La spectrométrie infrarouge comme outil de caractérisation des constituants et des propriétés physico-chimiques des sols ferrallitiques des Hautes Terres de Madagascar - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Infrared spectrometry as a tool for characterization of constituents and physicochemical properties of ferrallitic soils in the Highlands of Madagascar

La spectrométrie infrarouge comme outil de caractérisation des constituants et des propriétés physico-chimiques des sols ferrallitiques des Hautes Terres de Madagascar

Résumé

In highly weathered tropical soils, the dominant residual minerals, i.e. kaolinite, gibbsite, hematite and goethite, play a key role, together with organic matter, in soil behaviour through their effect on the sorption of nutrients, such as phosphorus or exchangeable cations and exchangeable aluminium. Therefore, information on soil mineralogical properties is important for effective and sustainable soil fertility management, basis for sustainable productivity. Soil analysis using traditional laboratory methodologies is generally expensive and often time consuming, restricting their use. The acquisition of large datasets on soil needs other technologies to easily and accurately measure soil properties. Infrared reflectance spectroscopy has been accepted as a fast and non-destructive method to evaluate the components and properties of the soil, and is considered as a possible alternative to improve or at least replace the conventional laboratory methods of soil analysis. For tropical soils, numerous studies have reported accurate predictions of soil organic matter content. The quantitative prediction of the mineralogical composition of soils using spectroscopic techniques is, however, still limited. Nevertheless, clearly, more research on the use of infrared reflectance spectroscopy is still needed to support its use for the quantitative analyses of the mineralogical composition of soils, a key component for highly weathered tropical soils. Therefore, the objective of this study was: (i) to investigate the use of near and mid (-infrared) reflectance spectroscopy (SPIR and SMIR) to measure the mineralogical composition over a wide range of highly weathered soils in Madagascar (Cf. Chapitre 2); (ii) to investigate the use of near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) to predict desorption of soil P, using anion-exchange resins (Presin), and sorption of soil P, using single-addition P-buffering index (PBI), over a wide range of highly weathered soils in Madagascar. More specifically, we also compared the performance of chemometric methods with PTF using data measured or predicted by spectrometry (Cf. Chapitre 3). Thus, Chapter 4 will use the models developed in chapters 2 and 3 to, (i) predict the variability of potential retention and availability of phosphorus soil of Madagascar based on soil characteristics, (i) and apply them to the farm scale.Key words: tropical soils, mineralogical composition, near-infrared reflectance spectroscopy, mid-infrared reflectance spectroscopy, desorption of soil P (Presin), sorption of soil P
Face à la pression démographique et la paupérisation sévissant le pays, atteindre la sécurité alimentaire n'est plus une option mais une étape que les agriculteurs et les chercheurs devraient franchir afin d'affronter la compétition nationale et mondiale. La valorisation des « tanety » peut être une des meilleures alternatives pour sécuriser la population. Or ce « tanety » est connu comme un sol acide, riche en oxyde et hydroxyde de Fe et Al, à faible teneur en matière organique, entraînant à une forte sorption de de P dans le sol. Les formes minérales du phosphore sont associées aux minéraux argileux, comme la kaolinite, et plus particulièrement aux oxydes et hydroxydes de fer (goethite et hématite) et d'aluminium (gibbsite), ce qui réduit fortement leur disponibilité limitant fortement la production agricole. Or, pour pouvoir augmenter la production agricole sur les tanety, il est impératif d'augmenter la disponibilité du phosphore. Dans un contexte de faible disponibilité des terres et de faible utilisation d'intrants, nécessite une bonne connaissance des constituants et des propriétés physico-chimiques des sols, notamment sur la sorption de P dans les sols ferrallitiques. Notre recherche vise à proposer des méthodes alternatives, rapides et peu couteuses, pour caractériser les sols. L'utilisation de la spectrométrie infrarouge (proche et moyen infrarouge ou NIRS - MIRS) pour prédire et modéliser la composition minéralogique (kaolinite, gibbsite, goethite, hematite, oxyde de Fe et d'Al) (Cf. Chapitre 2) et les propriétés physico-chimiques des sols (pH, carbone, texture, Prem, Presin, Ptotal) pourrait être une alternative (Cf. Chapitre 3), et d'appliquer les modèles chimiométriques à l'échelle agricole. Le chapitre 2 présente nos résultats sur l'utilisation de la spectrométrie infrarouge (MIRS et NIRS) pour la prédiction des constituants minéraux des sols tropicaux. Les Kaolinites, gibbsites et Fe2O3cbd sont bien prédits par le NIRS que par le MIRS. Le chapitre 3 s'intéresse à la prédiction de la disponibilité ou du potentiel de sorption du phosphore par les sols de Madagascar en utilisant la spectrométrie NIRS ou MIRS. Nos résultats ont montré 3 bons modèles de la sorption de P utilisables : (i) à partir de NIRS ; (ii) à partir de MIRS et (iii) à partir de la fonction pédotransfert. Le chapitre 4 présente nos résultats basés des modèles du chapitre 2 et 3 sur (i) la classification et caractérisation des sols en fonction des facteurs pédogénèses, (ii) et l'application du modèle Prem à l'échelle agricole.Mots clés : Tanety, sol acide, oxyde et hydroxyde de Fe et Al, matière organique, sorption de P, NIRS, MIRS
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04549003 , version 1 (16-04-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04549003 , version 1

Citer

Henintsoa Volaniaina Ramaroson. La spectrométrie infrarouge comme outil de caractérisation des constituants et des propriétés physico-chimiques des sols ferrallitiques des Hautes Terres de Madagascar. Science des sols. Montpellier SupAgro; Université de Madagascar, 2017. Français. ⟨NNT : 2017NSAM0014⟩. ⟨tel-04549003⟩
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