extraction ne doit pas être trop déplacée afin de ne pas déranger les argiles qui s’y sont déposées.
À l’aide d’une pipette ou d’un compte-gouttes, transférez 10 à 15 ml de la partie supérieure de la suspension de sol depuis la bouteille d’extraction vers la nouvelle bouteille pour la filtration. Cette suspension sera encore trouble, mais l’idée est d’avoir le moins d’argile possible afin de ne pas trop obstruer le papier filtre. Voir la vidéo mentionnée ci-dessus sur le matériel pour plus de détails sur la méthode de filtration.
Placez un seul cercle de papier filtre à l’intérieur du bouchon troué et le placer soigneusement, mais fermement, sur la bouteille pour filtration. Un serrage excessif du bouchon peut déchirer le papier filtre, et il ne doit donc pas être trop serré. Par tâtonnement vous saurez si l’étanchéité est correcte.
Retournez la bouteille et pressez-la avec un filtre-presse qui peut être fabriqué à cet effet (figure ci-dessous)
Les gouttes qui sortent du filtre doivent être claires et sont collectées directement dans un verre propre (contrairement aux premières gouttes avec l’option « filtre à café » décrit précédemment). Si elles sont troubles, vous devriez vérifier s’il n’y ait pas des déchirures ou des fissures dans le filtre.
Continuez à collecter les gouttes jusqu’à obtenir entre 5 et 7 ml pour les prochaines étapes (7 ml est mieux).

Youtube video: simple soil filtration rig

Indépendamment de la méthode de filtration ci-dessus (filtres à café ou de laboratoire), continuez à filtrer les gouttes claires dans le gobelet jusqu’à ce que vous ayez 7 ml ou un peu plus. Si la filtration est très difficile, vous pouvez réduire le volume à une valeur comprise entre 5 et 7 ml.
Versez exactement 7 ml de filtrat (ou moins si le filtrage a été difficile) dans une éprouvette propre ou récemment rincée (enlever tout excès d’eau en cas de rinçage).
Versez les 7 ml de la solution de sol dans un gobelet en plastique propre
puis à l’aide d’une pipette propre ou d’un compte-gouttes gradué, ajouter 3,1 ml de la solution de bisulfate de sodium à 15 g/100 ml préparée précédemment. Si vous avez moins de filtrat vous devrez alors réduire proportionnellement la quantité de solution d’hydrogénosulfate de sodium (voir tableau ci-après).

mL filtré	mL de hydrogénosulfate de sodium pour ajouter
5	2.25
6	2.75
7	3.10

La solution bouillonne au fur et à mesure que les bicarbonates sont neutralisés. Le hydrogénosulfate de sodium abaisse le pH de l’extrait de 8,5 à 6 environ, de sorte que quand les réactifs sont ajoutés, ceux-ci peuvent développer la couleur bleue proportionnellement à la teneur en phosphore.
Tout en laissant la solution bouillonner du fait du CO2 du bicarbonate, afin de gagner du temps, un pack de réactif peut déjà être versé dans un flacon de colorimètre propre et sec pour l’étape 14 ci-dessous
Quand le bouillonnement s’est estompé, versez l’extrait acidifié du gobelet vers l’éprouvette de 25 ml. Rincez le gobelet avec un peu d’eau (4 ml à chaque rinçage) avec la pissette et ajoutez cette eau de rinçage dans l’éprouvette. Ensuite, remplissez l’éprouvette jusqu’à un volume final de 20 ml +/- 0,2 ml. Vous disposerez ainsi de 10 ml d’extrait dilué pour le flacon avec le réactif, et de 10 ml comme contrôle sans réactif à placer dans le colorimètre (l’extrait sans réactif sera jaune à brun et cette couleur servira de « blanc » dans le colorimètre pour corriger l’extrait avec réactif).
Important : mélangez bien l’échantillon avant de le placer dans le flacon pour effectuer la réaction colorimétrique, en en faisant plusieurs fois des va-et-vient du gobelet à l’éprouvette.
Ajoutez le contenu du sachet de réactif dans un flacon propre et sec. Vous pouvez couper le paquet directement sur le dessus, puis ouvrir l’emballage en forme de carré ou de diamant, et versez le contenu en plusieurs fois, pour s’assurer que tout le réactif a bien été versé dans le flacon.
Ajouter 10 ml des 20 ml de l’extrait contenus dans l’éprouvette dans le flacon avec les réactifs. Marquez une ligne de 10 ml à l’avance ou versez jusqu’à ce que l’espace entre le ménisque (surface du liquide) et le bouchon soit le même que l’épaisseur du bouchon, ce qui équivaut à 10 ml.
Ajoutez la solution restante dans le tube à essai dans un flacon de contrôle « blanc », sans réactif. Pour les échantillons de même type de sol, la même solution de contrôle peut être utilisée pour plusieurs échantillons car la couleur jaune ou brune de l’extrait sera identique. Lorsque de grandes différences de matière organique existent entre les échantillons, le flacon de contrôle sera plus sombre pour les sols possédant plus de matière organique ; un flacon de contrôle différent devra alors être utilisé pour chacun de ces différents sols.
Bouchez et secouez le flacon avec le réactif. Vous devrez peut-être le dévisser une ou deux fois pour libérer les bulles. Si, lors de l’apport du réactif, de nombreuses bulles se forment comme dans l’étape d’acidification ci-dessus, c’est le signe que la quantité de bisulfate n’a pas été suffisante pour acidifier, peut-être parce que le sol est trop calcaire. Dans ce cas, il faudra peut être ajouter encore quelques gouttes de solution de bisulfate (jusqu’à 0,2 ml) avant de lire le résultat. Cependant, notez qu’il est normal que la solution libère des bulles en présence du réactif.
Une couleur bleue devrait apparaître dans le flacon avec réactif (fig. 37). Lisez cette couleur bleue grâce au colorimètre haut de gamme Hanna phosphate après environ 10 à 15 minutes comme suit :

Allumez le colorimètre.
Lorsque C1 apparaît, placez le flacon de contrôle (couleur brun clair ou clair, pas de réactif) et appuyez sur le bouton.
Lorsque C2 apparaît, mettez le flacon avec le réactif à la place de celui de contrôle (de couleur bleue, s’il y a du phosphate présent) et appuyez sur le bouton.
Notez la lecture en ppm de phosphate. Rappelez-vous que cette lecture n’est pas le résultat final parce que vous devez encore effectuer les étapes d’étalonnage et les calculs finaux.

Le colorimètre pour phosphate Hanna de gamme large

Il est possible que, lorsque le test est effectué les premières fois, vous souhaitiez répéter les lectures après 20, 25 et 30 minutes, afin de voir si la coloration continue. La couleur bleue devrait atteindre un maximum après 15 à 20 minutes, mais change peu après 15 minutes.
Dans de nombreux sols, après 30 minutes environ, la couleur bleue se combine avec la matière organique (MO) dissoute par l’extraction Olsen et produit des particules bleues ainsi qu’un précipité. À partir de là, Il ne faut pas faire de lecture avec le colorimètre car la couleur bleue commence à s’estomper.
Si le niveau de lecture dépasse la limite étalonnée ci-dessous, c.-à-d. supérieure à 20 ppm lus par le colorimètre, il est conseillé d’utiliser moins de sol dans l’analyse (par exemple 1,5 g au lieu de 2,5 g) afin de réduire le niveau de phosphate qui sera lu par le colorimètre.
Manipulation des déchets issus de la réaction : mettre les réactifs dilués dans un sol infertile ou dans un compost ne causera probablement pas d’effets indésirables ou toxiques ; le molybdène peut même agir comme nutriment pour les plantes. Il peut également être éliminé dans un système d’assainissement public. Les extraits lus par le colorimètre (qui sont acides) peuvent être neutralisés avec un peu de cendres d’un foyer ou de cuisine.

Calcul du phosphore (P) assimilable Olsen dans le sol:

Tout d’abord, la concentration brute de phosphore dans la solution finale placée dans le colorimètre est calculée au moyen d’une courbe d’étalonnage précédemment développée :

Conc.brute de P = P _brute = 0,0559 × lecture du colorimètre-0,0052

La concentration de P dans l’extrait original est calculée après avoir mélangé la solution Olsen avec le sol :

Conc.P dans l’extrait = [P_extrait ]
= P_brute × (20 ml) / (ml de solution de neutralisation) [mg⁄l]

Où « ml de solution de neutralisation » fait généralement référence aux 7 ml mesurés pour la neutralisation avec du bisulfate de sodium ; cette valeur peut varier entre 5 et 7
[P_extrait ] est la concentration (mg/l) de phosphore dans l’extrait à partir de laquelle nous pouvons calculer la quantité (mg) de phosphore dans l’extrait, de la façon suivante :

Quantité P dans l’extrait (mg) = P_extrait = [P_extrait ] × 0,025 l

en se rappelant que 25 ml d’extrait du sol ont été créés au total, soit l’équivalent de 0,025 l.

Enfin, pour calculer la quantité de phosphore disponible dans le sol, nous divisons cette quantité en mg par le poids initial du sol en kg :

P disponible dans le sol (mg⁄kg) = P_extrait/(poids initial du sol (kg)

Ne pas oublier que le poids en grammes du sol doit être divisé par 1.000 afin d’obtenir le poids en kg : par exemple 0,0025 kg équivaut à 2,50 g ou encore 0,00243 kg équivaut à 2,43 grammes de sol sec.
Dans le cas où nous analysons un sol humide, nous devons ajuster les résultats à l’humidité du sol, ce qui se fait en divisant le résultat par [1 – teneur en eau de l’échantillon].

Exemple de calcul des résultats :

Par example: 2,63 g de sol sont initialement pesés. Puis 7 ml d’extrait sont filtrés pour la neutralisation ; l’analyse de la couleur par le colorimètre a donné une intensité de 14,5 unités. La concentration en P disponible est calculée comme suit :

P_brute = 0,0559 x 14,5 – 0,0052 = 0,8503 mg/l
[P_extrait] = 0,8503 x (20/7) = 2,429 mg/l
La quantité de P extraite est de : 2,249 mg/l x 0,025 l = 0,06074 mg
La concentration de P disponible dans le sol est donc :
P_disponible= 0,06074 mg / 0,00263 kg = 23,1 mg/kg

Cela correspond à un niveau élevé de P disponible selon le tableau d’interprétation des résultats ci-après. Gardez à l’esprit qu’en réalité ce résultat correspond au « P assimilable » selon une certaine méthode (celle Olsen). Cette estimation du P disponible rend possible la comparaison de différents sols et l’évaluation de leur fertilité en P ; ce n’est pas la définition absolue du P disponible pour les plantes qui dépend de nombreux autres facteurs.