Effet de la fertilisation à base de struvite (Crystal Green) sur la teneur en éléments du sol, déterminé par différentes méthodes dans le cadre de la culture du soja

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12702 (2023) Citer cet article

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La struvite est considérée comme une alternative prometteuse aux engrais phosphorés aux engrais minéraux ; cependant, avant de fertiliser, des analyses de sol doivent être effectuées pour déterminer les recommandations en matière d'engrais. En mai 2022, le sol a été échantillonné lors d'une expérience en pot avec application de phosphore mise en place à l'Université et des sciences de l'environnement et de la vie de Wroclaw. L'analyse chimique du sol comprenait le phosphore total et disponible, le potassium et le magnésium déterminés par les méthodes Egner – Riehm, Mehlich 3 et Yanai. Le but de l'article est de comparer l'extraction des éléments du sol par trois méthodes différentes sous fertilisation par struvite et leur utilisation dans la culture du soja. L'application de ces méthodes a indiqué une augmentation sans ambiguïté de la teneur en magnésium du sol après l'application de struvite. La fertilisation à la volée du soja a affecté la teneur en phosphore du sol. Les résultats de l'étude ont indiqué que différentes méthodes d'extraction présentaient différentes teneurs en P du sol. La teneur en phosphore disponible était d'environ 122 à 156 mg kg-1 dm, 35,4 à 67,5 mg kg-1 dm et 100 à 159 mg kg-1 dm selon les méthodes de Mehlich, Yanai et Egner – Riehm, respectivement. Une corrélation positive a été trouvée entre la teneur en Mg et en K du sol déterminée par les méthodes Mehlich 3 et Yanai, ce qui peut suggérer que la méthode Yanai pourrait être introduite dans l'analyse chimique standard du sol en Pologne. Une telle corrélation n’a pas été trouvée pour le phosphore, qui est un élément difficile à déterminer en raison de la multitude de facteurs affectant sa disponibilité.

Le phosphore est un élément important qui améliore la richesse nutritionnelle et la fertilité des sols. C’est également un élément essentiel, responsable du bon fonctionnement des plantes et conduisant à des rendements importants et de bonne qualité. L’étendue réelle des réserves mondiales commercialement viables de phosphate naturel est restée un sujet d’incertitude considérable ces dernières années1. On estime qu’au rythme actuel d’utilisation, la réserve mondiale de phosphore (P) est suffisante pour 600 à 1 000 ans2,3. Les réserves de minerai de pétrole s'épuisent, menaçant ainsi la sécurité alimentaire mondiale à long terme. Ainsi, des alternatives pour P sont étudiées.

Une possibilité prometteuse est la struvite (MgNH4PO46H2O), qui peut être récupérée à partir des boues d'épuration. La récupération de la struvite présente plusieurs avantages supplémentaires non seulement dans le secteur agricole mais également dans les stations d'épuration des eaux usées4,5,6, car la struvite est considérée comme une source alternative d'éléments tels que le phosphore, l'azote et le magnésium à des fins agricoles7,8,9. La struvite a une teneur théorique en P proche de celle de la roche phosphatée (12,6 % en poids sec [PS]) et s'est révélée être un engrais phosphaté efficace, en particulier dans les sols acides. Elle est considérée comme un engrais à libération lente qui peut réduire les pertes de P dans le sol. environnement10,11. La struvite contient également certains métaux lourds, car les eaux usées contiennent une quantité importante de ces éléments ; cependant, ceux-ci se produisent dans des limites acceptables, comme l'ont prouvé nos propres recherches12. Les données expérimentales de diverses espèces végétales prouvent que la fertilisation par struvite donne des rendements végétaux similaires à ceux obtenus avec la fertilisation minérale7,8,12,13,14,15.

Parmi les éléments nutritifs, le phosphore du sol est l'un des plus difficiles à analyser en raison de ses diverses formes, comme le P dissous dans la solution du sol ; P absorbé dans les minéraux argileux, les (hydroxy)oxydes de Fe et d'Al ; P dans les minéraux primaires P organique ; et les pools microbiens de P16. La teneur en phosphore est généralement analysée à l’aide d’analyses de sol développées au cours des six dernières décennies17,18,19. L'interprétation des tests de phosphore dans le sol est soumise à une incertitude considérable. Les tests de phosphore dans le sol tentent de présenter l'absorption par les plantes en extrayant la totalité ou une quantité proportionnelle de cet élément disponible pour les plantes. L’examen de la teneur en phosphore du sol permettra de déterminer la dose de phosphore appropriée20. De nombreux tests sont utilisés dans le monde entier pour déterminer la teneur en phosphore du sol, avec plus de 13 tests de phosphore développés pour les recommandations agronomiques en Amérique. La sélection des tests dépend généralement des conditions locales du sol (par exemple, certains tests sont mieux préparés que d'autres à des conditions de pH élevé ou faible), bien que des facteurs historiques et institutionnels influencent principalement la sélection des tests dans différentes zones. À l’origine, toutes les analyses de sol étaient analysées par colorimétrie, comme la méthode au bleu de molybdène imaginée par Murphy et Riley21. Après la mise en œuvre de la spectrométrie à plasma inductif (ICP), de nouveaux tests de sol ont été développés dans les années 1970 et 1980, permettant la mesure simultanée de nombreux éléments à partir d'un seul extrait de sol16. En Pologne, depuis plusieurs années, la méthode Egner-Riehm est utilisée pour déterminer l’abondance du sol en phosphore et en potassium assimilables par les plantes22. Il s'agit d'extraire les composés phosphorés du sol à l'aide de lactate de calcium acidifié à l'acide chlorhydrique (CH3-CHOH-COO)2Ca). La solution utilisée pour l'extraction est de 0,04 N de lactate de calcium et de 0,02 N d'acide chlorhydrique22. Cette méthode s'avère cependant souvent insuffisamment précise pour déterminer avec précision les doses optimales de phosphore aux plantes afin d'assurer une haute efficacité de fertilisation et de maintenir au moins une abondance moyenne de sol. en phosphore assimilable par les plantes. Par conséquent, d’autres méthodes plus complexes permettant de déterminer l’abondance du sol en différentes fractions de phosphore devraient être utilisées.