Thèses sur le sujet « Andosoil »

Le chlordécone est un pesticide organochloré, qui a été utilisé dans les Antilles françaises pour lutter contre le charançon du bananier Cosmopolites sordidus. Ce pesticide a été interdit en 1993 en raison de sa toxicité et de sa persistance dans l'environnement. Cependant des études ont montré que la population antillaise continue d'être exposée (lait maternel et sang contaminés, transfert de chlordécone mère-jeune, retard du développement cognitif, risque de cancer de la prostate) en particulier via l'alimentation. Depuis 2008, la réglementation européenne n°396/2005 est appliquée sur le territoire antillais (limite maximale fixée à 10 et 20 µg chlordécone /kg poids frais repsectivement dans le foie et l'oeuf et de 100 µg/kg de matière grasse dans le gras). Il s'avère que la contamination des denrées au chlordécone est due au fait que les sols d'anciennes bananeraies autrefois traités au chlordécone (principalement des andosols, des nitisols et des ferrisols) demeurent contaminés. L'andosol contient de l'argile allophane, structure qui confère une microporosité élevée par l'enchevêtrement de motifs particulaires répétés à plusieurs échelles. Le chlordécone de l'andosol a été potentiellement piégé par ce réseau de micropores et est supposé être fortement retenu. Au contraire, le nitisol contient de l'argile halloysite, dont la structure correspond à une superposition de couches et ménage une faible porosité. Notre hypothèse est que le chlordécone est moins retenu par le nitisol que par l'andosol. Les animaux monogastriques élevés en plein air (porcin, volaille) sont susceptibles d'ingérer du sol de manière involontaire. Chez la poule pondeuse, les niveaux d'ingestion de sol peuvent atteindre 25 % de la ration alimentaire journalière dans le cas d'une réduction du couvert végétal et/ou d'un rationnement alimentaire. L'ingestion de sol pour le porcin a été peu étudiée. Nous avons cherché à déterminer les aptitudes d'un andosol et d'un nitisol à retenir le chlordécone durant le processus digestif. Pour cela nous avons évalué la biodisponibilité relative du chlordécone d'un andosol et d'un nitisol chez l'animal monogastrique. La détermination de la biodisponibilité relative repose sur la comparaison des pentes entre la réponse (concentration de chlordécone dans les matrices animales) obtenue lors des doses croissantes de chlordécone ingérées via la matrice testée (l'andosol ou le nitisol) à la réponse obtenue lors des mêmes doses de chlordécone ingérées via une matrice de référence (huile). Les résultats obtenus chez la poule pondeuse et le porcelet ont indiqué que l'andosol et le nitisol n'affectent pas la biodisponibilité du chlordécone. Ainsi, la biodisponibilité relative du chlordécone des sols étudiés a été identique et considérée égale à 100% aussi bien chez la poule que chez le porcelet. Le chlordécone du sol a donc été extrait durant le processus digestif et absorbé par l'animal monogastrique à l'identique du chlordécone dissous dans de l'huile. Le chlordécone du sol est donc assimilable par l'animal d'élevage. Ainsi, les sols contaminés en chlordécone présentent un réel risque pour la filière animale. Les teneurs en chlordécone des produits (foie, gras, oeuf) ont dépassé les limites maximales acceptables dès lors que les animaux monogastriques ont ingéré 6,8 µg chlordécone /jour/kg de poids vif. Sachant que 10% des sols cultivables contiennent au moins 1 mg chlordécone /kg, dès lors qu'un animal monogastrique (poule pondeuse ou porcelet) ingère 17 % de sol dans sa ration alimentaire quotidienne, les teneurs en chlordécone des produits dépasseront les limites maximales et seront « impropres » à la consommation. Il convient ainsi d'identifier les pratiques d'élevage à risques pour préconiser des mesures limitant la contamination des produits animaux au chlordécone
Chlordecone (CLD) is an organochlorine pesticide used in the French West Indies against black weevil Cosmopolites sordidus. This pesticide was banned in 1993, because of the toxicity and persistence of this compound in the environment. However, several studies indicated that the population is already exposed to chlordecone (contaminated blood and maternal milk, chlordecone transfer to the mother from the child, memory delay in child and risk to the prostate cancer) particularly by food ingestion. Since 2008, European Regulation °396/2005 is applied in French West Indies (maximal limit fixed at 10 and 20 µg chlordecone/kg of fresh weight in liver and egg and at 100 µg chlordecone /kg of fat in fat). Soils of banana crops previously treated by chlordecone (mainly andosols, nitisols, ferrisols) are still contaminated and are the major source of contamination of food products. Andosol contains allophane clay structure which allows a high microporosity with the formation of particle aggregates in a pattern repeated at different scales. chlordecone would be strongly trapped by this micropores structure and supposed to be strongly retained. Nitisol contains halloysite clayed structure composed to the clay layers superposition with a low porosity. Our hypothesis is that chlordécone is less retained by nitisol than by andosol. Monogastric animals reared outside (pig, poultry) may involuntary ingest soil. It has been shown that hen can ingest soil amounts corresponding to 25 % of the daily ration in the case of vegetation reduction and of nutritional imbalance. Soil ingestion by pig was less studied. In the frame of this research work, we determined andosol and nitisol capacities to retain chlordecone during the digestive process. The relative bioavailability of soil-bound chlordecone in monogastric farm animals (laying hen and juvenile swine) was established. The relative bioavailability determination consists to the slope comparison between the response (concentrations of chlordecone in animal matrices) obtained with increasing chlordecone doses via andosol or nitisol and the response obtained with the same chlordecone ingestion doses via a reference matrix (oil). Results showed that andosol and nitisol did not reduce the chlordecone bioavailability. Thus, relative bioavailability of soil-bound chlordecone was considered to be equal to 100% in laying hen and in juvenile swine. chlordecone was extracted during the digestive process and was absorbed by the monogastric animals. Thus, soil-bound chlordecone is directly assimilated by monogastric farm animals. Concentrations of chlordecone in animal products (liver, fat, egg) exceeded maximal limits for a chlordecone ingestion at least equal to 6.8 µg chlordecone/day/kg of body weight. Since 10% of agricultural soils are contaminated with at least 1 mg/kg, the ingestion of 17% of soil in the daily food ration will result in animal products not acceptable for human consumption. Therefore, it is important to characterize the risk livestock farming practices in order to limit the contamination of food products

L'objectif de ce travail est d'etudier la fixation des phosphates par un horizon sl d'un andosol desature non perhydrate de la reunion. L'effet de la concentration initiale et de la quantite initiale des phosphates sur la cinetique de fixation et sur la liberation concomittante des hydroxyles, des silicates et de l'aluminium ont ete mis en evidence. Les phosphates sont apportes sous forme de solution de kh#2po#4. La fixation augmente fortement avec l'augmentation des apports de phosphates. La capacite maximale de fixation, determinee par l'equation de langmuir est de 39770 mg de p par kg de sol. Mais, l'utilisation du modele par solution-solide montre que 75% environ de la quantite maximale reellement fixee sont sous forme de phosphates d'aluminium precipites. L'etude de la liberation des ions hydroxyles et de la silice montre que les ions orthophosphates sont adsorbes sur les sesquioxydes et sur les allophanes par echange de ligand avec les groupes hydroxyles et les molecules d'eau. La quantite de phosphates extractibles au reactif olsen-dabin est proportionnelle a la quantite de phosphates fixes. Au cours du vieillissement, une faible partie du phosphate assimilable retrograde. La deshydratation, la destruction de la matiere organique et le chaulage provoquent une augmentation de la vitesse initiale de fixation, la capacite de fixation variant peu. Sur les sols deshydrates et ceux ou la matiere organique a ete detruite, une augmentation de la desorption est observee. Les analyses montrent a l'echelle nanoscopique une forte heterogeneite chimique. Les phases phosphatees neoformees obtenues dans les culots recuperes apres la fixation ne diffractent pas les rayons x et les phosphates se fixent preferentiellement sur les produits alumineux amorphes

Le nématode phytoparasite Radopholus similis est un ravageur majeur des bananiers et plantains dans le monde. Introduit à partir du XVIe siècle en Afrique et Amérique, ce nématode occasionne des pertes importantes dans les bananeraies traditionnelles. La mise au point de nouvelles méthodes culturales a permis de réduire son impact ; mais des connaissances supplémentaires sont requises pour comprendre sa persistance et prévenir sa dispersion. Considérée jusqu'alors comme marginale, la phase sol de R. similis avait été peu étudiée car les populations de R. similis sont faiblement concentrées dans le sol (environ 1/1 000e de celle des racines). Pourtant, le volume du sol exploré par les racines de bananier représente 100 à 300 fois le volume de ces racines ; la phase sol concerne 30 à 50 % des effectifs de R. similis. Après avoir considéré les caractéristiques des sols volcaniques antillais, et notamment les classes de capillaires susceptibles d'héberger R. similis (capillaires de 20 à 300 µm de diamètre), nous avons évalué les différentes méthodes d'extraction des nématodes : filtration Baermann, élutriation, centrifugation-flottaison, aspersion, macération dans l'eau oxygénée. Les rendements à l'extraction de chaque méthode, leurs avantages et inconvénients ont été discutés. Ce travail a été complété par l'évaluation d'une méthode de coloration vitale qui permet de discriminer les nématodes morts et vivants. L'aptitude à la survie de R. similis dans le sol a ensuite été évaluée. Pour cela, nous avons déposé des suspensions de nématodes dans des piluliers remplis de sol de natures et de potentiels matriciels variables, mais toujours sans ressource alimentaire. Ces piluliers ont ensuite été conservés jusqu'à 180 jours dans des conditions de température optimale pour R. similis. Les durées de survie mesurées ont ainsi été légèrement supérieures à celles que l'on trouve habituellement dans la bibliographie : si on exclut les sols saturés en eau, il restait au bout de six mois de 1,7 à 9,3 % de la population apportée dans le nitisol et de 9,5 à 11,9 % dans l'andosol. Pour les adultes, les courbes de décroissances de population de R. similis pouvaient généralement être ajustées à l'aide des modèles de décroissance exponentielle ou de Teissier. Ces courbes dépendaient de la nature du sol, du potentiel hydrique et du sexe. Nous avons ainsi observé que les mâles avaient une capacité de résistance surprenante ; dans le nitisol, les taux de survie ont été en moyenne proches du double de ceux des femelles. Cette capacité de survie des mâles serait liée à une moindre dépense énergétique journalière que chez les femelles : les mâles, dont le système digestif est atrophié, ne chercheraient pas activement leur nourriture et ne perdraient pas de réserves lors du développement des œufs. Par ailleurs, dans les sols stérilisés, la survie était optimale quand les sols étaient proches de la capacité au champ ; dans les sols non perturbés, elle était optimale dans les sols les plus secs. Ces résultats contradictoires pourraient s'expliquer par les interactions avec les autres organismes du sol qui, en diminuant la capacité de survie, pourraient avoir un rôle antagoniste. Une étude complémentaire a été réalisée dans des tubes remplis d'eau ou de solutions de sol, extraites d'un nitisol par centrifugation. Au bout de 35 jours, il restait 7 à 8 % des populations initiales de R. similis, et ce, pour les deux sexes. Cette espèce peut donc subsister assez longtemps dans des eaux qui circulent pour être disséminée par ruissellement. Nous avons donc étudié la dissémination de R. similis par les flux d'eau ; en surface à l'aide de simulateur de pluie, en profondeur à l'aide de cylindres de sol sur lesquels nous avons simulé des pluies allant jusqu'à 3,7 fois le volume poral du cylindre (pluie de 540 mm). Ces études ont été complétées par un dispositif au champ qui a permis de cartographier les recontaminations dans des parcelles isolées ou non hydrologiquement par des fossés. La dissémination passive a été très faible dans le sol et n'a concerné qu'une fraction marginale des populations. Il semble que R. similis ait adapté ses comportements pour résister à l'entraînement par les eaux (plasticité réflexe ?). En surface, les simulations de pluie ont montré que la dissémination par les eaux nécessitait des conditions bien particulières : sols proches de la saturation en eau, racines ou bulbes arrachés à la surface du sol. Néanmoins, la dissémination passive existe, essentiellement en surface ; elle s'apparente à un phénomène restreint aux évènements "catastrophe" à l'échelle du nématode : destruction de son milieu de vie par les intempéries accompagnées d'épisodes de ruissellement important. Elle est suffisante pour entraîner la recontamination d'une parcelle en moins de deux ans. L'ensemble de ces travaux a montré que le comportement de R. similis est un facteur essentiel pour comprendre sa survie et sa dispersion. Sa biologie lui permet de bien s'adapter aux cultures pérennes à multiplication végétative, comme le bananier. Lorsque ces dernières sont cultivées en monoculture, les dégâts peuvent être considérables.

Las metodologías empleadas se derivaron de la teoría general de sistemas así, como las recomendadas por las Normas Mexicanas para estos estudios.
El presente estudio se realizó en la localidad de Ojo de Agua, Zinacantepec. Se evaluaron las propiedades físico-químicas en un monocultivo de Solanum tuberosum (papa).

Les andosols dérivent de cendres volcaniques. Leur originalité réside dans la présence d’allophane, argile amorphe aux rayons X et de charge nette positive. Ce colloïde minéral, par le très fort pouvoir de rétention vis­à-vis d’anions et par sa capacité d’hydratation, règle le flux d’énergie d’une manière très efficace dans ce type de sol énergie. Les anions énergétiques sont ainsi soustraits au catabolisme microbien. Il en est de même des enzymes, et parmi elles, les déshydrogénases adsorbées par le complexe colloïdal. Un apport de P minéral libère ces deux groupes de substances. Des investigations ont été menées à partir d’échantillons de l’Ile de la Réunion et de la Grande Comore. Les recherches ont essentiellement été orientées dans trois directions : capacité d’un échange hydrique des andosols assortie des relations entre la minéralisation du C et les conditions physiques ambiantes, effet de l’apport de Pm, activité déshydrogénasique. L’exploration couvre des durées d‘incubation courtes : de 1h à 5j. Cette première phase, peu explorée, montre qu’il s’agit là de remaniements métaboliques originaux et non pas simplement d’une préfiguration chronologique des résultats obtenus aux temps plus longs : 5 à 35 jours. A cet effet, des chambres d’incubation originales ont été construites. Les résultats obtenus ont fourni un ensemble cohérent faisant ressortir la complexité des équilibres; autour de l’allophane et permettant de formuler des recommandations de pratique culturale pour une meilleure mise en valeur de ces sols
Andosols proceed from volcanic ashes. Their originality lies in the presence of allophane, a clay which is amorphous to X-rays and with a net positive charge. This mineral colloïd, through its very strong retention power towards anions and its hydratation capacity, regulates the energy flux in this type of soil very efficiently. The energetical anions are thus removed from the microbial catabolism. The same holds true with enzymes, and among them, the dehydrogenases adsorbed by the colloïd complex. An input of mineral P releases these two groups of substances. Research has been done on samples from la Réunion and the great Comoro Islands. These investigations have been essentially oriented in three directions: water-exchange capacity of andosols as 1inked to the relations between C mineralization and the physical ambiental conditions, the effect of a Pm input on dehydrogenase activity. The exploration covers short incubation periods from 1h to 5d. This first phase, little explored, proves that there are original metabolic rearrangements and not simply a chronological prefiguration of the results obtained on longer terms: 5 to 35d. For that purpose, original incubation chambers have been constructed. The results thus obtained yielded a coherent whole which demonstrated the complexity of equilibria around the allophane and which allows us to express recommendations related to agricultural practice towards an improved development of these soils

La compréhension des processus qui participent au devenir du nitrate dans les sols volcaniques du bassin élémentaire de « la Loma », est essentielle afin de répondre aux interrogations concernant l'impact des activités agricoles sur la qualité des eaux et définir des stratégies de protection des ressources en eau du bassin de Valle de Bravo. Ce dernier, à activités majoritairement agricoles, approvisionne pour 15% des besoins en eau potable de la zone métropolitaine de la ville de Mexico. Le sol de « la Loma» est un Andosol, avec une minéralogie caractérisée par des composants amorphes comme l'allophane. Le sol présente une charge variable, dont sont responsables les allophanes et la matière organique. L'adsorption du nitrate dans le sol, étudiée de façon statique et dynamique, est linéaire et instantanée dans l'intervalle de concentrations étudiées (4 à 20 mM). La structure du sol et la géométrie du réseau poral influent fortement le transport des solutés. Le labour affecte la structure et le réseau poral des 30 premiers cm du profil de sol. Les essais d'infiltrométrie ont mis en évidence deux comportements différents dans le profil de sol: en surface aucune méthode d'analyse n'a marché du fait de la forte variation spatiale des propriétés de sol suite aux activités agricoles; en profondeur la conductivité hydraulique varie de 0. 006
Understanding nitrate fate processes in the volcanic soils of an elementary catchment "La Loma", is necessary to evaluate the impact of agricultural activities on the water quality and to define strategies to protect the water resources of the Valle de Bravo basin. This agricultural basin provides 15% of drinking water supplied to the metropolitan zone of Mexico City. The soil of "La Loma" is an Andosol, with a mineralogy characterized by amorphous constituents like allophane. The soil presents variable charge; where allophane and organic matter are the main contributors. Nitrate adsorption in the soil, studied in a static way and dynamic way, is linear and instantaneous in the concentrations range studied (4 to 20 mM). Soil structure and pore network geometry strongly influence the fate of dissolved nutrients. Solute transport through packed and intact columns shows two different behaviors: physical equilibrium and non-physical equilibrium respectively. Tillage practices affect the structure and the pore network of the first 30 cm of the soil profile. Infiltrometry tests highlighted two different behaviors in the soil profile: at the soil surface none of the analysis methods gave good results due to the high spatial variability of the soil properties following the agricultural practices; in depth the hydraulic conductivity varies from 0. 006

Cette étude visait à déterminer les caractéristiques d'altération comprenant la genèse et la formation de sols sur les pyroclastes de l'Île de Trindade (IT), Atlantique Sud, Brésil. Les échantillons ont été prélevés au Vulcão do Paredão de l'Holocène (profil P1) et dans la Formation Morro Vermelho du Quaternaire ancien (profils P2, P3 et P4). Les pyroclastes de P1 et P2 sont dépôts de brèches volcaniques, tandis que P3 est un dépôt de lapilli. P4 présente des fragments de roches avec une composition minéralogique différente des autres profils suggérant un autre événement de dépôt de bombes pyroclastiques. Les éruptions associées peuvent être considérées comme stromboliennes. Analyse au microscope optique soutenue par la diffraction des rayons X indiquent un mélange de biotite, de goethite, d'ilménite, d'anatase, de magnétite, d'hématite, de pyroxènes, de zéolites et d'olivine comme minéraux principaux. La microscopie optique montre un sidéromélane qui se transforme en palagonite, indiquant une éruption phréato-magmatique. La microscopie infrarouge dans les zones palagonitisées a identifié l’halloysite, probablement issue de l'altération du sideromélane. Les amygdales et les microfractures sont partiellement ou totalement remplies de zéolites, formées par la percolation de l'eau qui réagit avec la palagonite et la précipitation des éléments chimiques du fluide hydrothermal. Les magnétites-Ti et l’iddingsite sont observées dans les fractures et en bordure des olivines. La progression de l'altération dans le profil du sol, se manifeste par la présence de reliques d'olivine ou sa transformation totale dans les horizons supérieurs, et montre que l'altération est le processus principal de formation des iddingsites. Certaines magnétites-Ti sont zonées avec un enrichissement en Cr au centre, suggérant une origine mantellique. L'augite et le diopside expliquent les teneurs élevées en éléments traces. Les données géochimiques montrent que les pyroclastes sont ultrabasique et föiditique. Les sols de P1 et P2 comportent, respectivement, les horizons A, Bi, C et un A érodé, C, tandis que P3 et P4 sont constitués des horizons A et C. Les sols montrent une matrice argileuse rougeâtre et brunâtre et sont friables avec une consistance plastique. Leurs microstructures sont granulaires, simples microaggrégats de grains et d'intergrains et, les aggrégats sont indifférenciés. Les constituants minéralogiques de la roche sont la biotite, l'hématite, la magnétite, l'ilménite, les pyroxènes, l'olivine, l'halloysite, la goethite, l'anatase et le rutile. La fraction argileuse est marquée par la présence d'halloysite, de ferrihydrite et de petites quantités d'allophane. Tous les sols peuvent être classés comme Andosols non-allophaniques. La prédominance de l'halloysite suggère que l'allophane serait une phase intermédiaire issue de l’altération rapide du sidéromélane favorisée par les conditions climatiques de l’IT. La géochimie totale montre que dans tous les profils Al, Fe et Ti s'accumulent en raison de leur faible mobilité et que Ca, Na, K et Mg sont les plus intensément lixiviés. Les profils des altitudes inférieures présentent des valeurs en K et Mg plus élevées dans l'horizon A en raison de l'influence des projections salines et de dépôt d'éléments chimiques des niveaux supérieurs. Pour P1 et P3, les éléments Ti, Mn, Fe, Co, Cr, Ni, V, Zr, S ont été enrichis dans les sols et leurs concentrations relatives sont liées à perte d'éléments mobiles pendant le processus de formation du sol. Zn et Cu se concentrent sur un horizon A de profils P3 et P4 avec une concentration plus élevée de matière organique et des fragments de pyroclastes inaltérés. Le lixiviation des terres rares de haut vers la pente inférieure a conduit à l'enrichissement de ces éléments, en particulier des terres rares légers, dans un sol à basse altitude. Le profil de haute altitude a montré une anomalie positive en Ce due à une exposition plus longue aux intempéries
This study aimed to characterize the alteration features comprising the genesis and formation of soils on pyroclasts of Trindade Island (TI), South Atlantic, Brazil. Collections of samples were made at the Holocene Paredão volcano (Profile P1) and the Late Quartenary Morro Vermelho Formation (profiles P2, P3 and P4). The pyroclasts of P1 and P2 are volcanic breccia deposit, whereas of P3 is a lapilli deposit. P4 presents fragments of rocks with mineralogical composition different from other profiles suggesting another event of deposition of pyroclastic bombs. The eruptions associated can be regarded as strombolians. Optical microscope supported by X-ray diffraction analysis revealed a mixture of biotite, goethite, ilmenite, anatase, magnetite, hematite, pyroxene, zeolites, and olivine as their main mineral components. Petrologic analysis shows sideromelane that changes to palagonite, indicating a phreatomagmatic eruption. Infrared analyses in the palagonitized regions revealed the presence of halloysite, suggesting alteration of sideromelane to tubular clay minerals. Amygdales and microfractures are partially or totally filled with zeolites, which are formed by the percolation of water that reacts with the palagonite and precipitation of chemical elements of hydrothermal fluid. Iddingsite and Ti-magnetites occur in the fractures and edges of the olivine. The advance of the alteration towards the soil profile, leaving only relicts of olivine or reaching their total transformation in the upper horizons, shows that weathering is the main process of iddingsite formation. Some Ti-magnetites are zoned with Cr-rich core and Cr-poor edge, suggesting a mantelic origin. The augite and diopside explain the high trace elements contents. Geochemical data show that the pyroclasts are plotting in the ultrabasic and foidites. The soils of P1 and P2 show, respectively, A, Bi, C and decapitated A, C horizons; and P3 and P4 show A and C horizons. The soil profiles show a reddish and brownish clayey matrix and are friable with a plastic consistency. Their microstructures are granular, simple grain and intergrain microaggregate and, the aggregates show undifferentiated b-fabric. The mineralogical constituents of the bulk fraction are biotite, hematite, magnetite, ilmenite, pyroxene, olivine, halloysite, goethite, anatase and rutile. The clay fraction is marked by presence of halloysite, ferrihydrite and little amounts of allophane. All soils can to be classified as non-allophanic Andosols. The predominance of halloysite formed by alteration of sideromelane, suggests that allophane would be an intermediate phase of this rapid transformation favored by climate conditions of the TI. Total geochemistry showed that in all profiles Al, Fe and Ti accumulate due to their low mobility and Ca, Na, K and Mg are the most intensely leached. The profiles located at the lower quotas have higher K and Mg values in A horizon due to the influence of salt sprays and the deposition of chemical elements from the higher regions. Ti, Mn, Fe, Co, Cr, Ni, V, Zr, S were enriched in soil profiles P1 and P3 due to loss of mobile elements during the soil formation process. Zn and Cu concentrate on A horizon of profiles P3 and P4 with higher concentration of organic matter and fragments of unaltered pyroclasts. Leaching of the rare earth elements from higher to the lower slope led to the enrichment of these elements, especially the light rare earth elements, in the low-lying soil. The high-altitude profile showed Ce positive anomaly due to longer exposure to weathering

On cherche a determiner les charges negatives qui se manifestent dans le contexte naturel des sols et les cations echangeables qui les saturent en assurant l'electroneutralite. On s'attache essentiellement a la determination de l'aluminium strictement echangeable et a l'attribution d'une charge moyenne a cet aluminium

Le concept d'andosol a subi, durant ces dernières années, une profonde évolution conduisant les commissions internationales à adopter de nouvelles règles de définition et de classification de ces sols. Un inventaire de terrain et l'application de ces critères dans le massif vosgien, ou des sols à caractères andiques avaient été signalés autrefois, aboutissent à la mise en évidence de l'existence d'andosols. La caractérisation précise de ces sols, l'étude de leur fonctionnement actuel ainsi que des comparaisons avec d'autres sols vosgiens et avec des andosols d'autres régions, permettent de déterminer les conditions nécessaires et les facteurs limitant au développement du processus d'andosolisation dans ce massif montagneux ou dominent habituellement brunification et podzolisation. Les andosols vosgiens à peu près dépourvus d'allophanes sont riches en complexes organo-metalliques stables non mobiles mais leur degré d'évolution ainsi que leur extension géographique demeurent modestes. La formation d'andosols exige la conjonction de conditions climatiques et de roche mère favorables : les conditions climatiques humides propices à l'altération des minéraux et froides affaiblissant l'activité biologique minéralisatrice des matières organiques ne peuvent être rencontrées que dans les parties les plus élevées du massif. Dans de tels environnements, l'andosolisation nécessite la présence de roches mères basiques riches en minéraux altérables. La composition chimique de ces roches apparait comme principal responsable de l'orientation de la pédogenèse. Sa texture, sa minéralogie, sa compacité sont déterminantes dans le degré de développement du processus. L'absence de matériaux pyroclastiques vitreux meubles explique certaines particularités de cette andosolisation : faible développement et absence d'allophanes
During the last few years, the Andosol concept has undergone significant modifications leading to the setting up of new definition and classification rules by the international commissions. In the Vosges mountains, where sorne soils with andic features have been studied in the past, the use of these criteria coupled with a field survey shows the presence of Andosols. The limiting factors and the necessary conditions for andosolisation in the Vosges, where brunification and podzolisation usually prevail, have been established by a precise characterisation of these soils, a study of the processes occuring within them and a comparison with other soils from the Vosges or with Andosols from other areas. Andosols from the Vosges have low contents of allophanes and high amounts of stable and immobile organo-metallic complexes, but they show a weak stage of development and the y cover only a small area. Andosol formation needs the union of favourable climatic conditions and parent rock: the former can only be found in the highest parts of the moutains, where humid conditions allow mineraI weathering and cold temperatures reduce the mineralisation of organic matter by biological activity. In such environments, andosolisation needs basic rocks with high amounts of weatherable mineraIs. The chemical composition of the parent rock appears to be the main factor governing pedogenesis. The development stage of the process is mainly governed by the rock's texture, mineralogy and compactness. The absence of loose pyroclastic materials rich in glass can explain some particularities of this andosolisation: weak development and absence of allophanes

La caféiculture représente 7,5% des cultures permanentes mondiales et utilise généralement de grandes quantités de fertilisants azotés (jusqu'à 350 kg N ha-1 an-1). La caféiculture est souvent pratiquée sous couvert d'arbres dont certains sont fixateurs d'azote. La contribution des plantes fixatrices d'azote aux émissions de N2O est un sujet prégnant dans le cadre du développement durable, avec des résultats dans la littérature qui peuvent parfois apparaître contradictoires. Dans ce contexte, nous avons étudié le bilan des gaz à effet de serre (GES) dans deux cultures caféières fortement fertilisées (250 kg N ha-1 an-1), au Costa Rica : une monoculture et une culture ombragée par l'espèce légumineuse fixatrice de N2 Inga densiflora. Nous avons mesuré périodiquement les flux de N2O, CH4 et CO2 à l'interface solatmosphère, leurs déterminants édaphiques (humidité gravimétrique, espace poral occupé par l'eau, température et teneur en azote minéral) et les taux de minéralisation de l'azote dans le sol. Par ailleurs, nous avons caractérisé, au laboratoire, les paramètres biologiques de nitrification-dénitrification et leur production associée de N2O et N2 pour simuler en continu les émissions de N2O avec les modèles NGAS et NOE sur une durée d'un an. Enfin, nous avons évalué la dynamique du C du sol et l'accumulation de C dans les biomasses et la litière. Nos mesures ont montré une très forte contribution de la fertilisation azotée aux émissions de N2O, soit une proportion moyenne de 77% des bilans annuels (4,3 ± 0,3 et 5,8 ± 0,5 kg N-N2O ha-1 an-1, respectivement dans la monoculture et la culture ombragée). Les fertilisations ont également augmenté temporairement la respiration du sol. Les valeurs faibles des activités biologiques (notamment des potentiels de dénitrification < 1 kg N ha-1 j-1) ont expliqué les flux toujours inférieurs à 300 g N ha-1 j-1 observés dans des conditions environnementales pourtant favorables à la production de N2O (température, humidité et teneur en nitrate du sol élevées). La similarité entre les activités biologiques mesurées sur les deux cultures de café ainsi que celle entre les bilans annuels de N2O établis à partir de mesures et de modélisation permettent de conclure sur un effet de faible ampleur de l'espèce légumineuse fixatrice de N2 sur les émissions de N2O. Le bilan des flux de GES hors CO2 à l'interface sol-atmosphère et du stockage de C de la culture ombragée (11,93 ± 2,17 Mg CO2-equivalent ha-1 an-1) a été 4 fois supérieur au bilan de la monoculture (2,67 ± 1,94 Mg CO2-equivalent ha-1 an-1). Nos résultats tendent donc à confirmer que la culture de café conduite en agroforesterie, sur un Andosol, augmente le puits de GES et que, dans le contexte présent, l'utilisation d'une légumineuse fixatrice de N2 comme espèce ombragère ne contredit pas cette observation.

La caféiculture représente 7,5% des cultures permanentes mondiales et utilise généralement de grandes quantités de fertilisants azotés (jusqu’à 350 kg N ha-1 an-1). La caféiculture est souvent pratiquée sous couvert d’arbres dont certains sont fixateurs d’azote. La contribution des plantes fixatrices d’azote aux émissions de N2O est un sujet prégnant dans le cadre du développement durable, avec des résultats dans la littérature qui peuvent parfois apparaître contradictoires. Dans ce contexte, nous avons étudié le bilan des gaz à effet de serre (GES) dans deux cultures caféières fortement fertilisées (250 kg N ha-1 an-1), au Costa Rica : une monoculture et une culture ombragée par l’espèce légumineuse fixatrice de N2 Inga densiflora. Nous avons mesuré périodiquement les flux de N2O, CH4 et CO2 à l’interface solatmosphère, leurs déterminants édaphiques (humidité gravimétrique, espace poral occupé par l’eau, température et teneur en azote minéral) et les taux de minéralisation de l’azote dans le sol. Par ailleurs, nous avons caractérisé, au laboratoire, les paramètres biologiques de nitrification-dénitrification et leur production associée de N2O et N2 pour simuler en continu les émissions de N2O avec les modèles NGAS et NOE sur une durée d’un an. Enfin, nous avons évalué la dynamique du C du sol et l’accumulation de C dans les biomasses et la litière. Nos mesures ont montré une très forte contribution de la fertilisation azotée aux émissions de N2O, soit une proportion moyenne de 77% des bilans annuels (4,3 ± 0,3 et 5,8 ± 0,5 kg N-N2O ha-1 an-1, respectivement dans la monoculture et la culture ombragée). Les fertilisations ont également augmenté temporairement la respiration du sol. Les valeurs faibles des activités biologiques (notamment des potentiels de dénitrification < 1 kg N ha-1 j-1) ont expliqué les flux toujours inférieurs à 300 g N ha-1 j-1 observés dans des conditions environnementales pourtant favorables à la production de N2O (température, humidité et teneur en nitrate du sol élevées). La similarité entre les activités biologiques mesurées sur les deux cultures de café ainsi que celle entre les bilans annuels de N2O établis à partir de mesures et de modélisation permettent de conclure sur un effet de faible ampleur de l’espèce légumineuse fixatrice de N2 sur les émissions de N2O. Le bilan des flux de GES hors CO2 à l’interface sol-atmosphère et du stockage de C de la culture ombragée (11,93 ± 2,17 Mg CO2-equivalent ha-1 an-1) a été 4 fois supérieur au bilan de la monoculture (2,67 ± 1,94 Mg CO2-equivalent ha-1 an-1). Nos résultats tendent donc à confirmer que la culture de café conduite en agroforesterie, sur un Andosol, augmente le puits de GES et que, dans le contexte présent, l’utilisation d’une légumineuse fixatrice de N2 comme espèce ombragère ne contredit pas cette observation
Coffee plantations represent 7. 5% of the world’s permanent crops and generally use large amounts of N fertilizer (up to 350 kg N ha-1 y-1). Coffee is often grown under the shade of N fixing trees. The contribution of N fixing plants to N2O emissions is a growing concern in the sustainable development framework. To date results in the literature are contradictory. We, therefore, studied the greenhouse gas (GHG) balance in two highly fertilized (250 kg N ha-1 y-1) coffee plantations, in Costa Rica: a monoculture and a plantation shaded by the N2 fixing legume species Inga densiflora. We periodically measured soil fluxes of N2O, CH4 and CO2, their edaphic determinants (gravimetric moisture, water-filled pore space, temperature and mineral nitrogen content) and soil N mineralization rates. In addition, we characterized, in the laboratory, the biological parameters of nitrification-denitrification and their related N2O and N2 production in order to simulate continuous N2O emissions using the models NGAS and NOE for a one year period. We also assessed soil C dynamic and C accumulation in biomass and litter. Our measurements showed a very large contribution of fertilizer induced N2O emissions, on average 77%, to the annual budgets (4. 3 ± 0. 3 and 5. 8 ± 0. 5 kg N2O-N ha-1 y-1, in the monoculture and the shaded plantation, respectively). The fertilizations also temporarily increased soil respiration rates. The low values of the biological activities (notably denitrification potentials < 1 kg N ha-1 d-1) explained that the observed N2O fluxes were always smaller than 300 g N ha-1 d-1 in environmental conditions yet favourable to N2O production (high soil temperature, moisture and nitrate content). The similarity of the biological activities measured in both coffee plantations and also the similar annual N2O budgets derived through measurements and modelling suggests only a small magnitude effect of the N2 fixing legume tree species on N2O emissions. The sum of soil non CO2 GHG fluxes and C storage in the shaded culture (11. 93 ± 2. 17 Mg CO2-equivalent ha-1 y-1) was 4 times larger than the total GHG balance in the monoculture (2. 67 ± 1. 94 Mg CO2-equivalent ha-1 y-1). Our results therefore confirm that coffee grown in an agroforestry system, on an Andosol, increases the GHG sink and that, for the current context, the use of an N2 fixing legume species as shade tree does not contradict this observation

Les sols allophaniques ont une grande capacité de stockage du carbone (C), laquelle est liée à la teneur en allophanes dans les échantillons. L'allophane est un minéral poreux ayant une grande surface spécifique, des pores de petite taille et une structure fractale. Dans ce travail, nous avons abordé l'influence de la structure de l'allophane sur la capacité de séquestration du carbone dans les Andosols, avec pour hypothèse que la structure fractale, la tortuosité et la faible perméabilité, empêchent les microorganismes et/ou les espèces chimiques d'accéder au carbone stocké dans les pores. Afin d´étudier l'influence de la structure sur la perméabilité des agrégats d'allophanes, nous avons synthétisé des gels composites avec des charges variables en particules de silice (Aerosil), comme modèles des sols allophaniques. Dans ce gel coexistent une phase colloïdale de particules d'aerosil, et une autre phase polymérique produite par la polycondensation du précurseur de silice TEOS, phase comparable á l'allophane. Les résultats ont mis en évidence que l'inclusion d'aerosil dans la synthèse a tendance à diminuer la phase polymérique. Nous avons mesuré la perméabilité en utilisant un gaz comment fluide. L'augmentation de la perméabilité est proportionnelle à la charge de particules, et donc á la disparition de la phase polymérique que nous pouvons observer par l'étude texturale. Par analogie avec les sols allophaniques, une teneur plus grande en agrégats d'allophanes, assimilables à la phase polymérique, implique une diminution de la perméabilité qui conduit à une diminution du carbone disponible, ce qui peut se traduire par une augmentation de leur capacité de séquestration du carbone. Ceci corrobore le rôle fondamental des allophanes dans ce mécanisme
Allophanic soils exhibit an outstanding carbon concentration. This ability of the soil for carbon sequestration is associated to the allophane content. Allophane is a porous mineral with a high specific surface, small pores and fractal geometry. The influence of allophane special structure on its ability for carbon sequestration was studied and it was argued that due to large specific surface, small pore size, fractal and consequently tortuous structure, the permeability at the scale of the allophane aggregates would be low. Therefore, possible exchange between carbon species located in or near allophane aggregates and other species or microbial biomass would be difficult, so carbon stay in the soil. In order to establish correlation between the sequestration mechanism and the structure properties, composite gel have been synthesized varying the concentration of aerosil. They were models of the allophonic soils. In the gel coexist a colloidal phase of aerosil particles and a phase of polymeric gel formed by condensation of TEOS which behave as the allophane aggregates. The results show that adding aerosil tends to weaken the polymeric phase. The measurement of permeability was carried out using a gas as fluid. The permeability increase as the aerosil charge increase too, and the polymeric gel disappears. In analogy with the allophanic soils, a higher content of the aggregates of allophane imply a reduction of permeability and therefore, a reduction of available carbon. In consequence, the carbon deposited in the pores stays there trapped for long time, which means it remains sequestrated

Dans les Andes centrales et septentrionales (Colombie, Equateur), l'étage des Páramos, situé entre les neiges permanentes (+/- 4800 m d'altitude) et la forêt andine (+/- 3000 m d'altitude) est soumis à une pression anthropique croissante. Cette étude vise à préciser la nature, la diversité et la genèse des sols des Páramos d'Equateur sur couverture pyroclastique puis à étudier leurs principales propriétés physiques (pouvant contrôler les comportements hydrodynamiques et érosifs à l'état naturel et après mises en usage). Cinq profils sont choisis pour rencontrer les principales catégories des sols volcaniques (andosols) de ce milieu. Nous montrons que les profils retenus s'inscrivent dans une séquence au sein de laquelle l'âge et la texture des pyroclastes parentaux contrôlent le degrès d'évolution des sols. Dans ce milieu montagnard et humide, tous les sols sont très humifères et cela quel que soit l'âge de la mise en place de leur dernier niveau pyroclastique. Les andosols les plus âgés (+/- 3000 ans) de cette séquence sont non-allophaniques et présentent une combinaison inhabituelle de propriétés avec des teneurs en carbone proches de celles de sols organiques (150230 G. KG 1) et des capacités de rétention d'eau à 1500 KPA qui sont celles d'andosols perhydrates (> 1000 G. KG - 1). Nos résultats montrent que la porosité totale de ces andosols est essentiellement constituée par des pores de rayon < 0,1 m et que le développement de cette nanoporosite est dû, pour l'essentiel, à l'accroissement de leurs teneurs en carbone humidifié et en complexes organo-aluminiques. Nous mettons également en évidence que plus la nanoporosite de ces matériaux est élevée, plus la dessiccation entraîne des modifications irréversibles de leur architecture porale. Après un séchage même modéré, ces matériaux peuvent également devenir hydrophobes et nous relions ce comportement à la présence de composés lipidiques de poids moléculaire élevé. Au vu de leurs propriétés physiques, les andosols des Páramos équatoriens, particulièrement les plus évolués d'entre eux, apparaissent comme des sols très fragiles. En effet, leur comportement vis-à-vis de l'eau et, par là, leur résistance à l'érosion, risquent d'être considérablement altérés par les manipulations que requiert leur mise en usage.

Six pedons derived from volcanic cinders from the San Francisco Volcanic Field near Flagstaff, Arizona, were studied to evaluate their physical, chemical, and mineralogical properties for inclusion in the proposed soil order Andisol. All the pedons meet the requirements for the Andic soil properties and they are thus classified as either Typic Ustivitrand or Melanic Ustivitrand Subgroups of Andisol Order. The proposed classification is discussed with respect to the guidelines presented in the ninth International Committee of Classification on Andisols (ICOMAND) letter.

Les interactions entre les phases minérales et les matières organiques du sol (MOS) conduisent à la formation de complexes organo-minéraux (cplxMO/Mi) qui protègent les MOS contre la biodégradation. Ces cplxMO/Mi sont peu étudiés alors qu’ils jouent un rôle prépondérant dans le stockage du carbone (C) organique dans les sols. Notre travail porte sur (i) la caractérisation des MOS liées aux phases minérales et (ii) l’évaluation de la dynamique du C stabilise au sein des cplxMO/Mi. Nous avons étudié trois types de sols tropicaux, issus de l’île de La Réunion (Andosol perhydraté, Andosol et Cambisol). Les MOS sont analysées par méthode spectroscopique et pyrolytique. Nos résultats montrent que les polysaccharides, les lipides et les composes azotes sont fortement présents dans les cplxMO/Mi, contrairement à la lignine. Les MOS liées aux oxydes de fer présentent un temps de recyclage nettement plus élevé que les MOS liées aux aluminosilicates faiblement cristallisés et celles liées à la gibbsite
Interactions between mineral phases and soil organic matter (SOM) lead to the formation of organo-mineral complexes (OM/Micplx), which protect SOM against biodegradation. These OM/Micplx are poorly studied while they have a preponderant role in soil organic carbon (C) storage. Our work focused on (i) the characterization of SOM bound to mineral phases and (ii) the evaluation of C dynamics within OM/Micplx. We studied three different tropical soils which come from La Reunion island (hydric Andosol, Andosol and Cambisol). SOM were analyzed with pyrolitic and spectroscopic method. Our results shown that polysaccharids, lipids and N-compounds (proteins and/or amino acids) were strongly present in OM/Micplx, contrary to lignin. SOM associated with iron oxides have a turn-over higher than SOM associated with aluminosilicates poorly crystallized and SOM associated with gibbsite. Overall, origin and turnover of SOM changed according to the type of mineral phases with which they were bound to

Les sols humifères des “Hautes Terres” du massif des Nilgiri peuvent être considérés comme le résultat d'une évolution polycyclique : les altérites ferrallitiques correspondent à une ancienne pédogenèse sous climat tropical chaud et humide ; la pédogenèse actuelle n'expliquant que la formation des horizons humifères supérieurs. Les sols les plus humifères sont caractérisés par la présence de grandes quantités d'associations organo-métalliques et vérifient les nouveaux critères d'appartenance aux Andosols des classifications des sols et sont, de plus, nonallophaniques. Les Andosols des Nilgiri, développés sur un matériau ferrallitique ancien, présentent une pédogenèse originale. En l'absence de verres volcaniques et d'autres minéraux altérables dans le matériau ferrallitique de profondeur, les sources potentielles d'aluminium et de fer sont constituées par des oxydes. La gibbsite et les oxydes de fer, considérés comme minéraux ultimes de l'altération ferrallitique, sont instables en milieu acide et organique. La formation des associations organo-métalliques est due à l'acido-complexolyse de la gibbsite et des oxydes de fer. Du fait des fortes teneurs en oxydes, les associations organo-métalliques sont pourvues d'une forte charge métallique et s'accumulent dans le profil, ce qui conduit à l'apparition des propriétés andiques. Les datations au 14C et la détermination du δ13C des horizons humifères ont mis en évidence que l'accumulation de matière organique était à relier à l'existence d'une période plus froide à la fin du Pléistocène sous une végétation graminéenne. L'étude de ces sols présente un intérêt certain pour la compréhension des processus d'accumulation de carbone dans les sols à différentes époques, et montre que la caractérisation des associations organo-métalliques à différentes échelles permet de comprendre les mécanismes d'interaction entre la matière organique et les cations métalliques, clé de la stabilisation de la matière organique
High elevation humiferous soils from the Nilgiri Hills may be considered as the result of a polycyclic genesis: the ferrallitic regoliths corresponding to an old pedogenesis under a tropical wet and hot climate; the present pedogenesis concerning only the surface humiferous horizons. The most humiferous soils are marked by the presence of high amounts of organo-metallic complexes and verify the criteria of identification of Andosols in recent soils classifications and are moreover non-allophanic. The Nilgiri Andosols developed on an ancient ferrallitic material present and original pedogenesis. In the absence of volcanic glasses and any other weatherable minerals the potential sources of aluminium and iron to form the organometallic complexes are the secondary oxides. Gibbsite and iron oxides, considered as stable minerals of ferrallitic weathering, are instable in acidic conditions and in presence of organic matter. Due to high amounts of oxides the organo-metalllic associations are provided with a substantial metallic charge which leads to the emergence of andic properties. 14C datings and δ13C of soil organic matter revealed that the formation of the organic matter-rich horizons was related to the existence of a cold period at the transition Pleistocene / Holocene with grassland vegetation. The study of these soils gives information on the processes of organic matter accumulation in soils at different periods and show that the characterisation of the organo-metallic complexes at different scales allows to understand the interactions of the organic matter with metallic-cations which is the key process of its stabilisation

Les sols humifères des “Hautes Terres” du massif des Nilgiri peuvent être considérés comme le résultat d'une évolution polycyclique : les altérites ferrallitiques correspondent à une ancienne pédogenèse sous climat tropical chaud et humide ; la pédogenèse actuelle n'expliquant que la formation des horizons humifères supérieurs.
Les sols les plus humifères sont caractérisés par la présence de grandes quantités d'associations organo-métalliques et vérifient les nouveaux critères d'appartenance aux Andosols des classifications des sols et sont, de plus, non-allophaniques.
Les Andosols des Nilgiri, développés sur un matériau ferrallitique ancien, présentent une pédogenèse originale. En l'absence de verres volcaniques et d'autres minéraux altérables dans le matériau ferrallitique de profondeur, les sources potentielles d'aluminium et de fer sont constituées par des oxydes. La gibbsite et les oxydes de fer, considérés comme minéraux ultimes de l'altération ferrallitique, sont instables en milieu acide et organique. La formation des associations organo-métalliques est due à l'acido-complexolyse de la gibbsite et des oxydes de fer. Du fait des fortes teneurs en oxydes, les associations organo-métalliques sont pourvues d'une forte charge métallique et s'accumulent dans le profil, ce qui conduit à l'apparition des propriétés andiques.
Les datations au 14C et la détermination du delta13C des horizons humifères ont mis en évidence que l'accumulation de matière organique était à relier à l'existence d'une période plus froide à la fin du Pléistocène sous une végétation graminéenne.
L'étude de ces sols présente un intérêt certain pour la compréhension des processus d'accumulation de carbone dans les sols à différentes époques, et montre que la caractérisation des associations organo-métalliques à différentes échelles permet de comprendre les mécanismes d'interaction entre la matière organique et les cations métalliques, clé de la stabilisation de la matière organique.

The introductory part provides a relatively detailed description of andosols. It describes their classification according to WRB (2006) and under Slovak classification system (2000). Czech classification of andosol is not defined, because occurrence of these soils in Czech area was not confirmed. It is characterized andosol parent material, chemical and physical properties. There is also a chapter on extending andosol in the world and a summary of factors that influence the pedogenesis of these soils. The following section summarizes the research of volcanic and tectonic evolution of Eger Rift, which is linked to young volcanism in the country. The summary contains also a geological and geomorphological characteristics of the main young volcanic area the Czech Republic (České středohoří, Doupovské hory). To these characteristics I added another summary of Velký Roudný, because these area is by Czech soil scientists appropriate for the occurrence of andosol. We also conducted at the Velký Roudný own legwork. Literature contains a chapter devoted to current knowledge about andosol in the Czech and Slovak Republic. Describe the results of works of authors who have dealt with the issue andosol. The Czech experts that were mostly Holusa O. (2003) and Novák et al. (2010), the Slovak Balkovič (2002) and...

TPC is a 16 000 hectare estate located in Moshi, Tanzania and is currently planted under 8 800 hectares of sugarcane and produces over 60 000 tons of sugar per annum. The influence of volcanic parent material and volcanic ash over TPC, together with the alluvial nature of many of the soils, has imparted a unique combination of soil mineralogical, physical and chemical properties. Furthermore, irrigation with poor quality water has led to sodicity problems on the estate. Understanding the mineralogy and sodicity effects on soil hydraulic properties across the estate can lead to better irrigation management where it is important to prevent the build-up of salts due to over-irrigation. In response to this need, a study was carried out with the aim of characterising the mineralogical, physical and chemical properties in the five management areas of the estate (North, East, West, South and Kahe), in order to determine the relationships between various measured parameters. A total of 70 fields across TPC, as well as four sites outside the estate and two ash layers, were chosen for sampling. Undisturbed soil cores and bulk samples were collected from the A and B horizons from 45 of these fields and the four sites outside. Selected fields were sampled at more than one site to assess field variability, and where cane growth was patchy selected fields were sampled in a patch of poorly growing cane and an adjacent patch of better cane growth. Bulk soil samples were collected from the remaining fields and the two ash layers. Double ring infiltration measurements were carried out on 25 of the selected fields. X-ray diffraction, transmission electron microscopy and aluminium, iron and silica extractions were carried out to determine the mineralogy. Physical and chemical measurements included water retentivity, saturated hydraulic conductivity, bulk density, particle size distribution, organic carbon, pH (H2O), electrical conductivity, water soluble and exchangeable cations (Ca, Mg, K and Na), cation exchange capacity and clay specific surface area. The particle size distribution showed that the soils were mainly loams and sandy loams. Organic carbon values were generally greater in the A horizon compared to the B horizon and varied between 0.4 and 2.5 % in the topsoil and 0.3 and 2.1 % (with the exception of field 11 which had an organic carbon of 4.0 %) in the subsoil. X-ray diffraction patterns of sand and silt fractions were dominated by sanidine while clay patterns were weak and had high backgrounds and very broad peaks, suggesting the presence of poorly ordered material in the clay fraction. The Al and Fe extraction methods and electron micrographs indicated that this poorly ordered material was allophane. However, the dominant clay mineral across the estate was halloysite, in both tubular and spheroidal form, as well as very small (<< 0.5 μm) kaolinite particles. There was also gibbsite in some of the samples analysed. The combination of allophane, halloysite, kaolinite and gibbsite indicated that the primary volcanic minerals have weathered to various degrees across the estate. This is reflected in the alluvial nature of the soils where less weathered material has been periodically deposited onto older, more weathered material over some parts of the estate. The south and west areas had a slightly higher Alo + ½ Feo ratio than the other areas in both the topsoil (1.07 and 0.95, respectively) and the subsoil (1.16 and 1.06, respectively), a possible consequence of less weathered alluvial material that was deposited in these areas. Although the concentration of allophane was low (< 5 %), even in the south and west areas, its presence greatly increased the clay specific surface area (up to 145.94 m2 g-1) and consequently had a significant influence on the soil physical and chemical properties. Water retention across TPC was high, particularly at the lower matric potentials (between 0.13 and 0.45, and 0.09 and 0.24 m3 m-3 at -33 kPa and -1500 kPa, respectively). The high water retention is a result of allophane which gives the soils a high adsorption capacity and a porosity that is dominated by micro-pores. Generally, the south area had the highest water retention at the various measured matric potentials which corresponds to the higher allophane content. Variability in water retentivity across areas and within fields limited further interpretation and correlation with the mineralogical results. Infiltration rate was lowest in the south (60.85 mm hr-1) and highest in the Kahe area (171.20 mm hr-1). The main factor influencing the final infiltration rate was the concentration of sodium in the soil, with higher concentrations causing soil dispersion and blockage of soil pores. Clay dispersion has led to the development of calcareous surface crusts and reduced porosity, thus reducing the infiltration rate. Sodium concentration in the soil is likely to have had a dominating effect over the mineralogical composition of the soil. Poor cane growth in the south and west areas corresponded to higher pH (up to 10.32), electrical conductivity (up to 614 mS m-1), sodium absorption ratio (up to 20.63) and water soluble and exchangeable sodium (up to 53.20 mmolc l-1 and 14.87 cmolc kg-1 soil, respectively) in these areas. The soils are thus more dispersive and the combination of sodicity and allophane has resulted in “fluffy” soils with small particles clogging soil pores and thus surface crusts have formed easily. The combined effect of mineralogy and sodicity in the south is further complicated by the presence of perched water tables. High adsorption capacities and the dominance of micro-pores allow the occurrence of significant capillary rise which brings salts to the soil surface, further exacerbating the sodicity problem. Therefore, over-irrigation should be avoided where soils are prone to sodicity from a combination of irrigation with poor quality water, perched water tables and strong capillary rise action. Fields which are currently experiencing the negative effects of high sodicity, require irrigation with good quality water and adequate sub-surface drainage to ensure the leaching of salts. Further studies with specific focus on the south and west areas would be beneficial in accounting for the variability and in drawing correlations between the mineralogy and sodium content of the soils with the other measured properties. Fields which are prone to increased sodicity through over-irrigation with poor quality water, have strong capillary rise from perched water tables and which require remediation through sub-surface drains can thus be distinguished and the factors influencing sugarcane growth can be more clearly understood. Growth depends on the combination of these soil’s unique mineralogy and sodium content and the influence they have on the infiltration rate, adsorption capacity, micro-porosity and capillary rise from the water table. For future work, water movement modelling to predict saturated and unsaturated flow, as well as in situ measures of unsaturated flow, will lead to further understanding of the soil hydraulic properties and aid in improved irrigation management.
Thesis (Ph.D.)-University of KwaZulu-Natal, Pietermaritzburg, 2013.

The aim of this diploma thesis is tree planting method comparison of water retention improving technology (Improve pits) and non-improving technology (Pits). Research was realized on the „Sustainable management of soil, forest and water resources as the pilot model for the rural development in SNNPRS, Ethiopia“ project areas. This project was realized by Mendel university in Brno. Terrain investigations, experimental plot set up and soil sample collection and analyses were realized by devised methodology. Terrain works took a place during July and August 2016. When comparing resulting values, it became clear that the Improve pits technology shows positive effect on soil water retention capacity and its gradual release. This effect creates more suitable conditions for regeneration of damaged vegetation.