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Version 3.2 (2020)
Code AAE10-Ex Secteurs
d’utilisation possibles
Secteur d’utilisation
Conseil de fumure
Grandes cultures et herbage x Légumes (en pleine terre et sous
serre) x
Viticulture, Arboriculture, Culture de baies, Plantes aromatiques et
médicinales x
Caractérisation du site
Appréciation des polluants x
Engrais de recyclage
Compost Digestat solide Digestat liquide Boue d’épuration
Engrais de ferme Fumier
Lisier Engrais minéraux
Charbon végétal Recherche Bases légales / Mise en
application de prescriptions légales
Mesure des éléments nutritifs pour les prestations écologiques requises (PER) selon l’ordonnance sur les paiements directs (OPD, Annexe 1, chiffre 2) et pour le conseil de fumure selon le principe de la fertilisation des cultures agricoles en Suisse (PRIF).
Critères de reconnaissance pour les laboratoires
Les limites de l’essai interlaboratoire PEP (WEPAL) doivent être respectées.
Une liste des laboratoires reconnus pour les prestations écologiques requises et conseillés pour les analyses de sol pour le conseil de fumure est publiée annuellement sur les sites internet d’Agroscope et de l’OFAG.
Méthodes correspondantes
Prélèvement de
l’échantillon AF-PN, OW-PN
Préparation de l’échantillon AF-OW-PA
extraction AAE10-Ex
mesure AAE10-P, AAE10-K-Ca-Mg
Domaine de concentration / de mesure
Résultat
Méthodes équivalentes Méthode de convention. L’extraction ne peut pas être remplacée par une autre extraction.
Sécurité / environnement Les extraits et les solutions d’extraction sont des déchets spéciaux.
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1. Principe
Un échantillon de terre est mis en contact avec une solution d'acétate d'ammonium + EDTA, (pH 4.65), dans des conditions précisément définies. L’extrait obtenu après agitation contient des fractions
d’éléments nutritifs (P, K, Mg et Ca) et de métaux lourds du sol.
2. Exécution
Appareils et ustensiles:
(A) Local à température constante de 23 ± 1 °C pour l'extraction (B) Balances (précision 0.01 et 0.1 g) et pH-mètre.
(C) Bouteilles en plastique 500 ml à bouchon vissé.
(D) Agitateur horizontal:
Amplitude du mouvement 50 mm, vitesse 120 mouvements/min.,
les bouteilles sont agitées en position couchée, dans le sens de la longueur (E) Entonnoirs (∅ 100 mm).
(F) Filtres plissés ∅ 185 mm appropriés à l’analytique du sol. Le pH de 50 ml d’une solution de pH neutre de 0.0125 M CaCl2 doit se trouver entre 4.1 et 4.5 après passage du filtre.
(G) Erlenmeyer 250 ml.
Réactifs:
(1) Eau déminéralisée (H2O, conductivité < 5 µS/cm).
Remarque: Pour l'extraction des métaux lourds, utiliser de l’eau déminéralisée de conductivité ≤ 1µS/cm.
(2) Acétate d'ammonium p.a. (CH3 COO NH4, M = 77.08 g/mol).
(3) Acide acétique puriss. p.a.(CH3 COOH, M = 60.05 g/mol, d = 1.05, 17.5mol/L).
(4) Acide éthylène diamino tétraacétique (EDTA) p.a. (C10H16N2O8, M = 292.25 g/mol).
Remarque: Autre nom pour EDTA : Acide éthylène dinitrilo tétraacétique, Complexon II, Titriplex II (5) Solution d'ammoniaque 25% p.a. (NH3, M = 17.03, d = 0.91, 13.4 mol/L).
(6) Solution d’extraction:
Pour 10 L de solution d'extraction, dissoudre 385.40 g d'acétate d'ammonium (2) dans environ 7000 ml H2O (1). Ajouter 286 ml d'acide acétique (3) et 58.45 g d'EDTA (4). Après dissolution complète, amener le pH à la valeur exacte de 4.65, à la température prescrite (A), par ajout goutte à goutte de solution d'ammoniaque (5). Mettre au trait avec H2O (1) et bien agiter.
Remarque: Si le pH de la solution après addition du réactif (4) reste supérieur à pH 4.65, il convient de vérifier la qualité des réactifs utilisés.
Mode opératoire
Peser (B) 10.0 g de terre fine séchée dans une bouteille (C), ajouter 100 ml de solution d'extraction (6) conditionnée à la température prescrite et agiter immédiatement durant 60 min. sur l'agitateur (D). Tout de suite après l’agitation, la suspension est filtré durant 1 heure sur filtre plissé (E, F) dans l'erlenmeyer (G). L'extraction et la filtration sont à exécuter à la température prescrite (A).
Les éléments P, K, Mg, Ca et les métaux lourds seront ensuite déterminés dans le filtrat clair.
3. Remarques
Le prélèvement et la préparation des échantillons sont effectués selon les méthodes de référence propres au secteur d'utilisation.
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Cette méthode ne peut être utilisée pour le dosage des métaux lourds que dans les terres non calcaires (cf. méthode CaCO3 pour la définition des terres non calcaires).
Il est recommandé de bien respecter la température prescrite pour l’extraction, car la réaction est fortement dépendante de la température (cf. chap. 4e).
Il est important de procéder à l’extraction exactement au pH prescrit: les résultats des dosages de P en dépendent (cf. chap. 4g). La valeur de pH 4.65 correspond au pH de la solution d’extraction, la valeur de pH des extraits peut être plus élevée dans des terres calcaires (cf. chap. 4a).
Sur certaines terres, on n’a pas obtenu de résultats reproductibles des teneurs en P; la raison des fluctuations (jusqu’à un facteur 2) n’a pas encore été trouvée, mais la méthode de dosage du P n’est pas en cause (cf. chap. 4d).
Lorsque des échantillons homogènes sont préparés avec grand soin, la pesée initiale peut être ramenée à 5.0g, avec 50ml de solution d’extraction, des bouteilles de 200-250ml, des papier-filtres de 150mm de diamètre et des erlenmeyers de taille réduite (cf. chap. 2 points D, F et G).
L’élimination des solution d’extraction et des extraits est à réaliser par la voie des déchets spéciaux.
4. Validation
Théorie
Choix du pH : La solution d’extraction est à 0.5 M d’acétate d’ammonium et à 0.5 M d’acide acétique.
Elle contient également la forme totalement protonée de l’EDTA (0.02 M), qui est considérée comme un acide assez fort à 2 protons (Valeurs pKa de H4EDTA : 2.0, 2.7, 6.2 et 10.3). Pour cette raison, l’ajout d’ammoniaque est nécessaire pour atteindre le pH 4.65, qui correspond au pKa de l’acide acétique.
Terres calcaires : 100ml d’acide acétique 0.5M (=0.05 Mol) réagissent avec 0.025 Mol de calcaire (2.5g).
Ceci correspond à une terre à 25 % de calcaire, c’est à dire à 100'000 ppm de Ca (cf. aussi méthode AAE10-Ca)
CaCO3 + 2H+ Ca2+ + H2O + CO2 (1)
La formation de CO2 produit une augmentation de pression ; les bouteilles concernées doivent donc être ouvertes avec précaution.
En terre calcaire, la réaction (1) produit une augmentation du pH dans le domaine tamponné (CO2 + H2O) / (HCO3- + H+). Dans une terre avec une teneur de 25 % de calcaire, le pH peut atteindre la valeur 5.5.
Robustesse : taille des bouteilles
Aucune différence significative n’a été observée en remplaçant les bouteilles de 500ml (C) par des bouteilles de 200ml, pour une même prise de 10.0g de terre et 100ml de solution d’extraction. Il convient cependant de signaler que, en terre calcaire, la pression autogène dans les bouteilles de 200ml est nettement supérieure.
Robustesse : pesée
Aucune différence significative de teneur en P, K, Mg et Ca n’a été observée en remplaçant la prise de 10.0g de terre (sous les conditions décrites) par une prise de 5.0g (50ml de solution d’extraction, bouteilles de 200-250ml, filtres-papier de 150mm) :
Ce résultat a été obtenu sur une population de 126 terres à pH entre 5.5 et 8.6, et contenant 0-26 % de calcaire, 1-20 % d’humus, 8-68 % d’argile, 5-65 % de silt et 2-74 % de sable, analysées après des prises de 5.0 et 10.0 g de terre, en trois répétitions. A l’exception du calcium (9mg Ca/kg terre), la différence moyenne est de 0 mg/kg terre pour tous les éléments. Dans le cas du phosphore, 7 « terres à
problème » (cf. chap. 4d) n’ont pas été prises en considération (elles ont donné le même résultat avec des prises de 5 et 10g, mais des coefficients de variation moyens de 16 % (10g) et 19 % (5g)
respectivement).
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Tableau 1: Comparaison des résultats et répétabilité dans l’extraction AAE10 avec des prises de 5 et 10 g de terre
Analyte Domaine de
teneur Différence
prise 5g – prise 10g Déviation
standard moyenne Coefficient de
variation n
Quantile 5÷95 % Prise 5g Prise 10g Prise 5g Prise 10g
mg/kg terre mg/kg terre % mg/kg terre %
P 4 ÷ 30
4 ÷ 150 15 ÷ 280
-0.7 ÷ 1.1 -4 ÷ +3
-5 ÷ +4
0.7 2.6 0.5
2.0 4.7 3.4
115 27 109
K 15 ÷ 300
40 ÷ 824 -5 ÷ +5
-4 ÷ +5 2.1 3.2
1.9 2.6 118
116
Mg 34 ÷ 500
60 ÷ 1168 -5 ÷ +5
-5 ÷ +4 2.7 2.9
2.3 2.5 110
103 Ca 500 ÷ 10'000
2'000 ÷ 95'000 -144 ÷ +282
-4 ÷ +5 78 65
3.1 2.6 72
93
Limitation: « Terres à problème »
Certaines terres produisent des extraits AAE10-Ex dans lesquels on n’obtient pas de résultats P reproductibles. 8 terres d’un de nos essais ont donné des résultats différant jusqu’à un facteur 2 !
(Exemple pour l’une d’entre elles : 63, 69, 96, 77, 72, 131, 90, 101, 80, 76, 119 mg P/kg terre). Outre ces 8 terres, 5 terres provenant de ce même essai, analysées à plusieurs reprises, ont donné des résultats douteux et 71 terres des résultats bons à acceptables.
Le problème n’est pas dans le dosage, car les mêmes extraits ont donné les mêmes résultats avec les procédés par coloration à chaud et à froid et, sur deux d’entre eux, un dosage par ICP-AES a donné les mêmes résultats que le procédé par coloration.
La fréquence d’apparition de ces terres à problème n’est pas connue, car il faut au moins 5 répétitions de dosage pour mettre un tel cas en évidence, ce qui n’est que rarement le cas.
Limitation: température
64 terres différentes ont été extraites et filtrées à 3-4 reprises à 16 et 27oC (cf. tableau 2) :
L’abaissement de la température d’extraction n’a entraîné de baisse significative et systématique des résultats que sur le P des terres non calcaires. Tous les résultats ont été plus élevés pour Ca. Avec Mg, on a obtenu une élévation systématique nette des résultats sur 20 terres et un abaissement
systématique net sur 7 terres, sans aucune relation avec le pH, la texture ou les taux de calcaire et d’humus.
L’élévation de la température d’extraction a entraîné une augmentation des résultats pour P (terre non calcaire seulement), Mg et Ca.
Tableau 2 : Décalage (absolu et relatif) des résultats après extraction à 16oC et 27oC par rapport à 23oC.
Résultats par moyenne et écart-type. Les deux valeurs extrêmes sont exclues du domaine.
Analyte Domaine de teneur Unité Décalage à 16° Décalage à 27° n
mg/kg terre moyenne
mg/kg domaine
mg/kg moyenne
mg/kg domaine mg/kg P 4 ÷ 162 sans calcaire
12 ÷ 162 sans calcaire 3 ÷ 277 avec calcaire 8 ÷ 280 avec calcaire
mg/kg terre
% mg/kg terre %
-6 ± 4 -13 ± 5
0 ± 1 0 ± 2
-17 ÷ -1 -18÷ -5 -3 ÷ 1 -3 ÷ 3
+7 ± 5 +13 ± 4
+2 ± 3 +4 ± 2
+1 ÷ 18 +7 ÷ 19 0 ÷ 7 +1 ÷ 6
34 32
20 19
K 14 ÷ 477
50 ÷ 659 mg/kg terre % -2 ± 2
-2 ± 2 -6 ÷ 3
-8 ÷ 1 +3 ± 3
+2 ± 3 -2 ÷ 7
-2 ÷ 9 60
53
Mg 34 ÷ 400
50 ÷ 1150 mg/kg terre % -3 ± 5
-1 ± 5 -3 ÷ +17
-17 ÷ +7 +11 ± +8
+8 ± +4 +2 ÷ +30
+2 ÷ +17 41 55
Ca 500 ÷ 5'000
2'000 ÷ 95'000 mg/kg terre % -114 ± 112
+5 ± 3 -8 ÷ +347
0 ÷ +11 +130 ± 96
+5 ± 3 +9 ÷ 321
-1 ÷ +11 29 45
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Limitation: intensité d’agitation
Des essais à la RAC ont montré que la quantité d’analyte extraite dépend de l’intensité de l’agitation, c’est à dire de l’énergie mise en œuvre. C’est pourquoi il est conseillé de respecter les prescriptions de la méthode.
Limitation: valeur du pH
On a préparé deux solutions d’extraction en ajoutant 280 ml au lieu de 286 ml d’acide acétique : la première avait une valeur pH de 4.60. La seconde a reçu en plus 40 ml de solution d’ammoniaque : elle contenait 10 % de plus d’ions ammonium et sa valeur pH était de 4.73.
55 échantillons de terres ont été extraits en 2 ou 3 répétitions à l’aide de solutions d’extraction à pH 4.6 et 4.7. Au pH plus acide, on a obtenu un résultat moyen P plus élevé de 5 %, probablement du à la meilleure solubilité du P en milieu acide. Au pH plus alcalin, on a obtenu un résultat moyen K plus élevé de 2 %, probablement dû à la teneur plus élevée en NH4+. Pour le calcium, les terres riches (teneur en Ca >80'000 mg/kg selon AAE10-Ca) ont vu leur teneur augmentée significativement de 9 % en présence d’un agent d’extraction plus acide, ce qui s’explique par une extension de la limite de saturation en Ca en milieu plus acide. Les terres moins riches en calcium n’ont pas montré de différences significatives. Il en a été de même de tous les dosages du magnésium.
Effet du réactif EDTA
L’opportunité de l’apport d’agent EDTA a été testée sur une série de 90 terres. En absence d’EDTA, aucune différence de teneurs en K, Mg et Ca n’a été observée. Par contre, l’absence de l’agent EDTA a réduit les teneurs mesurées de 61 % +/- 12 %.
5. Histoire
Version Type du changement nouveau avant
Version 1 (1995) établissement de la méthode Version 1.1 (1996) éditorial
Version 1.2 (1997) éditorial Version 1.3 (1998)
Version 2.0 (1999) Changement secteur
d’utilisation Culures spéciales Version 3.0 (2001) Révision méthode
Version 3.1 (2009) Révision méthode Définition des filtres, filtres adaptés aux méthodes CO2- Ex et H2O10-Ex
Version 3.2 (2020) éditorial Publication électronique
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