Le phosphore assimilable des sols : sa représentation par un modèle fonctionnel à plusieurs compartiments

Résumé - L'analyse compartimentale des cinétiques d'échange isotopique des ions phosphate permet de démontrer que le phosphore (P) biodisponible des sols est un ensemble hétérogène contenant des ions phosphate liés à la matrice du sol, mais susceptibles de gagner la solution du sol en des temps très variables. Le P biodisponible est donc un système à plusieurs compartiments. En partant de considérations sur les conditions de fonctionnement des racines et des systèmes racinaires, le P assimilable a été découpé en 5 compartiments différenciés par la durée nécessaire à leur transfert dans la solution du sol. Le pool central, P _L, est celui des ions libres pour lesquels le temps de transfert de la phase solide à la solution du sol est inférieur à 15 s. Les 4 autres pools, B, C, D et F, sont tous directement reliés au pool central. Ils contiennent les ions dont le temps de transfert vers la solution du sol est compris, dans ce système en état stationnaire, entre 1 m et 1 j (pool B), 1 j et 3 mois (pool C), 3 mois et 1 an (pool D) et est supérieur à 1 an pour le pool F. Ce modèle ne prend pas en considération le P organique dont la transformation vers la forme biodisponible suit des processus différents. Pour favoriser la comparaison visuelle rapide des caractéristiques essentielles du P biodisponible présent dans les échantillons issus de prélèvements différents, une représentation schématique de ce modèle global a été mise au point. À titre d'exemple, on montre que des prélèvements répétitifs ou des fertilisations excédentaires de phosphore modifient tous les compartiments. Cette représentation permet d'illustrer l'existence de 2 types de pouvoir tampon du sol pour les ions phosphate : l'un est qualifié de «pouvoir tampon instantané», l'autre de «pouvoir tampon retard»; ce dernier assure le renouvellement des ions phosphate dans la solution en fonction du temps et de la quantité prélevée ou ajoutée.

Abstract - Available soil phosphate: its representation by a functional multiple compartment model. Analysis of the isotopic exchange kinetics of phosphate ions which occurs in a soil-solution system maintained in steady-state shows that the available soil phosphate is a heterogeneous system that lends itself to compartmentalization. Available soil P has been subdivided into 5 pools in relation to the functioning of roots and root systems. The central and most important pool for P uptake by crops is the pool P_L of free phosphate ions: this pool contains ions which can be transferred into the soil solution in < 15 s. The 4 other pools, B, C, D and F, branch directly off the central pool. In this system studied in steady-state, the pool B contains ions which can exchange with the phosphate ions of the soil solution in between 1 min and 1 d. The pool C contains the ions able to enter the solution in steady-state between 1 d and 3 months. The pool D contains ions which can exchange with phosphate ions in the solution in 3 months to 1 yr. The pool F contains phosphate ions exchangeable after > 1 yr. This model concerns only inorganic P, organic P following other rules of transformation, such as those of microbial mineralization. A schematic functional model has been developed to summarize this information. The model applied to various soil samples taken from 2 long-term field experiments showed that repeated fertilization or exhaustive cropping can modify all the pools. This scheme shows 2 kinds of phosphate buffering capacity (PBC) for soils. The first kind, which depends on the P_L pool, is called 'instantaneous PBC'; the second kind, which depends on the 4 other pools, is called 'delayed PBC': its effect on the maintenance of phosphate ion concentration in the soil solution is time-dependent.