PH et conductivité des substrats

pH et conductivité des substrats

Quelques définitions

• pH : le pH permet de mesurer l’acidité d’une solution. pH signifie “potentiel Hydrogène”, il est inversement proportionnel à la concentration en ions H₃O⁺, et est défini par la relation suivante : pH = log (1/H₃O⁺) Pour mesurer cette concentration en ions H₃O⁺, on utilise le fait que la différence de potentiel entre une électrode de mesure et une électrode de référence plongées dans une solution est une fonction du pH.

Le pH d’un substrat est donc en fait la mesure de l’acidité de ce substrat au niveau des racines, et plus précisément la mesure du pH de la phase liquide de ce substrat. Cette mesure est importante car les conditions d’acidité du milieu liquide déterminent :

      - l’assimilabilité des éléments minéraux par la plante,

      - l’adaptation du substrat à la plante.

• Conductivité : la conductivité permet de mesurer la concentration en ions de la phase liquide d’un substrat en utilisant la propriété d’une solution aqueuse de conduire l’électricité proportionnellement à sa concentration en ions, d’où l’appellation “conductivité”, ou de résister au passage du courant de façon inversement proportionnelle à la concentration en ions, d’ou l’appellation “résistivité”.

Les engrais apportés à un terreau se solubilisent, puis s’ionisent, augmentant donc la conductivité du substrat et diminuant sa résistivité. L’unité de mesure de la conductivité est le mS/cm (milli-Siemens par centimètre). L’unité de mesure de la résistivité est l’Ohm.cm ou Ω.cm (Ohm centimètre). La conductivité d’une solution à une température donnée est fonction :

      - de sa concentration en ions,

      - de la nature des ions présents : chaque ion a une conductivité spécifique de l’ordre de 0,8 µS/cm pour 1 gramme d’ions par litre. La conductivité est donc une mesure indirecte de la salinité du substrat.

Au laboratoire

Comme il est difficile de mesurer directement le pH et la conductivité d’un substrat, les chimistes et les agronomes ont décidé d’augmenter le volume d’eau du substrat pour en faire un milieu liquide qui permette une mesure plus aisée de ces deux paramètres.

En ajoutant de l’eau à un substrat on dilue sa phase liquide et on diminue donc la concentration en ions H₃O⁺ et en ions nutritifs issus des engrais. Les mesures du pH et de la conductivité de cette suspension de substrat, appelé aussi “extrait”, sont donc différentes de celles qui pourraient être réalisées directement dans la phase liquide :

      - Le pH est plus élevé : un calcul théorique montre qu’en doublant le volume de liquide par apport d’eau désionisée, on augmente le pH de 0,25 à 0,30 unité.

      - La conductivité est plus faible : en doublant le volume de liquide par apport d’eau désionisée, on divise la conductivité par deux.

Les mesures de pH et de conductivité ainsi réalisées sont donc des images déformées des conditions du milieu.

D’un point de vue pratique, il a été décidé de mesurer le pH sur une suspension de substrat, et la conductivité sur cette suspension filtrée. Le volume d’eau à ajouter au substrat a évolué dans le temps :

      - en France, jusqu’en février 2000, on ajoutait un volume et demi d’eau à un volume de substrat préalablement amené à pF 1.0, selon NF U 44-172. Cette méthode est toujours utilisée par certains référentiels (exemple : le règlement de certification NF 142).

      - en Europe, depuis février 2000, on doit ajouter cinq volumes d’eau à un volume de substrat sans modifier préalablement son humidité.

selon : NF EN 13037 (détermination du pH)

           NF EN 13038 (détermination de la conductivité)

Les deux méthodes utilisées avant février 2000 permettaient de bien comparer les terreaux entre eux car la mesure se faisait à humidité constante alors que la méthode européenne se fait à humidité variable, l’humidité du produit lors du prélèvement, qui peut varier :

      - au cours de l’année lors de la fabrication du substrat,

      - au cours de la culture selon le moment où est réalisé le prélèvement.

La mesure du pH et de la salinité comprend les étapes suivantes :

• Détermination de la masse volumique, compactée selon NF EN 13040.

• Extraction d’une prise d’essai de 60 ml, si le matériau passe au tamis de 20 mm (sinon : 250 ml) avec 300 ml d’eau désionisée (rapport d’extraction 1/5 (V/V)).

• Agitation 1H à 22°C + ou - 3°C.

• Mesure du pH.

• Filtration sur papier filtre sans cendres.

• Mesure de la conductivité.

pH et assimilabilité des éléments

• On distingue deux catégories de plantes :

      - Les plantes acidophiles ou plantes dites de terre de bruyère qui exigent un milieu au pH < à 5.5 et dépourvu de calcaire total.

      exemple : camélias, rhododendrons, hortensias…

      - Les plantes neutrophiles qui peuvent supporter une large gamme de pH (par convention entre 6.0 et 6.5).

      exemple : géraniums, surfinias, chrysanthèmes…

• Le pH conditionne d’autre part l’assimilabilité et la bonne disponibilité des éléments minéraux.

Conductivité, interprétation des résultats

• Signification :

      - On peut classer les plantes en trois catégories selon leur tolérance à la salinité.

      - L’interprétation correcte de la salinité d’un substrat exige que l’on tienne compte de sa capacité de rétention en eau.

Le tableau suivant résume les normes d’interprétation de la conductivité par rapport :

      - aux tolérances des plantes à la salinité,

      - à la masse volumique du substrat (qui est étroitement reliée à la capacité de rétention en eau).

Masse volumique du substrat Catégorie de plantes	Taux moyens
	0,1	0,2	0,33	0,66	1
	Conductivité électrique de l’extrait en mS/cm
A. Très sensibles aux sels : Exemple de plantes : Azalée, Camélia, Bruyère, Rhododendron, Fusain, Forsythia, Hortensia, Bougainvillée…	0,44 à 0,66	0,42 à 0,63	0,40 à 0,60	0,34 à 0,51	0,28 à 0,42
B. Intermédiaires : Exemple de plantes : Olivier, Pamplemousse, Thuya, Sapin de Douglass, Pin sylvestre, Citron, Zinnia…	0,66 à 1,32	0,63 à 1,26	0,60 à 1,20	0,51 à 1,02	0,42 à 0,84
C. Bonne tolérance aux sels : Exemple de plantes : Chrysanthèmes, Poinsetia, Géranium, Fraisier, Laurier Rose…	1,32 à 2,20	1,26 à 2,10	1,20 à 2,00	1,02 à 1,70	0,84 à 1,40

Normes d’interprétation des résultats d’analyse chimique des substrats horticoles. (extrait aqueux dans un rapport 1/1,5 en volume, avec substrat préalablement amené à capacité de rétention)

Source : Station Agronomique d’ANGERS.

• Quelques relations entre les différentes méthodes de mesure de la conductivité :

      - CE1.5s = Conductivité mesurée après ajout d’un volume et demi d’eau à substrat préalablement amené à la capacité de rétention en eau à pF 1.0 (méthode de référence).

      - CE5s = Conductivité mesurée après ajout de cinq volumes d’eau à 1 volume de substrat préalablement amené à la capacité de rétention en eau à pF 1.0.

      - CE5 = Conductivité mesurée après ajout de cinq volumes d’eau à 1 volume de substrat à l’humidité initiale.

      - CEsubstrat = Conductivité de l’eau du substrat sans ajout d’eau, à pF 1.0.

A noter :

CE5s = CE1.5 s / 2.21 CE1.5s = 2.21 x CE5s CE5 = CE1.5s / 2.0 (varie en fonction de l’humidité) CEsubstrat = CE1.5s x 3.0 (pour un substrat ayant une CR à pH 1.0 de 750 ml) CEsubstrat = CE5s x 7.7 (pour un substrat ayant une CR à pH 1.0 de 750 ml)