Effects of liming and gypsum regimes on chemical characteristics of an acid forest soil and its leachates

Abstract - A dystric cambisol (acid brown soil) with an acid mull humus consisting of Of, A₁ and (B) horizons was used to study changes in soil and leachate chemistry. The natural soil was reconstituted in columns equipped with zero tension lysimeters. CaCO₃, CaCO ₃ + MgO and CaSO₄ treatments were added at rates equivalent to 0.56, 2.8 and 5.6 t ha ^-1 of CaO. Soil pH and exchangeable cations were determined before treatments were applied, and at the end of the 20 month experimental period. Leachates from the columns were analyzed for pH, S, Ca, Mg, Al, K, N-NO₃ and N-NH₄ at monthly intervals throughout the 20 month period. Liming provoked the greatest increase in the soil pH values. This was limited to the A ₁ horizon when using the lowest rate but was also observed in (B) horizon after application of 2.8 and 5.6 t ha^-1. Exchangeable calcium values were higher in the upper 6 cm but decreased rapidly in the deeper layers. When gypsum was added, the pH increased significantly but this was restricted to the humus and A₁ horizons; exchangeable calcium was increased significantly down to the (B) horizon. Aluminium saturation decreased in the layers with high exchangeable calcium and higher pH values. For base saturation, patterns similar to calcium were observed throughout the profile. Leachates were enriched with basic cations which increased the pH, especially when the high liming rate was applied and also with the 2.8 and 5.6 t CaO ha^-1 rates of gypsum. Nitrogen was leached mostly as N-NO₃ in the lime treatments and in the control, whereas nitrification was inhibited in the gypsum treatment and nitrogen was predominantly in N-NH₄ form.

Résumé - Effets des formes et doses d'amendements et de gypse sur les caractéristiques chimiques et les percolats d'un sol forestier acide. Un sol brun acide (dystric cambisol, FAO) avec un humus mull composé des horizons Of, A₁ et (B) est utilisé afin d'étudier les modifications chimiques du sol et de ses percolats. Le sol d'origine est reconstitué dans des colonnes associées à des lysimètres sans tensions. Les traitements sous forme CaCO₃, CaCO₃ + MgO et CaSO₄, 2H ₂O sont appoités aux doses équivalentes en CaO de 0, 0,56, 2,8 et 5,6 t ha^-1. Le pH du sol et les cations échangeables ont été déterminés avant et après application des traitements, et à la fin de la période expérimentale de 20 mois. La plus forte augmentation de la valeur du pH du sol est induite par les amendements. Elle est limitée à l'horizon A₁ pour la dose faible (0,56 t ha ^-1) mais elle est observée dans l'horizon (B) pour les doses 2,8 et 5,6 t ha^-1. La disponibilité en calcium échangeable est élevée sur une profondeur de 6 cm, mais diminue rapidement dans les couches profondes. La valeur du pH est augmentée significativement dans le traitement gypse mais uniquement dans les horizons Of et A₁. L'augmentation en calcium est significative même dans l'horizon (B). La saturation en aluminium a diminué essentiellement dans les couches enrichies en calcium et là où les valeurs du pH sont élevées. Un effet comparable à celui du calcium est observé également pour le taux de saturation le long du profil de sol. Les percolats au travers du sol ont été enrichis en cations basiques parallèlement à une augmentation des valeurs du pH pour la dose la plus élevée d'amendements et avec les doses 2,8 et 5,6 t ha^-1 pour le gypse. L'azote des percolats est sous forme de N-NO₃ pour les traitements amendements et le témoin, alors que la nitrification est inhibée avec le gypse où l'azote est transféré principalement sous forme de N-NH₄.