Ann. For. Sci. 54 (1997) 371-387
DOI: 10.1051/forest:19970405

Répartition des nutriments dans un sol brun acide développé sur tuf (Beaujolais, France). Conséquences pour l'évolution de la fertilité minérale à long terme

A Ezzaïm, MP Turpault and J Ranger

Équipe cycles biogéochimiques, centre Inra de Nancy, 54280 Champenoux, France

Abstract - Nutrient distribution in an acid brown soil developed from a volcanic tuff bedrock (Beaujolais, France). Consequences for the long-term fertility. The study of soil fertility, often measured only by its short-term component (ie, exchangeable cation reserves), appears insufficient and can mask different situations. This work shows that the middle and long-term fertility characterized by the nutrient content of minerals of three acid brown soils was very different although their exchangeable cation reserves were comparable. The middle and long-term fertility of these soils corresponds to reserves of nutrient elements in the fresh tuff, in the weathered tuff and in the coarse soil fractions originating from the desquamation of the weathered tuff. Differences in the fertility of these three soils were due to the colluviation and to the intense hydrothermalism that affected the very top layer of tuff and provoked a major calcium depletion in the bedrock. Calcium appeared to be the first limiting factor for plant nutrition in this ecosystem. Only the flux of calcium originating from the dissolution of calcic primary minerals in the soil fractions (> 2 μm) was able to maintain the temporary reserve of this element on the adsorbing complex and to meet the nutritional demands of the Douglas-fir stand. The stability of this ecosystem therefore depends mainly on the rate of calcium flux originating from minerals located in the coarse soil fractions, assuming that the organic matter compartment is stable.

Résumé - L'étude de la fertilité d'un sol, souvent mesurée uniquement par sa composante à court terme (stock des éléments échangeables), apparaît insuffisante et peut dissimuler des situations très différentes. Ce travail montre que la fertilité à moyen et à long terme (éléments nutritifs dans les minéraux du sol) de trois sols bruns acides du massif forestier des Aiguillettes est très différente, bien que leurs stocks en éléments nutritifs échangeables soient comparables. La fertilité à moyen et à long terme de ces sols correspond au stock d'éléments nutritifs du tuf sain, de la pellicule d'altération et des fractions granulométriques issues de cette pellicule par desquamation. La différence entre la fertilité des trois profils étudiés est due au colluvionnement et à l'hydrothermalisme intense ayant affecté le toit du tuf, et conduisant notamment à un appauvrissement important en calcium. Cet élément apparaît comme le premier facteur limitant pour la nutrition des peuplements dans cet écosystème. Seul le flux de calcium issu de la dissolution des minéraux primaires calciques des fractions du sol supérieures à 2 μm est capable de maintenir le stock temporaire de cet élément sur le complexe adsorbant et de subvenir aux exigences nutritives du peuplement de douglas : la stabilité de cet écosystème dépend donc en grande partie de l'importance de ce flux dans l'hypothèse de stabilité du compartiment organique.

Key words: mineral fertility / long-term reserve / acid brown soil / ecosystem stability / Douglas (Pseudotsuga menziessii Franco)

Mots clés : fertilité minérale / stock à long terme / sol brun acide / stabilité de l'écosystème / douglas = Pseudotsuga menziessii Franco