Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

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PEDOLOGIE Edité avec Ie concours de la Fondation Universitaire et du Ministère de l'Education nationale et de la Culture Uitgegeven met de steun van de Universitaire Stichting en van het Ministerie van Nationale Opvoeding en Cultuur Bulletin de la Société BeIge de Pédologie Bulletin van de Belgische Bodemkundige Vereniging 1 9 6 4 XIV,l Comité de rédaction Redactiecomité J. AMERYCKX, L. DE LEENHEER, C. DONIS, J. FRIPIAT, H. LAUDELOUT, G. MANIL, A. NOIRFALISE, G. SCHEYS, D. STENUIT , R. TAVERNIER, A. VAN DEN HENDE

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PEDOLOGIE Edité avec Ie concours de la Fondation Universitaire

et du Ministère de l'Education nationale et de la Culture

Uitgegeven met de steun van de Universitaire Stichting en van het Ministerie van Nationale Opvoeding en Cultuur

Bulletin de la Société BeIge de Pédologie

Bulletin van de Belgische Bodemkundige Vereniging

1 9 6 4

XIV,l

Comité de rédaction Redactiecomité J. AMERYCKX, L. DE LEENHEER, C. DONIS, J. FRIPIAT,

H. LAUDELOUT, G. MANIL, A. NOIRFALISE, G. SCHEYS,

D. STENUIT , R. TAVERNIER, A. VAN DEN HENDE

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PRESIDENT D'HONNEUR ERE-VOORZITTER

J. BAEYENS

SECRETAIRE GENERAL HONORAffiE ERE-SECRETARIS-GENERAAL

R. TAVERNIER

ANCIENS PRESIDENTS OUD-VOORZITTERS

V. VAN STRAELEN t F. JURION

L. DE LEENHEER

G. MANIL

A. VAN DEN HENDE

G. SCHEYS

(1950-1953)

(1954-1955) (1956-1957)

(1958-1959) (1960-1961)

(1962-1963)

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SOCIÉTÉ BELGE DE PÉDOLOGIE

BELGISCHE BODEMKUNDIGE VERENIGING

FONDEE A BRUXELLES LE 18 JUILLET 1950

OPGERICHT TE BRUSSEL OP 18 JULI 1950

Composition du Conseil d' Administration pour 1964

Samenstelling van de Beheerraad voor 1964

Président Voorzitter

Vice-présidents Ondervoorzitters

Secrétaire général Secretaris-generaal

Secrétaire-trésorier Secretaris-schatbewaarder

Membres Leden

L. SINE

M. VAN RUYMBEKE

M. HOMÈS

J. AMERYCKX

C. SyS

P. BOURGUIGNON, A. COTTENIE, J. D'HoORE, G. HANOTIAUX,

H. LAUDELOUT, J. LOZET, R. MARÉCHAL, G. SCHEYS

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IN MEMORIAM

V. VAN STRAELEN Premier Président de la

Société BeIge de Pédologie

Allocution prononcée par

Monsieur F. JURION

Ancien Président

En ma qualité de cofondateur et de second président de la Société belge de Pédologie, il m'échoit le pénible honneur de rendre hom­mage à la mémoire de Monsieur le Président V. Van Straelen, premier Président de notre Société, décédé le 29 février 1964.

Il sortirait de mon propos de faire ici tout le bilan de l'ceuvre de cet homme de science incontesté, mondialement con nu, et de ce grand citoyen. A ce bilan que d'autres collaborateurs du défunt ne manqueront pas de dresser, je n'apporterai qu'une modeste contribution en soulignant notamment le role essentiel joué par le Président Van Straelen dans le développement des recherches pédologiques tant en Belgique qu'au Congo.

Alerté par tous les problèmes relevant des sciences naturelles, . ses connaissances scientifiques vastes et profondes jointes à une érudition étonnante lui avaient permis de choisir, parmi ces pro­blèmes, ceux dont l' étude s'imposait soit pour une meilleure con­naissance de la nature soit pour une utilisation plus conservatrice

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des richesses naturelles. Leur solution fut le programme de sa vie d'homme de science et d'homme d'action et pour atteindre le but qu'il s'était fixé il sut vaincre les résistances les plus tenaces grace à son prestige scientifique et à sa forte personnalité caracté­risée par une intelligence supérieure, une volonté d'acier et une capacité de travail exceptionnelle.

Et c'est ainsi que progressivement nous l'avons vu imposer ses vues dans le domaine de la protection de la nature, dans celui de la connaissance du milieu et de son utilisation rationnelle, notam­ment en Belgique et au Congo.

La création des réserves naturelles au Congo est son reuvre personnelle, mais à ce point de vue son influence s'est marquée largement au-delà de nos frontières européennes et africaines. C' est d'ailleurs dans ce domaine qu'il trouva sa dernière satisfaction par l'installation de la Fondation Darwin, dont il était président, aux îles Galapagos en vue de sauvegarder une flore et une faune parti­culièrement intéressantes pour l'étude de l'évolution. Ce dernier effort fait au service de « sa » cause devait malheureusement avoir raison de sa ro buste constitution.

Sur le plan qui intéresse plus directement notre Société, vous savez tout ce que la Belgique et son ex-colonie doivent au Prési­dent Van Straelen.

Il ne pouvait admettre que, dans notre pays, on se satisfasse d'une connaissance empirique du milieu agricole et forestier dont vit une part de la populatwn et qui assure l'essentiel à l'autre partie.

A ussi orienta-t-il dans la voie de l' étude scientifique, quelques collaborateurs aussi dévoués que compétents qui, au fil du temps et grace à l'influence du défunt devaient former une pléiade de spécialistes de terrain et de laboratoire, attachés à l'étude du sol et de la végétation sous tous leurs aspects. Si la Belgique occupe une place de premier plan dans ces domaines, c' est à la direction avisée du Président Van Straelen, à sa volonté, à sa ténacité qu'on le doit. Aucun obstacle qu'il soit d'ordre administratif ou financier ne l'arrêtait et s'il ne pouvait le contourner diplomatiquement, ce qu'il pouvait faire avec art, il n'hésitait jamais à l'attaquer de front et chacun sait combien, dans ces cas, son argumentation pouvait être percutante. La franchise et la droiture étaient d'ailleurs des traits essentiels de son beau caractère.

Au Congo et dans les mêmes domaines, son action fut tout aussi efficace. A l'INEAC, dont il fut le promoteur - ce qu'il convient de rappeler - et membre du Comit~ de Direction pendant 25 ans,

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il mar qua de la même façon les recherches relatives à la connais­sance du milieu et il veilla notamment à donner aux recherches pédologiques, prises au sens le plus large, l'ampleur qu'elles méri­taient. C'est ainsi que l'on a vu avancer sur un même plan les travaux de cartographie, les recherches agroIogiques et les recher­ches fondamentales qu'elles soient d'ordre physique, chimique et biologique. C'est d'ailleurs à son initiative que fut créé le labora­toire des colloïdes du sol de l'INEAC à Louvain et les progrès faits dans la connaissance des propriétés des composants des sols tropicaux montraient une fois de plus la sûreté du jugement de Victor Van Straelen. A chaque occasion, il prenait Zonguement contact avec les jeunes chercheurs qu'iZ patronnait et iZ Zeur prodi­guait des conseils toujours écoutés. Les bons spécialistes - car il ne supportait pas les médiocres - bénéficiaient en outre de sa solli­citude toute paternelle. C'était, en effet, un autre trait de la per­sonnalité du Président Van StraeZen, de réussir, maZgré le respect qu'il inspirait, à rendre cordiales ses relations avec les jeunes et par là susciter Zeur enthousiasme.

La pédologie belge devait donc beaucoup sinon tout à Victor Van Straelen. Dès tors, lorsque le 18 juillet 1950, nous nous réunî­mes à quelques uns pour créer la Société beZge de PédoZogie, il ne se posa aucun problème pour Ze choix du président du Comité provisoire. Victor Van StraeZen s'imposait. Avec bonne grtÎce, il accepta cette charge qui s'ajoutait à tant d'autres et Ze 22 janvier 1951 votre assemblée généraZe Ze confirmait dans ses fonctions de Président. Il assuma dès lors la wche délicate de piloter l' esquif qu'était alors notre société et le fit avec l'autorité, la compétence, le doigté, Ze dévouement et Z'assiduité qui caractérisent Zes grands capitaines. Si l' esquif est devenu un navire sûr qui fait respecter Ze pavillon belge au-delà des mers, c' est à Victor Van Straelen que nous le devons. A tous ces titres, il a droit à notre reconnais­sance perpétuelle.

Je me fais votre interprète à tous pour exprimer à Madame Van StraeZen, sa compagne fidèZe des bons et des mauvais jours, toute notre sympathie et natre peine d' être privé d'un mentor aussi sûr et aussi apprécié.

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PEDOLOGIE, XIV,!, pp. 8-23, 1 fig., 10 tab. Ghent, 1964.

CHARACTERIZATION OF ORGANIC MATTER IN EUROPEAN SOILS BY NITROGEN FRACTIONATION

H. H. CHENG & J . VAN IfuVE

The authors wish to thank the Belgian Soil Science Society for the opportunity of presenting this joint contribution from the Iowa State University, Ames, Iowa, U. S. A., and the State Agricultural University, Ghent. The senior author, who is presenting this paper, wishes further to express his appreciation to the State Agricultural University at Ghent and, particularly, to the Center for Soils Research, under the direction of Professor L. De Leenheer, for the cordial co-operation the senior author received in his work and for his pleasant stay in Belgium, and his gratitude to the United States Educational Foundation in Belgium for the Fulbright Research Fellowship which made his stay in Belgium possible.

H. H. CHENG. Assistant Professor, Iowa State University, on leave during 1963-64 as Ful­bright Research Fellow and Collaborator at the Center for Soils Research -Ghent, Belgium. Ing. J. VAN HOVE. Center for Soils Research, State Agricultural University - Ghent, Belgium. (Suhsidized by the Belgian « Institut pour l'encouragement de la Recherche Scientifique dans l'Industrie et l'Agriculture, IRSIA, Brussels).

Paper presented at the Society's meeting of January 31, 1964. Joint contrihu­tion from the Center for Soils Research, State Agricultural University, Ghent, and the Department of Agronomy, Iowa State University, Ames, Iowa, U.S.A., being Journal Paper No. J-5008 of the Iowa Agricultural and Home Economics Experiment Station, Ames. Project No. 1070.

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1. Introduction

Soil organic matter has long been known to be influential in the formation of various types of soils. However, for the purpose of soil classification, only cursory attention has been focused on its characterization. The simplest and most common classification of soil organic matter has been devised by foresters who differentiate the characteristics by the degree of decomposition and the amount of mixing of organic materials with the surface layer of soil. Two distinct groups of organic matter, mor and muIl, as weIl as several transitional forms between the two have been recognized [8, 9, 14]. These differentiations are largely based on field observations of properties, with no analytical data to substantiate the differences. Most of the soil classification schemes generally in use have not attempted to characterize soil organic matter further than using these descriptions of field observations [e.g., 6, 15, 18, 19] . Even ~n the comprehensive scheme proposed by KUBIËNA [13] for classi­fication of soil organic matter, in which 17 different forms were distinguished, the differentiation was still based on description of source of organic materiaIs, degree of humification, structure, etc. Chemical analyses such as determinations of total carbon or C j N ratios have sometimes been performed to measure the quantity of organic matter present, but these data provide little useful infor­mation on characteristics of organic matter and its relationship to soil types.

AIthough, in the common schemes of soil classification, soil organic matter is not extensively characterized, a number of investigations have been made on the relationship between soil organic matter and various types of soils. DOKUCHAEV (see [11]) was the first to note the geographic regularities of organic matter contents in soils. He grouped soils with the same organic matter contents into isohumic beIts and found that organic matter content was highest in central regions of chernozem zone and gradually decreased northward to podzolic soils and southward to steppe and semidesert soils. Since then, many Russian scientists have also studied soil characteristics affecting organic matter accumulation. TYULIN [23] separated clay-organic matter colloids into two groups (I and II) by fractional peptization of soil with saturated NaCI and found that the ratio of Group 1j Group II for chernozem soils was ab out 2.5 and, for podzol soils, was 0.6. However, BRYDON & SOWDEN [4] showed that this ratio depended on the fertility of soil.

Extensive surveys of the distribution of organic matter were made by TYURIN [24, 25] and KONONOVA [10, 11], using Tyurin's

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method of fractionation, by which soil organic matter was separated into: ethanol-benzene extractable substances, humic acids, fulvic acids and humic residues. More recently, VOLOBUEV [26] plotted in a diagram the fulvic acid contents versus the humic acid con­tents of soils and was able to showareas in the diagram specific for various soil groups, although these areas overlapped to some extent. Several other studies on characterization of organic matter in various soil types have also been reported [e.g., 1, 7, 12, 16, 17, 21]. The major defect of all these studies has been the lack of analytical methods to fractionate organic matter into components of known identity. KONONOVA [11] stated that humic acids of diffe­rent soils were dissimilar; they differed in elemental composition, color, degree of dispersion, and consequently, in properties. This would be applicable to most of the fràctions obtained by empirical methods of separation. Various workers have studied the distribu­tion of nitrogen in soils [e.g., 5, 20, 22], but no attempt was made to relate the differences in nitrogen distribution to soil types. Moreover, the analytical procedures used were not always specific in isolating the various nitrogenous components.

The objective of the present investigation was to examine soil nitrogen distribution as a means of characterizing soil organic matter and its relationship to various soil types. BREMNER [2] has recently made an extensive evaluation of procedures for nitrogen fractionation and has proposed specific methods for analysis of various forms of soil nitrogen. In this preliminary report of the present investigation, the applicability of Bremner's methods for determination of organic forms of nitrogen was tested by analyzing a variety of soils representing many different great soil groups. Also, the procedure of BREMNER & Ho [3] for extracting organic matter with a chelating resin was studied. This extraction proce­dure is radically different from the conventional methods of extrac­ting soil organic matter by using sodium hydroxide or milder rea gents such as sodium pyrophosphate. The chief advantages of resin extraction are that it is reasonably efficient in removing organic matter from soils, that it involves no contamination of the extract with extractant, and that it reduces the risk of artifact formation associated with extraction using caustic alkali.

2. Experimental

21. Materials

A large number of soil samples, representing a wide cross-section of European soils, were collected from Belgium, Germany and Austria for an extensive study of different types of soil organic

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matter. From these samples, 16 soUs of contrasting properties were selected for this prehminary study. All the soil samples taken from the field were air-dried, ground to less than 150 !..l in diameter, and stored in glass bottles with ground-glass stoppers.

22. Methods

The total nitrogen and organic forms of nitrogen in soils were determined according to the methods proposed and described in detail by BREMNER [2]. The determination of the various forms of organic nitrogen in soils involved treatment of soils with hot acid (acid hydrolysis) to release organic nitrogen and subsequent frac­tionation of the soil hydrolysate. These methods and others used in this investigation will be outhned only briefly here. For these determinations, all samples were analyzed in duphcate, and in case of disagreement, additional analyses were performed.

1. Determination of total nitrogen. - A semi-micro Kjeldahl procedure was used to determine the total nitrogen in soils. A soi! sample containing about 1 mg. of nitrogen was soaked with 2 mlo of water in a Kjeldahl digestion flask for about 30 minutes and then treated with 3 mI. of concentrated H2S04 and 1.1 g. of salt­catalyst mixture (containing K 2S04 : CUS04. 5 H 20: Se mixed in 100 : 10 : 1 proportions) . The flask was placed on an electric hot plate and heated gently at first to remove water, then more vigo­rously until the contents in the flask cleared. The contents were then boiled gently for four hours. After completion of digestion, the cooled and diluted digest was transferred to the distillation chamber of the Hoskins apparatus for steam distillation. The ammonia released from the digest by alkaline steam distillation was collected in boric acid-indicator solution and determined by titrating the distillate with standard sulfuric acid.

2. Preparation of hydrolysate of soi! or soi! extract. - For soH, a sample containing about 10 mg. of nitrogen was hydrolyzed with 20 mlo of 6N HCI under reflux for 12 hours. For soH extract, 40 mI. of the extract was hydrolyzed with 40 mlo of concentrated HCI under reflux for 12 hours. Two drops of octyl alchohol were added to the mixture to prevent frothing during hydrolysis. Af ter com­pletion of hydrolysis, the cooled soil-acid mixture was filtered to separate the hydrolysate from the residue. The hydrolysate was neutralized to pH 6.5 ± 0.1 by cautious addition of Na OH with constant stirring and use of a pH meter with its electrodes immer­sed in the hydrolysate to follow the course of neutrahzation. The neutrahzed hydrolysate was transferred to a 100-ml. volumetric flask and diluted to volume.

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3. Analysis of hydrolysate of soil or soil extract. - The methods employed for determination of different forms of nitrogen in neutralized hydrolysates are outlined in table 1. In each method, a sample (5 to 10 ml.) of the hydrolysate, which was thouroughly mixed immediately before sampling, was pipetted into a 50-mi. or 100-ml. distillation flask. Af ter appropriate treatment of the sample, the flask was connected to the steam distillation apparatus; and the form of nitrogen under analysis was estimated by determination of the ammonia liberated by steam distillation for 2 to 4 minutes.

4. Extraction of soil organic matter by Dowex A-1 chelating resins. - A soil sample containing about 250 mg. of carbon was treated with 35 mlo of 40-60 mesh, Dowex A-1 Na+-chelate resin (containing approximately 10 me. of Na+ ) and 100 mI. of water in a 400-mI. Erlenmeyer flask. The flask was then stoppered and placed on an electric rotating wheel which turned the flask end over end to mix the soil, re sin and water constantly for a specified period of time. At the end of the extraction period, the extract was separated by centrifugation of the soil-resin-water mixture and fil­tration of the supernatant liquid under suction through a sinter­glass funnel fitted with a glass fiber filter. The alkaline extract was then acidified to pH 1.0 to separate the fulvic acid fraction from the humic acid fraction. The resin used for extraction was separated from soil residue by sieving and regenerated for further use; and the soil residue was washed, dried, and stored for further analysis.

5. Extraction of soil organic matter by cold sodium hydroxide. -Extraction of soil organic matter was made with or without acid pretreatment of the soil. The acid pretreatment involved treating 10 g. of soil with 200 mI. of water and 10 mI. of concentrated HCI plus an additional amount of HCI to eliminate any CaC03 present in the sample. The mixture was boiled for two minutes and washed until the soil was free of chloride. The sodium hydroxide extrac­tion, whether with or without acid pretreatment, was performed on 10 g. of soil, which was shaken with 75 mlo of 0.1N NaOH at room temperature for 4 hours, and then allowed to stand overnight before the extract was separated from the soil residue by centri­fugation. The residue was extracted once more by washing it with additional 25 mlo of 0.1N NaOH, and the two extracts were com­bined and acidified to pH 1.0 to obtain the fulvic and humic acid fractions.

6. Determination of total carbon. - A modification of the Walkley-Black method [27] was used for determination of total carbon in soils and in soil extracts.

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a) Carbon in soils. - Soil sample containing about 25 mg. of carbon was oxidized with a mixture of 15 mI. of N K 2Cr207 and 20 mI. of concentrated H 2S04 by boiling at 160°C. for 10 minutes. Af ter oxidation, the mixture was diluted to about 300 mI. with distilled water, and the excess dichromate was titrated with 0.5N FeS04 using N-phenylanthranilic acid as indicator.

b) Carbon in soil extracts. - A known volume of extract (not more than 20 ml.) containing ab out 10 mg. of carbon was brought up to 20 mI. volume with distilled water and oxidized with 5 mI. of N K 2Cr207 and 35 mI. of concentrated H 2S04 by boiling at 160°C for 3 minutes. Af ter oxidation, the mixture was diluted to about 300 mI. with distilled water, and the excess dichromate was titrated with 0.25N FeS04 to the N-phenylanthranilic acid endpoint.

TABLE 1

METHODS FOR ESTIMATION OF DIFFERENT FORMS OF NITROGEN IN SOIL HYDROLYSATE AS AMMONIA

(According to Brernner[2])

Tota! N

Form of nitrogen in hydrolysate

Ammonium-N

(Ammonium + hexosamine)-N

Amino acid-N

(Ammonium + hexosamine + amino acid) -N

Method(* )

Steam distillation with NaOH af ter Kje1dahl digestion with H 2S04 and salt-catalyst m ixture

Steam distillation with MgO

Steam distillation with phosphate-borate buffer

Steam distillation with phosphate-borate buffer after treatments with NaOH (1000C.) to decompose hexosamines and remove ammonium and with nin­h ydrin (pH 2.5, 100°C.) to convert a -amino-N to ammonium-N

Steam distillation with phosphate-borate buffer af ter treatment with ninhydrin (pH 2.5 , lOOOC.) to convert a -amino-N to ammonium-N

* In each method the ammonia Jiberated by steam distillation is collected in boric acid­indicator solution and determined by titration with standard sulfuric acid.

3. Results and Discussion

31. Distribution of Various Forms of Nitrogen in Soils

The distribution of various forms of nitrogen in the samples of European soils selected for this study is presented in table 2. Samples 4, 6, 9, 15, 20, and 22 were collected from Germany, samples 31, 37, 40, 41, and 42 were from Austria, and samples 50, 53, 54, 55, and 61 were from Belgium. The soils are grouped appro-

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ximately in the order of degree of soil development, with the peat and alluvial polder soil being the least weathered and the podzol the most strongly weathered. The amounts of carbon and nitrogen and the Cj N ratios varied widely among these soils. However, except for the peat, the proportions of nitrogen hydrolyzed were relatively similar, representing about 70-85 % of the total soil nitrogen. Of the hydrolyzed nitrogen, about 2/ 3 to 3/ 4 could be identified as ammonium-N, hexosamine-N, and amino acid-No The distribution of the various forms of nitrogen in soils differs among soils, but the variation is not marked.

40

30

.2 ~

10

\ \ , . el,

\ , \ \ \ \ \ , •

\ \

\ . \ . \

\ , "

• AO& AO A, horizons • A, horizons .... Ap horizons

. '-'.... , 1- - - - - -.. J. __

15 25 35 NHZ - N. as '/, hydrolysate N

Fig. 1. - Relationship between C/ N ratio of soil and amount of ammo­nium-N in soil hydroly­sate.

The percentage of total hydrolyzed nitrogen present as ammo­nium varied inversely with the C/ N ratio. Figure 1 shows that samples fr om the Ap horizons have a low C/ N ratio and a high proportion of hydrolysate-N in the form of ammonium, whereas samples from the Ao or AoAl horizons have a high Cj N ratio and a relatively low percentage of hydrolysate-N in the form of ammo­nium. This general relationship, however, does not hold true for the peat and podzol samples. Peat generally has rather different characteristics from the ordinary soil organic matter. In the case of the podzol, one must note that this sample of Al soil was taken

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TABLE2

DISTRmUTION OF V ARIOUS FORMS OF NITROGEN IN SELECTED EUROPEAN SOILS

Soil Glassification Hor. GIN Total N % total N % hydrolyzed N as

----No. in ppm. hydrolyzed NHJ,+-N Hexo- Amino Other

samin6-N Acid-N N

22 Peat 60.3 8658 41 21 11 36 32 61 Alluvial polder soil Ap 9.1 2084 81 31 5 41 23 15 Pseudogley AoAl 16.0 4397 83 21 6 41 32 4 Rendzina Al 10.1 5328 82 27 9 38 26

37 Solonetz All 10.7 3292 85 20 6 42 32 9 Pseudoburosem Ap 9,7 1499 77 25 5 40 30

40 Chernozem (young) Ap 9.3 1421 78 25 7 38 30 42 Chernozem APl 10.1 1937 78 27 6 39 28 20 Pseudochernozem APl 9.2 1400 76 32 6 36 26 31 Terra fusca Ao 14.5 5394 86 18 6 42 34 6 Brown earth (oligotrophic) Aoo 285 13982 79 14 6 44 36

41 Brown earth (loess) Ap 9.2 1376 79 27 6 40 27 50 Brown forest soil Al 11.1 1633 85 23 7 40 30 55 Brown podzolic soil AoAl 29.8 4392 79 15 7 51 27 53 Gray brown podzolic soil AoAl 20.3 8736 83 20 8 46 26 54 Podzol Al 36.9 612 68 27 7 35 31 54 Podzol B2h 33.2 492 72 28 7 31 34

~ c.n

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from a buried horizon which was overlain by a layer of 35 cm. of sand containing Al and A2 horizons.

32. Extraction of Soil Organic Matter by Dowex A-i Chelating Resin

Samples of five soils were extracted with Dowex A-I chelating resin for 1, 2, or 4 days, and the amounts of carbon in the extracts were taken as a measure of the amounts of organic matter extracted from soils. Table 3 illustrates that most of the extractable carbon was in solution by the end of the first day, and prolonging the extraction time did not appreciably increase the amount of carbon extracted. The one-day resin extraction procedure was used in sub­sequent studies.

TABLE 3

EFFICIENCY OF EXTRACTION OF ORGANIC MATTER FROM SOILS BY DOWEX A-I CHELATING RES IN , AS MEASURED BY PERCENT

OF SOIL CARBON EXTRACTED

Soil Classification Hor. % soil C extracted in

Na. ," 1 day 2 days 4 days

6 Brown earth ( oligotrophic) Aoo 32 33 37 41 Brown earth (loess) Ap 22 23 26 42 Chernozem Ap 34 34 37 54 Podzol B2h 67 70 69 61 Alluvial polder soil Ap 31 31 34

The efficiency of the one-day resin extraction of soi! organic matter was compared with that of cold NaOH extraction with (+) or without (-) pretreatment of soi! with dilute HCl. Table 4 shows that the resin extraction was as efficient for removal of organic matter from soil as the cold NaOH extraction, with or without acid pretreatment, when the soil under extraction was acidic. When the soi! was alkaline, the amount of organic matter in the resin extract was less than that in the NaOH (+) extract, but was more than that in the NaOH (-) extract. Comparing the distribution of extracted carbon in the three types of extracts of each soil, the proportions of fulvic and humic acids were similar in all three extracts wh en the soil was acidic. However, when the soi! was alkaline, proportionally more fulvic acid was found in the NaOH (-) extract, and more humic acid was found in the NaOH (+ ) extract, except for soil 61, the resin extract of which contained proportionally more humic acid than the other extracts.

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TABLE 4

COMPARISON OF ONE-DAY RESIN EXTRACTION OF SOIL ORGANIC MATTER WITH COLD Na OH EXTRACTION (WITH (+) OR WITHOUT (-) ACID PRETREATMENT OF SOILS) AND DISTRffiUTION OF EXTRACTED

CARBON IN FULVIC AND HUM IC ACIDS

Soit No. Soil Extracting % C % extracted C in

& horizon pH agent extracted Fult/ic acid Humic acid

6 Aoo 3.6 Dowex A-I 32 32 68 NaOH (- ) 33 31 69 Na OH (+) 35 29 71

41 Ap 8.1 Dowex A-I 22 37 63 NaOH (- ) 14 83 17 NaOH (+) 55 21 79

42 APl 8.2 Dowex A-I 34 12 88 NaOH (-) 11 38 62 NaOH (+) 63 7 93

54 B2h 4.7 Dowex A-I 67 28 72 NaOH (-) 66 29 71 NaOH (+> 71 28 72

61 Ap 7.8 Dowex A-I 31 22 78 NaOH (-) 10 66 34 NaOH (+) 37 36 64

The efficiency of the resin extraction seems to depend on the acidity of the soil. When the soil is alkaline, treatment of the soil with dilute acid before the alkaline resin extraction may increase the amount of organic matter extracted.

33. Distribution of Various Forms of Nitrogen in Resin Extracts of Soils and in Soil Residues af ter Resin Extraction

Samples of five soils were subjected to one-day resin extraction, and the soil extracts and the residues were then hydrolyzed and fractionated separately. The distributions of the various forms of nitrogen in the hydrolysates of soil extracts and soil residues are shown in table 5. The C j N ratios of the soUs were not drastically altered by extraction; however, more soil nitrogen was hydrolyzed aft er the resin treatment than before, as can be seen by comparing the amount of nitrogen in soil hydrolysate with the sum of the nitrogen in the hydrolysates of the resin extract and the soH residue.

The distributions of various forms of nitrogen in the hydrolysates of extra cts and residues have also been altered from those in soil hydrolysates. The changes in distribution were not great, however,

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~ 00

TABLE5

DISTRmUTION OF V ARIOUS FORMS OF NITROGEN IN SOILS, RESIN EXTRACTS OF SOILS, AND SOIL RESIDUES AFTER RESIN EXTRACTION

Soil No. Soil CIN % total N % hydrolyzed N as

& horizon fraction hydrolyzed<*> Ammonium-N Hexosamine-N Amino acid-N Other N

6 Aoo Tota! 28.5 79(11040) 14 6 44 36 Extract 25.0 88 (4500) 25 2 49 24 Residue 30.5 76 (6780) 17 5 58 20

41 Ap Tota! 9.2 79 (1090) 27 6 40 27 Extract 11.8 85 (204) 35 3 36 26 Residue 8.7 78 (905) 33 5 38 24

42 API Tota! 10.1 78 (1513) 27 6 39 28 Extract 12.4 86 (473) 32 4 32 32 Residue 9.2 77 (1101) 30 6 40 24

54 B2h Tota! 33.2 72 (353) 28 7 31 34 Extract 32.4 76 (266) 34 3 32 31 Residue 34.9 77 (123) 32 4 38 26

61 Ap Total 9.1 81 (1685) 24 5 41 30 Extract 8.6 84 (580) 34 3 36 27 Residue 9.4 89 (1255) 30 5 38 27

(*) Figures in parentheses are total hydrolyzed N contents expressed as ppm. of soils.

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signifying that the resin did not separate any distinct fraction of soil organic matter but merely extracted a portion which was not different, in composition at least, from the remainder of the soil organic matter. Generally, higher proportions of ammonium-N and lower hexosamine-N and amino acid-N were found in the extract hydrolysates than in other hydrolysates, whereas the remai­ning fraction of nitrogen in hydrolysate (labeled as «other N») decreased aft er the extraction treatment.

These changes could be explained in part by the fact that the organic matter in the extract was more accessible to hydrolysis by acid, leading to more complete breakdown of organic nitrogen to form ammonium.

4. Conclusion

The main purpose of the study was to test the applicability of the methods of fractionating soil nitrogen for differentiation of the soil organic matter in various types of soils. The nitrogen fractiona­tion methods were effective in accounting for a large portion of total nitrogen in soil organic matter. Moreover, unlike the empirical methods of fractionating organic matter, the identities of most of the fractions obtained were known, and for the unknown fractions, at least some of the characteristics, such as solubility and resistance to acid reaction, were shown. The chelating resin seemed to be reasonably efficient in extracting a representative portion of organic matter from soils.

The differences found in the distributions of various forms of nitrogen among the different soils have not been large. Therefore, no sharp distinction of soil organic matter can, at present, be made by the nitrogen fractionation methods. However, since only a limited number of soils were analyzed, no definite conclusions on differences or similarities in organic matter characteristics among soils could be drawn. Only when large numbers of similar soils are examined, can one be reasonably certain if any patterns of simi­larities exist. Moreover, just as in soil classification, where the differences among soils are best demonstrated by examining the soil profiles, so may the differences in soil organic matter in various types of soils be better demonstrated by examining the distribution of organic nitrogen through the soil profiles [22]. It has long been known that in forest soils, organic matter accumulates mainly in the surface horizons and its content decreases sharply with depth; whereas, in soils developed under grass vegetation, the organic matter accumulation extends deeper into the profile, and the organic matter content in the surface horizon decreases more gra­dually with depth. Therefore, examination of profile samples of

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each soil should lead to better characterization and differentiation of organic matter in different types of soils.

Aknowledgements

The collecting of the different soil samples was made possible through the aid of Prof. Dr. L. De Leenheer, Ghent, Prof. Dr. G. Scheys, Louvain, Prof. Dr. Dr. E. Mückenhausen, Bonn, Prof. Dr. Franz, Wien, Prof. Dr. Frese, Braunschweig, Prof. Dr. Baden, Bremen, Dr. H. Altemüller, Braunschweig, Dr. G. Grosze Brauck­mann, Bremen, Dr. H. Zakosek, Wiesbaden, and Ing. J. Vandamme, Ghent. For this co-operation we express our sineere thanks.

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21

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Summary

The authors tried to characterize the organic material by fractionating the nitrogen that had been hydrolyzed with 6 N HCI from the humus horizons of different great soH groups. At this occasion the Dowex A-I chelating resin was also used to extract the organic material from the soil.

The differences found in the repartition of the ammonium-, hexosamine­and amino-acid-nitrogen in the hydrolyzed fraction do not permit to charac­terize the different types of organic matter in the studied samples.

The restricted number of samples do not allow to generalize these conclu­sions. The authors intend to examine a greater number of samples and not only of the humus horizons, but also of the subsurface horizons of the profile.

KARAKTERISATIE VAN ORGANISCHE STOF IN EUROPESE GRONDEN DOOR STIKSTOF FRACTIONATIE

Samenvatting

Door fractionatie van de met 6 N HCI gehydrolyseerde stikstof uit de humushoudende horizonten van verschillende grote bodemgroepen werd ge­tracht het organisch materiaal te karakteriseren. Hierbij werd ook gebruik gemaakt van het Dowex A-I « chelating resin» om het organisch materiaal uit de bodem te extraheren.

De verschillen gevonden in de verdeling van de ammoniak-, hexosamine­en aminozuurstikstof in het hydrolizaat lieten niet toe in de verschillende onderzochte monsters het organisch materiaal te karakteriseren. Hiervoor zouden nog meer monsters dienen onderzocht te worden en niet alleen die van de humushoudende horizont alleen, maar ook van de overige horizonten van het profiel.

CARACTERISATION DE LA MATIERE ORGANIQUE DES SOLS EUROPEENS PAR FRACTIONNEMENT DE L'AZOTE

Résumé

Par fractionnement de l'azote, hydrolysé par l'acide chlorhydrique 6 N, les auteurs ont essayé de caractériser les types de matière organique des horizons humifères de différents grands groupes de sols. A cette occasion on a égale­ment employé Ie « chelating resin" Dowex A-I pour l'extraction de la matière organique du sol.

Les différences trouvées dans la distribution de l'azote ammoniacal, hexosa­minique et acide aminique dans la fraction hydrolysée ne permettent pas de caractériser les différents types de matière organique dans les échantilIons étudiés.

Le nombre restreint d'échantillons ne perrnet cependant pas de généraliser ces conclusions. Les auteurs se proposent d'étendre leur étude sur un plus grand nombre d'échantillons, non seulement des horizons humifères, mais également des horizons sous-jacents.

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CHARAKTERISIERUNG DES ORGANISCHEN MATERIALS IN EUROPÄISCHEN BÖDEN MITTELS STICKSTOFF-FRAKTIONIERUNG

Zusammenfassung

Die Autoren versuchten das organische Material von Humushorizonten verschiedener Bodentypen zu charakterisieren und zwar durch Fraktionierung des Stickstoffs, der mittels 6N Hel hydrolisiert wurde. Hierbei wurde Dowex A-l c chelating resin " verwendet, urn das organische Material aus dem Boden zu extrahieren.

Die Unterschiede, die hinsichtlich der Verteilung des Ammoniak-, Hexo­samine- und Aminosäure-Stickstoffs im Hydrolysat gefunden wurden, erlaubten es nicht, das organische Material in den untersuchten Proben zu charakterisieren. Hierzu müssten noch mehr Proben untersucht werden und nicht nur die des humosen Horizontes, sondern ebenfalls die übrigen Horizonte des Profils.

23

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PEDOLOGIE, XIV,l, pp. 24-35, 5 fig., 5 tabl. Gand, 1:964.

EQUILIBRES PHYSICO-CHIMIQUES DE RADIO-ISOTOPES DANS UN SYSTEME cc SOL - EAU ~~

1. INTRODUCTION

J. V ANDERDEELEN

Depuis plusieurs années, 1'0n étudie au centre d'Energie Nu­cléaire à Mol, les propriétés physico-chimiques du sous-sol de cette région. Cette étude a pour but de prévoir Ie comportement du sol de cette région si accidentellement il était mis en contact avec du matériel radio-actif . .

Cet objectif pratique serait irréalisable sans une étude théorique des paramètres, qui déterminent Ie comportement des radio-isotopes dans Ie sol. Parmi les principales influences valables, signaions : vitesse de l'eau de la nappe, vitesse du front radio-actif, pH de l'eau de la nappe, occupation ionique du sol et composition ioni­que de l'eau.

Lorsqu'on introduit des radio-éléments dans Ie sol, deux phéno­mènes différents détermineront leur comportement.

Il y a d'une part la migration des ions dans l' eau, provoquée par Ie mouvement dans l'eau de la nappe, et d'autre part l'équilibre physique ou chimique entre les ions dans la phase solide et liquide.

Cette étude a trait au second point. Le but de notre travail réside dans la prévision du comportement des traceurs radio-actifs Sr89 et CS134 dans les systèmes triioniques en partant des systèmes monoïoniques. Bien que ces systèmes ternaires soient trop simples, comparés à ceux dans la nature, ils peuvent néanmoins faire 1'0bjet d'une étude préliminaire de ces systèmes complexes. Comme échangeur d 'ions naturel nous avons choisi la glauconite, qui a été trouvée dans les sous-sols de Mol de 30 à 150 m de profondeur.

J . VANDERDEELEN. Licencié en sciences chimiques. Assistant à la Chaire de Chimie Physique et Analytique (Directeur: Prof. Dr. A. Van den Rende) . Institut Agronomique de l'Etat. Gand.

24

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HENDRICKS & Ross [1] ont attribué à ce minéral argileux la for­mule suivante :

(OH)4(K, Ca1/2, Na) 1.68 (Si7•30 AlO•70) (Alo.94 Fe3+1.94 Fe++O.38 MgO.80)020

2. THEORIE

Plusieurs théories au sujet de l'échange des ions ont été pro­posées les dernières années.

Bien que l'une soit meilleure que l'autre, il n'en existe suivant THOMAS [2] aucune, qui donne entière satisfaction. Suivant KUN IN [3] la cause en résiderait dans Ie manque de méthodes d'analyses de la phase solide et aussi l'hétérogénéité de l'échange même.

Par définition l'on appelIe Ie coefficient de distribution, Ka, d'un traceur, la relation entre la quantité d'activité q fixée par g de sol sur la quantité c par mI de solution.

(1)

Co == activité spécifique de la solution initiale (Cpm/ ml). CE == activité spécifique de la solution après instauration de l'équi­

libre (Cpm/ ml).

y == nombre de mI de solution.

x == nombre de g d'échangeur. Considérons un équilibre traceur-ion en concentration macro­

scopique:

(2)

Le coefficient de sélectivité devient :

K == (~):r (~) c Tr qRx X

(3)

qTr activité spécifique du traceur radio-actif dans la phase solide.

qRx X concentration de l'ion X sur l'échangeur d'ions.

CTr activité spécifique du traceur radio-actif dans la solution après équilibre avec la phase solide.

cx x+ == activité de l'ion X en solution. x, t == valences des ions X et Tr.

Par substitution dans la formule (1), nous pouvons écrire:

25

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(4)

Etant donné que la concentration du traceur (Tr) est négligeable par rapport à la concentration de l'ion X: Cx == Co et qx == Q.

Donc : log K a: àTr == log K + log (~ )t Co x

Il est donc évident que si nous représentons en graphique log-log, K àTI- envers C o, nous obtenons une pente négative, égale à - ti x pour une valence x de l'ion X en concentration macroscopique.

Par application de cette déduction sur les systèmes à plusieurs composants, on peut calculer pour chaque équilibre Ie K à respec­tif, en tenant compte de la quantité des ions 1, 2, 3 dans la phase solide qd qT, qd qT, q~j qT ... qnl qT·

Nous basant sur cette hypothèse il est donc possible de consi­dérer dans chaque système à plusieurs composants une valeur Kà' qui serait la moyenne des valeurs Ka des différents composants compte tenu des quantités relatives dans la phase solide . .

Cette théorie a été proposée par COHEN & GAILLEBREAU [4] , BAETSLE [5], SELKE [6] et DRANOFF & LAPIDUS [7].

3. PARTIE EXPERIMENTALE

31. Méthode d'analyse

Pour détenruner Ie coefficient de distribution, Kà, nous em­ployons la formule (1). Dans ce but un poids déterminé d'échangeur d'ions est mis en contact avec une solution radio-active pendant huit jours à température constante et en secouant périodiquement.

Après séparation des phases solides et liquides par centrifugation, la radio-activité de la solution initiale et de la solution après l'in­stauration de l'équilibre est mesurée. Pour déterminer les ions en concentration macroscopique dans la solution, les procédés d'analyse adoptés furent les suivants :

H + : par titration pour les fortes concentrations,

Na+ et K + : par spectrophotométrie de flamme,

Ca++ : par spectrophotométrie de flamme,

Mg++ : par un,e méthode colorimétrique au jaune de titane [8].

26

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32. Détermination des capacités

La capacité totale du minéral a été déterminée suivant la méthode préconisée par MEHLICH [9]. Comme ion substituant, Ie barium a été remplacé par Ie calcium, Ie diamètre de ce dernier convenant mieux.

Les résultats obtenus étaient les suivants : H + 1,687 méq/ 100 g (16,33 % ) Na+ 1,012 méq/100 g ( 7,90 % ) K + 1,200 méq/100 g (10,50 '% ) Ca ++ : 6,200 méq/100 g (54,38 % ) Mg++ : 0,825 méq/100 g ( 7,23 % ).

La somme des différents ions est égale à 10,924 méq/ 100 g de sol. Comme capacité totale du sable glauconifère nous avons trouvé, suivant la méthode de MEHLICH, 11,4 méq/ 100 g de sol. La glau­conite a été transformée sous forme monoïonique de Ca++ et K + par élution avec les seIs correspondants. Pour obtenir Ie sable sous forme H +, nous avons dû Ie mélanger avec un excès d'échangeur synthétique sous forme H + (Amberlite IR 120). Après la prépara­tion des différentes formes monoïoniques nous avons déterminé à nouveau la capacité d'échange pour vérifier si pendant les mani­pulations chimiques aucune modification n'était intervenue.

33. Résultats Les valeurs des Kd, des traceurs radio-actifs pour les ions fixés

sur l' échangeur et présents en solution sont groupées dans Ie tableau 1. La figure la montre la représentation graphique de ces résultats en présence du traceur Sr89, la figure 1b en présence de CS134. L'axe des abscisses indique les concentrations des ions pré­sents en concentration macroscopique, celle des ordonnées les valeurs des Kd, respectifs pour les traceurs Sr89 et CS134.

Le tableau 2a représente les résultats analytiques pour Ie système binaire K-H, en présence de Sr89 comme traceur radio-actif. Les valeurs analogues en présence de CS134 se trouvent au tableau 2b. Les concentrations sont exprimées en méq/ ml et les capacités en %. Les figures 2a et 2b donnent la représentation graphique de ces résultats.

Les valeurs expérimentales des systèmes Ca-H et Ca-K en pré­sence de Sr89 comme traceur radio-actif sont représentées dans les tableaux 3a et 4a. Les tableaux: 3b et 4b par contre montrent les valeurs analytiques des systèmes Ca-H et Ca-K en présence de CS134. La représentation graphique est effectuée dans les graphi­ques correspondants. Enfin Ie tableau 5 et la figure 5 montrent les valeurs analytiques des systèmes ternaires et la représentation graphique correspondante.

27

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100

Sr89

+

1000

+ K-gl.uconlt~.K" 100

• Ca-glauconltlt. Ca" + K .. glauconitf .. K"

AH .. glauc omtfo. H" • Ca-glauconite- .C ... •

• H-glauconi t •• H+

0,001 0,01 0,1 0,001 0,01 0,1

Fig. 1 a-b. - Valeurs des Kd (axe des ordonnées) en fonction de Co (axe des abscisses) et en présence de Sr89 et de CS134 pour les systèmes monoïoniques.

TABLEAUl

Valeurs des Kd des traceurs radio-actüs dans les systèmes monoïoniques

Système Conc. Traceur

S1'89 Cs134

Ca-glauconite + Ca++ 0,1 N 2,1 42,0 0,01 N 19,3 242,2 0,001 N 160,0 715,7

K-glauconite + K+ 0,1 N 4,1 52,6 0,01 N 228,8 447,6 0,001 N 1528,8 2156,0

H-glauconite + H+ 0,1 N 0,4 417,5 0,01 N 6,0 762,4 0,001 N 114,1 1077,8

28

CS134

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Sr89

'\ , , , CS134 100 ,

'\ , \

'\ • , À

\ '\ . 1000 -

'\ + -, -• H-glauconit •• )(+ \ • À K-glauconite "K".t H" '\ + K -glauconil." H" \ •

\ 100

• H-glauconit." H".' K" +

K-glilUConit ... K+ ,\À + H-glauconit. "K"

'\ • K-glauconit~ +H'" - - - H-glauconit.+H+

\ --- K-glauconite +K+ + '\ - - -H-glauconite+H+

0,001 0,01 0,1 0.001 0.01 0.1

Fig. 2 a-ho - Valeurs des Kd (axe des ordonnées) en fonction de Co (axe des abscisses) en présence de Sr89 et de CS134 pour les systèmes K-H.

TABLEAU 2a-b

Système K-H avec Sr89 et Cs134

Système Co CH CK qH qK K dSr

K-glauconite + H+ 0,10069 0,09744 0,00325 72 18 0,9 0,01070 0,00860 0,00210 47 53 82,5 0,00080 ° 0,00080 18 72 3952,5

H-glauconite + K+ 0,09594 0,00049 0,09545 88 12 7,3 0,00919 0,00044 0,00875 90 10 99,7 0.00078 0,00009 0,00069 99 .1 624,7

K-glauconite + K+ 0,10210 0,04580 0,05630 98 2 0,7 H+

K-glauconite + K + 0,01033 0,00123 0,00910 95 5 19,9 H+

H-glauconite + H+ 0,09491 0,04891 0,04600 91 9 1,4 K+

H-glauconite + H+ 0,01033 0,00533 0,00500 96 4 10,6 K+

K dcs

K-glauconite + H+ 0,08010 0,07685 0,00325 73 27 145,6 0,00815 0,00690 0,00125 28 72 345,0 0,00085 ° 0,00085 19 81 2387,2

H-glauconite + K+ 0,09813 0,00063 0,09750 5 95 24,0 0,01060 0,00050 0,01010 6 94 85,7 0,00095 0,00017 0,00078 18 82 563,3

29

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100

Sr8û

10

• 1000 -+-

---!...

• Ca-glauconit ... H+

100

• Ca -glauconite .. Ht

+ H - 91auconil •• C."

- - Ca-glauconit •• Ca·· - - Ca-glauconit •• c.·· - - - H -glauconlt. + H+ - - - H-glauconite.H+

0,001 0,01 0,1 0.1

Fig. 3 a-ho - Valeurs des Kd (axe des ordonnées) en fonction de Co (axe des abscisses) en présence de Sr89 et de Cs134 pour les systèmes Ca-Ho

TABLEAU 3a-h

Système Ca-H avec Sr89 et Cs134

Système Co COn CH qOn qH KdSr

Ca-glauconite + H+ 0,08210 0,00460 0,07750 6 94 0,5 0,01078 0,00440 0,00638 41 59 7,4 0,00081 0,00080 0,00001 99 102,0

li-glauconite + Ca++ 0,07786 0,07726 0,00060 99 1,4 0,00758 0,00058 0,00700 92 8 9,7 0,00053 0,00024 0,00029 44 56 168,8

Ca-glauconite + Ca++ 0,09940 0,04520 0,05420 ° 100 1,1 H+

Ca-glauconite + Ca++ 0,00727 0,00628 0,00099 17 83 16,5 H+

H-glauconite + H+ 0,08771 0,03900 0,04871 17 83 0,3 Ca++

H -glauconite + H+ 0,00925 0,00361 0,00564 7 93 7,4 Ca++

KdOs

C\-glauconite + H+ 0,07960 0,00400 0,07560 5 95 555,4 0,00840 0,00290 0,00550 34 66 2545,3 0,00221 0,00210 0,00011 50 50 10400,1

H-glauconite + Ca++ 0,07926 0,07726 0,00200 3 97 531,6 0,00804 0,00700 0,00104 13 87 639,4 0,00088 0,00030 0,00058 65 35 1438,3

30

CS134

Page 31: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

+

1000

+

10 1000

+ K-glauconite ... Ca·'"

10 4 c. -glauconi t. + C .... t K + 100

• Ca-glauconit. + K+

• K-glauconite ... K+.t Ca"'·

--- K-g'auconit •• K+ ---K-glauconit •• K+

- - c. -glaucon ite ... Ca·· - - Ca-glauconite .Ca··

0.001 0.01 0,1 0,1

Fig. 4 a-b. - Valeurs des Kd (axe des ordonnées) en fonction de Co (axe des abscisses) en présence de Sr89 et de Cs134 pour les systèmes Ca-K.

TABLEAU 4a-b

Système Ca-K avec Sr89 et Cs134

Système Co COa CK qCa qK KdSr

K -glauconite + Ca ++ 0,09859 0,09606 0,00253 56 44 4,0 0,00956 0,00756 0,00200 44 56 25,2 0,00091 0,00016 0,00075 17 83 3122,7

Ca-glauconite + K+ 0,09972 0,00342 0,09630 23 77 4,2 0,0101U 0,00162 0,00848 63 37 38,0 0,00099 0,00059 0,00040 87 13 142,8

Ca-glauconite + Ca++ 0,09983 0,05200 0,04783 51 49 3,1 K+

Ca-glauconite + Ca++ 0,01013 0,00537 0,00476 92 8 22,5 K+

K-glauconite + K+ 0,09889 0,04789 0,05100 39 51 3,7 Ca++

K-glauconite + K+ 0,00854 0,00174 0,00680 68 32 35,4

Ca++

Kdcs

K-glauconite + Ca++ 0,09936 0,09674 0,00262 59 41 231,6 0,00993 0,00773 0,00220 49 51 525,0 0,00094 0,00014 0,00080 18 82 1150,5

31

CS134

Page 32: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

100 ~ '\"-

'\ "- À

'\'\ ,,-+

'\ ., 10 '\ "'-'\

'\ "-'\ "'-• Ca-9Iauconite+K~ Cl+et H+ '\ "'-& K- glauconi'~ + K~ CI'~1 H+ '\

+ K-glauconite + ci: K+et H+ '\ ~ "-• Ca-glauconi'~ .ci~ K'~, H+

,\+ Fig. 5. - Valeurs des Kd (axe des '\

--- K-glauc:onitf' • K+ '\ ordonnées) en fonction de Co (axe

- - Ca-glauc:onite. Ca·+ '\ des abscisses) en présence de Sr89

- - - H -glauconi te • H+ '\ pour les systèmes ternaires_

TABLEAUS Système ternaire avec Sr89

Système Co CH CK CCa qH qK qCa K dSr

Ca-glauconite + 0,09463 0,01611 0,04966 0,02886 96 4 ° 0,9 Ca++ K+ H+

Ca-glauconite + 0,00976 ° 0,00450 0,00526 22 6 72 17,0

Ca++ K+ H+

K-glauconite + 0,05399 0,01775 0,03250 0,00374 88 3 9 0,7 Ca++ K+ H+

K-glauconite + 0,00822 ° 0,00696 0,00126 ° 85 15 35,5 Ca++ K+ H+

Ca-glauconite + 0,00792 ° 0,00172 0,00620 24 3 73 18,1

Ca++ K+ H+

K glauconite + 0,09389 0,01835 0,06336 0,01218 19 68 13 O,~

Ca++ K+ H+

K-glauconite + 0,00964 0,00004 0,00920 0,00040 22 69 9 52,8

Ca++ K+ H+

Page 33: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

4. DISCUSSION ET CONCLUSIONS

Les figures la et 1b représentent les systèmes monoïoniques. Pour Ie système H-glauconite en présence de HCI des anomalies apparaissent, en particulier en présence de CS134 comme traceur radio-actif. Puisque les valeurs des K d se trouvent à peu près sur une horizontale, il est probable que Ie phénomène de l'échange d'ions a été remplacé par l'adsorption. En effet la représentation graphique nous montre qu'il n' existe plus de corrélation entre la capacité Q et la concentration C. L'explication pour cette anomalie a été donnée par CLOOS [9], qui a démontré que la structure dioc­taédrique de la glauconite se détruit d'autant plus que la concen­tration de l'acide chlorhydrique est plus forte. Nos résultats con­firment cette théorie. En effet, les fortes concentrations en acide chlorhydrique (0,1 N) ont une influence inhibitrice quant aux valeurs des K à' Les valeurs K à des systèmes ternaires, en présence d'une forte concentration en adde chlorhydrique (0,03 N) sont remarquablement plus petites, que prévues.

Si les mêmes expériences sont reprises en présence de 0,003 N en acide chlorhydrique, il est évident que cette concentration gène beaucoup moins. Dans ce cas nous avons obtenu des coefficients de distribution, compris entre les droites des systèmes monoïoniques.

Si l'échangeur d'ions dans la forme monoïonique (Ca++) est en contact avec un ion monovalent (K + ), cet ion aura une très faible influence sur les valeurs des K à, suite à la sélectivité. La valeur du Kà sera dans ce cas celle du système bivalent (Ca++). Cependant pour un excès de l'ion monovalent, il y aura, comme prévu, échange des ions et après instauration de l'équilibre, l'échangeur d'ions sera présent dans la forme monoïonique (fig. 4a). Si la concen­tration de l'ion substituant est égale à 0,01 N, Ie K à se situ era entre ces deux valeurs extrêmes. Il existe donc en général une bonne concordance qualitative. Les valeurs des coefficients de distribution des systèmes bi- et triioniques varient à peu près tout es entre les droites, qui caractérisent les systèmes monoïoniques dans les figures la et lb. Comme KUNIN [3] Ie démontre, les anomalies ont comme origine l'instabilité et l'hétérogénéité du minéral. En effet pendant les manipulations chimiques il se produit dans la structure du minéral des changements, qui ne peuvent être contrölés.

Ces variations se manifestent Ie plus pour Ie système H-glau­conite et aussi dès que l'échangeur est en contact avec de fortes concentrations (0,1 N) en HCI. Ceci est évident dans les systèmes Ca-glauconite en présence d'acide chlorhydrique. Suivant la théorie nous aurions attendu une transition du système Ca-glauconite au système H-glauconite pur. En réalité nous trouvons une déflection très minime par rapport au système H-glauconite.

33

Page 34: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

En général nous pouvons conclure qu'il est possible d'expliquer d'une façon très satisfaisante les résultats qualitatifs. Les anomalies dans certains résultats sont dues aux fautes d'analyse, suite à la très faible capacité de l'échangeur et aussi aux phénomènes cités plus haut.

Remerciements

Nous ten ons à ·adresser nos vifs remerciements à Monsieur L. BAETSLE, chef de laboratoire de recherche du traitement des résidus du e.E.N. exploité par la S.A. Belchim, pour son aide précieuse, qui nous a permis de mener à bien ce travail.

Recherche effectuée pour Ie compte du labo­ratoire de traitement des résidus du Centre d'Etude de l'Energie Nucléaire à Mol, sous contrat avec Euratom n° 048-61-4-RDB.

BIBLIOG RAPHIE

[1] HENDRICKS, S. B. & ROSS, C. S. - Chemical composition and genesis of glauconite and celadonite. Am. Min. 26, 683, 1941.

[2] THOMAS, H. C. & FRYSINGER G, R. - Ion exchange. Ann. Rev. Phys. Chem. 7, 137, 1956.

[3] KUNIN, R. - Ion exchange. Ann. Rev. Phys. Chem. 12, 381, 1961.

[4] COHEN, P. & GAILLEBREAU, C. - Preliminary investigation of the adsorption of radiostrontium in Saclay SoH. Three Component System. TID-7621, 1961.

[5] BAETSLE, L. - Study of the fixation and migration of radioactive cations in a natural ion-exchange. Disposal of radioactive wastes. lA.E.A., Vienna, 1960.

[6] SELKE, W. A. - Mass transfer and equilibria. Ion exchange technology, Nachod & Schubert, Ed. pp. 52-94. Acad, Press !nc., N.Y.

[7] DRANOFF, J. S. & LAPIDUS, L. - Equilibrium in ternary ion exchange systems. Ind. Eng. Chem. 49, 1297, 1957.

[8] COTTENIE, A. & VAN DEN HENDE, A. - Comptes rendus de recher­ches. I.R.S.I.A. Travaux du centre de chimie physique agricole N° 25 -octobre 1960.

[9] MEHLICH, A. - Determination of cation and anion exchange pro­perties of soils. Soil Sci. 66, 429, 1948.

[10] CLOOS, P., GASTUCHE, M. C. & CROEGAERT, M. - Cinétique de la destruction de la glauconite par l'acide chlorhydrique. Intern. Geological Congress, XXI Session, Norden, 1960.

34

Page 35: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

Résumé

Le but de ce travail réside dans l'étude du comportement des systèmes ternaires en présence des traceurs radio-actifs, Sr89 et Cs134, se basant sur les résultats obtenus sur des systèmes monoïoniques. Une explication quali­tative très satisfaisante peut être donnée. Les anomalies pour Ie système H­glauconite sont dues à un manque de stabilité de la structure dioctaédrique en présence d'acide chlorhydrique. On peut expliquer les résultats des systèmes Ca- et K-glauconite d'une façon quantitative. Les écarts éventuels ont pour origine l'hétérogénéité et l'instabilité du matériel, ainsi que les fautes d'analyses suite à la faible capacité de l'échangeur.

PHYSICO-CHEMISCHE EVENWICHTEN VAN RADIO-ISOTOPEN IN EEN «WATER-GROND» SYSTEEM

Samenvatting

Men heeft getracht, op basis van mono-ionische systemen, het gedrag van de radioaktieve tracers Sr89 en Cs134 te voorspellen in ternaire systemen. Als natuurlijke ionenuitwisselaar koos men het kleimineraal glaukoniet, in drie synthetische vormen: calcium, kalium en waterstof. Afwijkingen van de H­systemen zijn te verklaren wegens de instabiliteit van het kristalrooster in aanwezigheid van HCI. Andere afwijkingen vinden hun oorsprong in de hete­rogeniteit van het materiaal alsook in de analysefouten, te wijten aan de geringe kapaciteit van het glaukoniethoudend zand.

PHYSICO-CHEMICAL EQUILmRIA OF RADIOISOTOPES IN A .. WATER-SOIL» SYSTEM

Summary

The purpose of this work was to predict the behavior of the radio-active tracers Sr89 and Cs134 in a multicomponent system based on their behavior in mono-ionic systems. As natural ion-exchanger we chose glauconite in three synthetic forms: calcium, potassium and hydrogen. Deviations of the H­systems may be attributed to the instability of the crystal structure in the presence of HCI. The heterogeneity of the material and also the inaccuracy of the chemical analyses, due to the small capacity of the solid phase, are the principal factors that bring other deviations about.

PHYSICO-CHEMISCHE GLEICHGEWICHTE VON RADIOISOTOPEN IN EINEM «WASSER-BODEN» SYSTEM

Zusammenfassung

Man versucht das Verhalten der radioaktiven Tracers Sr89 und Cs134 in einem ternären System (Ca, K , H) vorauszusagen auf Grund der Ergebnisse in einem monoionischen System. Als natürlichen Ionenaustauscher wählte man das Tonmineral Glaukonit mit reiner Kationenbelegung durch Ca, K, H. Abweichungen in den H-haltigen Systemen lassen sich durch die Instabilität des Kristallgitters in Anwesenheit von HCI erklären. Weitere Fehler haben ihren Ursprung in der Heterogenität des Materials und ungenauer Analytik, die besonders durch die geringe Austauschkapazität des glaukonitführenden Sandes bedingt ist.

35

Page 36: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

I PEDOLOGIE, XIV,l , pp. 36-54, 1 graph. , 10 tabl. Gand, 1964. \

ETUDES SUR LA DYNAMIQUE DU PHOSPHORE ET DU POTASSlUM DANS LE SOL

TROISIEME PARTIE

ESSAIS DE FlXATION DU PHOSPHORE

ET DU POTASSlUM

QUATRIEME PARTIE

FORMES DU PHOSPHORE ET DU POTASSlUM

EXTRAITES PAR L'ACETATE AMMONIQUE

G. MAN IL & G. HANOTIAUX

Prof. Ing. G. MANIL. Laboratoire de Pédologie - lnstitut Agronomique de I'Etat - Gemblotlx.

Dr. Ing. G. HANOTIAUX. Associé du Fonds National de la Recherche Scientifiqtle. Laboratoire de Pédologie - lnstitut Agronomique de I'Etat - Gembloux.

36

Page 37: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

SOMMAmE

1. INTRODUCTION

2. TROISIÈME PARTJE: EsSAIS DE FIXATION DU PHOSPHORE ET DU POTASSlUM

21. Description de l' expérience 211. Traitements des parcelles 212. Mode opératoire

22. Résultats

221. Sur Ie phosphore 222. Sur Ie potassium

23. Conclusions

3. EVOLUTION DE LA CAPACITE D'ECHANGE CATIONIQUE

31. Mode opératoire et résultats 32. Observations 33. Conclusions

4. QUATRIEME PARTIE : FORMES DU POTAS SlUM ET DU PHOSPHORE EXTRAITES PAR LE REACTIF VAN DEN RENDE (Acétate ammoni­que N à pH 4,8)

41. Forme du potassium

42. Forme du phosphore

421. Extractions sur produits synthétiques ou naturels

422. Etude statistique: corrélations partielles et multiples 4221. Exposé du problème

4222. Première expérience: Etude générale sur l' en-semble des parcelles

4223. Deuxième expérience : Etude au sein d'un même type de culture

4224. Troisième expérience : Etude au sein d'un même traitement

BIBLIOGRAPHIE

Résumé - Samenvatting - Summary - Zusammenfassung

37

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1. INTRODUCTION

Dans la série d'études que nous avons entreprises concernant la dynamique du phosphore et du potassium dans des parcelles d'essais, nous avons déjà exposé les résultats obtenus par 1'ex­traction dans 1'acétate ammonique de ces deux éléments à partir d'échantillons moyens de parcelles expérimentées à long terme ou à court terme [5, 6].

Nous avons vu comment les fumures pouvaient modifier 1'état chimique actuel des parcelles.

Dans Ie présent exposé nous traiterons d'une étude sur la fixa­tion au laboratoire de phosphore et de potassium ajoutés à des échantillons moyens provenant des parcelles du minimum de Gem­bloux et des modifications physico-chimiques résultant de 1'ap­plication systématique de fumures différentes pendant 50 ans.

Nous traiterons également d'une étude sur les formes du potas­sium et du phosphore extraites par 1'acétate ammonique. Cette étude critique s'est révélée nécessaire afin de préciser la significa­tion des résultats obtenus antérieurement.

2. TROJSJEME PARTJE

ESSAIS DE FIXATION DU PHOSPHORE ET DU POTAS SlUM

Depuis bon nombre d'années déjà, on sait qu'une partie du phos­phore et du potassium ajoutés sous forme d'engrais se fixent dans Ie sol sous une forme peu échangeable (phénomène de fixation).

De nombreux processus ont été invoqués pour expliquer ce phé­nomène:

pour Ze phosphore :

- précipitations chimiques : phosphates de fer ou d'alumine, trans­formation en hydroxyapatite ou en fluorapatite,

- adsorption physico-chimique à la surface des argiles,

- remplacement isomorphique de POç - - et Si02 dans Ie réseau cristallin des argiles,

- blocage sous forme organique,

pour Ze potassium :

- localisation dans 1'espace interlamellaire des illites,

- néogénèse d'argiles micacées quand il se trouve en présence de silice libre et d'alumine.

Dans l' expérience que nous avons réalisée, nous avons voulu mesurer l'intensité du phénomène global de la fixation pour chacun

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des éléments dans des parcelles d' essais traitées d'une manière uniforme depuis 50 ans, sur sol limoneux.

On avait tout lieu de penser que des traitements appliqués d'une manière systématique pendant un laps de temps aussi long, avaient induit des modifications chimiques ou physico-chimiques du milieu, responsables d'une fixation différente des éléments testés.

21. DESCRIPTION DE L'EXPERIENCE

211. Traitements des parcelles

Les traitements des parcelles sont les suivants.

o : parcelle témoin, sans addition de fumure. NP : parcelle fumée en azote (600 kg de AmNOs/ ha/ an) et en

phosphore (300 kg de Fertiphos/ha/ an). Pas de fumure potassique.

NK : parcelle fumée en azote (600 kg de AmNOs/ ha/ an) et en potasse (350 kg de KCI 40 % / ha/ an). Pas de fumure phos­phatée.

PK : parcelle fumée en phosphore (300 kg de Fertiphos/ ha/ an) et en potassium (350 kg de KCI 40 % / ha/ an). Pas de fumure azotée.

NPK: parceUe fumée avec les trois éléments, selon les doses sus­mentionnées.

212. Mode opératoire

Pour réaliser cet essai, nous nous sommes inspirés d'une tech­nique mise au point par G. MANIL [7] dans une étude sur la transformation des phosphates dans Ie sol. On peut la ' résumer de la façon suivante. 1. Broyage et tamisage à 500 ~ de 250 g de terre arabie par échan­tillon. (Nous avons pris 5 échantillons par parcelle. Il y a 25 échan­tillons au total) . 2. Apport d'une fumure correspondant à 10 mg de P 20 5 par 100 g de terre et à 10 mg de K2 0 par 100 g de terre. Cette addition de phosphore et de potassium correspond grossièrement à un apport de 300 kg de P 20 5 et 300 kg de K 20 par hectare. Cette opération nécessite les dilutions successives suivantes. a) Mélange par broyage de 3,550 g de Ca (H2P04 ) 2 • H 20 et de

3,728 g de K 2S04 (séché à 40-50°) à 12,722 g de chaque échan­tillon de terre : Mi.

b) De ces 20 g de mélange intime (Mi), prise de 2 g et incorpora­tion d'une manière homogène (par moulin colloïdal) à 18 g de terre tamisée: on obtient M2 •

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c) De cette nouvelle dilution (M2), prise de 2 g et même mélange à 198 g de terre tamisée : on obtient M3.

Ce dernier mélange (M3) constit~e l'échantillon de travail. 3. Division de l'échantillon de travail en deux parties égales. La première partie (100 g), versée dans un flacon bouché à l'émeri, constituera l'échantillon sec. La deuxième partie (100 g) est versée dans un autre flacon ou l'on a placé au préalable 25 g d'eau. Ceci, afin de donner à l'échantillon un taux d 'humidité (20 % ) se rapprochant de la field capacity. Cette partie constituera l'échantillon humidifié. 4. Addition tous les huit jours d 'une goutte de chloroforme dans chaque flacon afin d 'éviter toute activité biologique. 5. Après 6 mois de contact, extractions à l'acétate ammonique N à pH 4,8 sur chaque échantillon et dosage du P 20 5 et du K 20 ex­traits. (Quatre répétitions).

22. RESULTATS

Les tableaux 1, 2, 3 et 4 résument les données de cette expé­rience.

Les résultats expriment des mg de P 20 5 ou de K 20 par 100 g de terre séchée à 105°. Ce sont des moyennes de 20 répétitions par parcelles.

221. Le phophore: P 20 5 ajouté == 10 mg pour 100 g de terre.

TABLEAU 1

TENEURS EN P 20 5 (mg/ IOO g) DES EXTRAlTS A L'ACETATE AMMONIQUE

Parcelles Echantillons

non traités traités, sees traités, humides

0 3,81 8,23 6,92 NP 3,43 7,63 4,98 NK 1,73 3,48 1,80 PK 3,43 7,85 4,20 NPK 3,14 7,87 4,60

TABLEAU 2

FIXATION DE P 2 0 5 EN % POUR LE CAS DES ECHANTILLONS TRAITES SECS ET HUMIDES

Echantillons Parcelles

40

Secs Humides

o

55,8 % 68,9%

NP

58 % 84,4%

NK

82,5% 99,2%

PK

55,8% 92,3%

NPK

52,7% 85,4%

Page 41: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

Commentaires

1. D 'une manière générale, la fixation du phosphore ajouté est très importante.

2. Conservés à l' état sec, les échantillons de toutes les parcelles montrent, à l'extraction, que la fixation du phosphore ajouté est considérable (plus de 50 % ) malgré le temps très court de contact du sol avec 1'humidité du réactif. Il s'agit d 'une fixation que 1'on pourrait qualifier d' « instantanée ». La parcelle NK se montre par­ticulièrement active (82,5 % de P 20 5 ajouté prend une forme inso­luble dans l'acétate ammonique). Les rendements des récoltes dans cette parcelle sont relativement élevés (95 % de NPK). On peut supposer que Ie phosphore ajouté au laboratoire, reprend immé­diatement la forme des réserves peu solubles qui ont été utilisées par les végétaux durant les cinquante années d'expérimentation. L'étude du fractionnement du phosphore nous a indiqué les formes traduisant Ie mieux ce phénomène de fixation: ce sont essentielle­ment les formes ferriques et calciques. Nous reviendrons sur cette étude du fractionnement dans la dernière partie du travail.

La parcelle 0, par contre, présente la fixation la moins forte (68,9 % ). L'exportation par les récoltes y étant la plus faible (ren­dements : 30 % de NPK) pourrait expliquer partiellement cette moindre fixation.

3. Conservés à l' état humide, les échantillons ont montré une fixation assez surprenante, valant p~atiquement 100 % dans Ie cas de la parcelle NK.

222. Le potassium: K20 ajouté == 10 mg/ 100 g de terre.

TABLEAU 3

TENEURS EN K 20 (mg/ IOO g) DES EXTRAlTS A L'ACETATE AMMONIQUE

Parcelles Echantillons

non traités traités, secs traités, humides

0 4,22 12,85 14,04 NP 4,21 13,49 13,36 NK 11 ,30 21,06 17,55 PK 15,77 25,58 20,80 NPK 9,0 1 19,25 17,36

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TABLEAU 4

FIXATION DE K20 EN % POUR LE CAS DES ECHANTILLONS TRAITES SECS ET HUMIDES

Echantillons Parcelles

0 NP NK PK NPK

Secs 13,7% 7,2% 2,4% 1,9 % 0 Humides 1,8% 8,5 % 37,~% 42,7% 16,5%

Commentaires

1. Conservés à l'état sec, les échantillons présentent peu de fixa­tion vis-à-vis du potassium, lors des extraetions. La fixation la plus importante a lieu dans les parcelles carencées, ce qui paraît logique à première vue.

2. Conservés à l' état humide, les échantillons des parcelles fumées en potassium, NK, PK et NPK, présentent la fixation la plus forte, pouvant aller jusque 40 %. Il est étonnant de constater que ce sont précisément les parcelles carencées en potassium qui présentent Ie moins de fixation vis-à-vis de eet élément. On peut émettre l'explication déjà citée préalablement.

La fixation du potassium résulterait d'un changement dans la structure du réseau cristallin des argiles, notamment dans l'impor­tance de la distance interlamellaire. BARS HAD [2, 1950] a montré que dans les argiles expansibles du type 2 : 1, Ie potassium sorbé dans l'espace interlamellaire produisait un rétrécissement du réseau et, par conséquent, une fixation plus énergique du potas­sium ainsi emprisonné. Pour que ce phénomène ait lieu il faut naturellement que l'ion K soit présent en quantité suffisante, ce qui est Ie cas de nos parcelles fumées en potassium, NK, PK et NPK, ou nous constatons la fixation la plus importante.

Par contre, dans les parcelles carencées, 0 et surtout NP, Ie potassium interlamellaire a été progressivement épuisé par Ie système radiculaire, permettant une réhydratation des feuillets argileux qui se concrétise dans unè certaine expansion du réseau et dans la libération de nouvelles plages accessibles aux phéno­mènes d'échange.

Les variations de la capacité d'échange et de la teneur en K extrait que nous étudions dans Ie paragraphe suivant semblent confirmer, à première vue, cette explication.

23. CONCLUSIONS

Cette expérience a montré que les sols des différentes parcelles

42

Page 43: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

ont subi des modifications chimiques et physico-chimiques impor­tantes selon les traitements, se traduisant :

1. par une fixation réelle et très importante du phosphore ajouté au sol, particulièrement dans la parcelle NK, carencée en P; ce mode de fixation rapide et important pourrait être dû à une pré­cipitation chimique du phosphate ajouté;

2. par une fixation du potassium assez importante dans les par­celles fertilisées en cet élément; une fixation du potassium dans Ie réseau cristallin des argiles micacées étant retenue a priori.

3. EVOLUTION DE LA CAPACITE D'ECHANGE CATIONIQUE

Concernant la fixation du potassium, nous venons de noter que les fumures potassiques pourraient influencer les propriétés miné­ralogiques des argiles, par exemple Ie resserrement du réseau. C~la devrait se traduire par un effet dépressif indirect sur la capacité d'échange cationique, toutes au tres conditions restant égales. Nous avons tenu à vérifier dans nos parcelles la présence éventuelle de cet effet dépressif.

Il est évident que Ie taux d'argile et la nature minéralogique de celle-ci, la teneur en matière organique et la qualité de cette dernière sont des facteurs importants pouvant influencer Ie pouvoir sorbant.

Si nous nous rapportons aux tableaux des teneurs en argile présentés dans la première partie du travail [5], nous observons heureusement que dans l'horizon humifère les valeurs sont très semblables, se maintenant aux environs de 10-11 %.

Il n'y a pas lieu de penser que la nature minéralogique originelIe de l'argile change d'une parcelle à l'autre, puisque l'entièreté du champ expérimental appartient au même dépot géologique.

Pour la matière organique, également présentée dans la première partie du travail [5], nous observons un phénomène identique au niveau de la couche arabIe. Les teneurs en carbone (méthode WALKLEY-BLACK) s'éloignent peu de la valeur 1 %. Nous savons que sa nature dépend essentiellement des conditions écologiques ambiantes. Ces dernières sont identiques pour toutes les parcelles et rien ne nous permet de supposer que la qualité de la matière organique soit foncièrement différente d'une parcelle à l'autre, malgré les différences de fumure.

En attendant une information plus précise, nous retenons en première hypothèse que les valeurs de la capacité d'échange déter­minée sur nos échantillons traduisent d'une manière relativement fidèle l'action des fumures minérales sur Ie complexe sorbant argileux.

43

Page 44: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

31. MODE OPERATOIRE ET RESULTATS

Nous avons opéré une double répétition pour chaque horizon de chaque profil dans chaque parcelle. Les résultats repris dans Ie tableau 5 représentent les moyennes par parcelle pour la couche arabie.

TABLEAU 5

CAPACITE D'ECHANGE CATIONIQUE DES HORIZONS HUMIFERES EN méq/1OO g

Parcelles Traitements

0 NP NK PK NPK

I à V 15,22 16,79 15,97 16,02 16,53 XI à XV 15,86 16,31 14,77 15,4 1 15,97

XVI à XX 16,62 15,82 13,92 14,00 14,07

Le mode opératoire suivi pour la détermination de la capacité d 'échange cationique est celui préconisé par DE LEENHEER

Graphique 1

PARCELLES SERIES

0 NP NK PK

lIIéq.

16 I""------~

I 15 ~------ ,..------M ______

14

16

II 15 .--~-_. -----...... _-_ . ... -----14

16 poo-----. III 15 .. -----

------14 ------___ capacité d'échange cationique en méq/ 1OO g.

_ .. _ .. _ - mg ~O/lOO g.

44

NPK

mg K20

20

._-~--- 10

0

20

10

~-----0

20

10 .. _-----0

Page 45: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

e.a. [3, 12]. (Echange avec BaCl2 tamponné à la triéthanolamine à pH 8,4).

Remarque

Le graphique 1 trad uit simultanément les valeurs de la capacité d'échange cationique et les teneurs en potassium échangeable correspondant aux mêmes échantillons.

C onclu sion

D'une manière générale, la capacité de sorption cationique fluc­tue en raison inverse de la teneur en potassium échangeable.

Une fumure potassique abondante et continue provoquerait donc un rétrécissement du réseau cristallin des argiles qui se marquerait par un effet dépressif indirect sur la capacité de sorption cationique.

4. QUATRJEME PARTJE

FORMES DU POTASSlUM ET DU PHOSPHORE EXTRAITES PAR LE REACTIF VAN DEN HENDE (Acétate ammonique N à pH 4,8)

Justification de la recherche

Jusqu'à présent la plupart de nos travaux ont été effectués à partir de cet extractif et nous avons surtout envisagé l'aspect quantitatif de l'extraction. Mais si nous voulons avancer dans l'in­terprétation des phénomènes, il importe que nous connaissions mieux l'action qualitative du réactif. C'est pourquoi, dans cette quatrième partie, nous étudions les formes du potassium et du phosphore solubilisées dans l'acétate ammonique.

41. FORME DU POTASSlUM

Selon REITEMEIER [10] et VAN DEN HENDE [11] on peut consi­dérer que les extractifs à base de seIs ammoniques (comme l'acé­tate ammonique) déplacent des formes du potassium du sol que nous appelons, par convention, potassium échangeable. Cette convention se base sur Ie fait que les ions ammonium et potassium ont des propriétés comparables. Des auteurs comme MERWIN & PEECH [8], BARSHAD [1] et d'autres ont bien étudié la question.

Devant les résultats obtenus par ces spécialistes, nous n'avons pas jugé nécessaire de reprendre une étude similaire, dans Ie cadre du présent travail.

Nous considérons donc que l'acétate ammonique N à pH 4,8 extrait essentiellement Ie potassium échangeable du sol.

45

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42. FORME nu PHOSPHORE

Plusieurs auteurs (VAN DEN HENDE, COTTENIE, e.a. [11]) ont montré les nombreux avantages de ce réactif dans l'extraction des éléments soi-disant « assimilables » du sol. Mais au point de vue qui nous occupe, - étude de la dynamique du P 20 5 dans Ie sol et passage du P 20 5 d'une forme à un autre - il est nécessaire de connaître quelles sont les formes du phosphore extraites par ce réactif (P-Ca, P-Fe, P-Al ou P- matière organique).

Nous pensons résoudre ce problème en l'étudiant sous deux aspects différen ts :

1. extractions sur divers phosphates synthétiques ou natu!els,

2. estimation des coefficients de corrélation multiple ou partielle, à différents niveaux entre Ie phosphore extrait et d'autres élé­ments susceptibles d' entrer en combinaison avec Ie phosphore (calcium, fer, aluminium).

421. Extractions sur produits synthétiques ou naturels

46

N ous avons opéré une extraction par agitation de 30' dans 50 cc

TABLEAU 6

NATURE DES PHOSPHATES UTILISES ET TENEUR EN P 20 5 DES PRODUITS EMPLOYES

Nature des phosphates Teneur en P 2° 5 Quantités total employées

1. Phosphate ferrique 32,8% 200 mg (HOPKINS & WILLIAMS)

2. Phosphate aluminique 34,9% 200 mg (HOPKINS & WILLIAMS)

3. Delvauxine 8,36% 800 mg (FeP04 , FeO, n H2O .. )

4. Apatite (CagP04, 2/3 CaF2 .. ) 37,64% 200 mg Ontario, Canada

TABLEAU 7

RESULTATS DE L'EXTRACTION EN mg DE P 2Û 5 ET EN % DE LA TENEUR TOTALE INITIALE (4 répétitions)

Produits Moyennes

Ps0{j mg %

1. P-Fe (H & W) 15,7 2,84 2. P-Al (H & W) 16,9 2,84 3. Delvauxine 18,1 1,99 4. Apatite 20,6 2,25

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d'acétate ammonique normal à pH 4,8 sur des prises d'essais com­prenant des quantités de P205 du même ordre de grandeur que celles trouvées dans 25 g de sol.

Conclusions

Au niveau des ordres de grandeur, les valeurs ne sont pas très différentes d'un échantillon à l'autre.

L'acétate ammonique N à pH 4,8 ne semble pas dissoudre pré­férentiellement une forme de phosphate plutöt qu'une autre. Ces résultats confirment ce qu'écrivait VAN DEN RENDE [11] au sujet des propriétés générales de l'extractif: «Les quantités d'éléments déterminés après extractions représentent des concentrations d'équilibre ... ».

C'est précisément cette propriété qui lui confère une grande valeur, notamment dans Ie domaine de l'analyse chimique des sols à des fins de fertilisation.

422. Etude statistique: corrélations partielles et multiples

4221. Exposé du pr()blème

Mis en contact avec des produits particuliers synthétiques ou natureis, l'acétate ammonique N à pH 4,8 ne paraît donc pas dissoudre une forme particulière de phosphate. Nous nous sommes posé la question de savoir s'il en était de même avec des sols natureis.

Pour ce faire, dans une première expérience, nous avons pris au hasard une série d'échantillons de terre à travers les trois séries de parcelles considérées pour la cause comme une seule popula­tion. Sur ces échantillons nous avons opéré des extractions à l'acétate ammonique.

Ensuite, nous avons fait une étude des coefficients de corrélation partielle et multiple entre Ie P d'une part et d'autre part, Ie fer, l'aluminium, Ie calcium et la matière organique dosés dans les extraits.

Le degré de signification de ces coefficients doit nous renseigner sur la sélectivité du réactif sur les formes du phosphore extraites.

4222. Première expérience : étude générale sur l' ensemble des par­celles

1. Mode opératoire

20 échantillons provenant des pare ell es étudiées sont choisis au hasard. Sur ces échantillons on opère une extract ion à l'acétate ammonique N à pH 4,8; rapport sol/ solution : 50 g/ 100 cc.

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Dans les extraits obtenus on fait les dosages suivants.

Le P20 5' - Colorimétrie du bleu de molybdène. L'agent réduc­teur étant Ie sulfate de monométhyl-amino-phénol (Photo-Rex, Merck) , dans une solution de sulfite et de pyrosulfite de sodium.

Le fer et lJaluminium. - Par la méthode SPAIN & BANKS(*)

modifiée pour nos besoins. Le fer complexé avec l' orthophénan­troline est dosé au spectrophotomètre selon la méthode classique. Dans une quotité de la solution passée au spectrophotomètre pour Ie dosage du fer, on extrait 1'aluminium par une solution chloro­formique d'oxine. Cet extrait chloroformique est également passé au spectrophotomètre pour Ie dosage de 1'aluminium.

Le calcium. - Titration par une solution de versénate selon la méthode décrite par R. MAZOYER( **).

La matière organique. - Par la méthode de SPRINGER & KLEE.

L 'extractif n'a révélé qu'une dissolution insignifiante de matière organique de nos échantillons. C'est la raison pour laquelle nous négligeons cet élément dans nos résultats.

2. Calculs statistiques - Etablissement de coetficients de corréla­tions multiples et partielles

Nous passons sur Ie détail technique des opérations concernant Ie calcul des coefficients de corrélation. N ous renvoyons les lecteurs à des auteurs classiques comme OSTLE [9] et GOULDEN [4].

N ous allons seulement donner les résultats concernant les coef­ficients de corrélation partielIe r du 2e ordre.

r partiels du 2e ordre

r 12,34 (P205 et CaO, Fe20 a et A120 a constants) = -0,254 n.s. r 13,24 (P20 5 et Fe20 a, A120 a et CaO constants) = -0,217 n .s.

r 14,23 (P20 5 et A120 a' Fe20 a et CaO constants) = -0,289 n.s.

n.s. = non significatif

Coefficient de corrélation multiple: R

I R=O,577- non significatif.

(*) Référence: SPAIN W. & BANKS C. V. 1952. Spectrophotometric deter­mination of aluminium and iron in calcium. An. Chim . Aca. Vol. 6. pp. 363-367.

( **) Anna/es Agron. Franç. 1954, 6, 1009-1016.

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3. Conclusions de la première expérience

1. Il se confirme bien que Ie réactif ne semble pas solubiliser une forme particulière du phosphore.

2. La faible valeur du coefficient de corrélation multiple suggère que d'autres facteurs sont intervenus pour perturber les relations entre Ie P extrait et les autres éléments (Fe, Al, Ca), par exemple, les variations d'équilibre introduites spécifiquement par:

Ie type de culture (pomme de terre, maïs, ou betterave) ,

au sein d'un même type de culture, la fumure minérale diffé­rente par parcelle (0, NP, NK, PK ou NPK).

4223. Deuxième expérience: étude au sein d'un même type de culture

A ce stade de la recherche il nous faut savoir si Ie type de cul­ture joue un röle significatif dans la répartition des différentes formes du phosphore dans Ie sol.

Pour ce faire, nous avons opéré un échantillonnage au hasard dans la série de cinq parcelles cultivées continuellement en pommes de terre, depuis 50 ans, ainsi que dans la série de cinq parcelles qui, depuis quelques années, sont cultivées alternativement en maïs et en betterav~s. Les extractions et les dosages sont faits dans les mêmes conditions que dans Ie premier paragraphe. Nous avons repris Ie même schéma de calcul du coefficient de corréla­ti on multiple. Le nombre d'échantillons prélevés a changé. Il s'élève à 10 prélèvements par série de parcelles.

Le tableau 8 résume l'analyse statistique concernant cette étude.

TABLEAU 8(*)

COEFFICIENTS DE CORRELATION PARTIELLE ET MULTIPLE DE LA DEUXIEME EXPERIENCE

Série pommes de terre Série maïs

Coefficients de rl 2,34 + 0,022 Coefficients de rl 2,34 corrélation partielIe rl3,24 - 0,703 X corrélation partielle rl 3,24 du 2e ordre r rl 4,23 + 0,39 1 du 2e ordre ,. rl4,23 Coefficient Coefficicnt de corrélation R 0,811 de corrélation R

multiple R multiple R

(*) Les chiffres en indices des r correspondent: 1. P20 5

- : non significatif. X : significatif.

2. CaO 3. Fe20 3 4. A120 3

- 0,410 -0,022 + 0,004

0,680

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Conclusions et discussion de la deuxième expérience

1. Aucune forme particulière du phosphore n'est extraite par Ie réactif puisque aucun des coefficients de corrélation partielIe n'est significatif d'une manière positive.

2. Les deux coefficients de corrélation multiple sans être significa­tifs sont cependant tous les deux supérieurs à celui de la première expérience.

3. De la comparaison des coefficients de corrélation multiple R, il semble résulter encore, qu'une végétation uniforme, la pomme de terre par exemple, revenant chaque année sur elle-même, crée des conditions d'équilibre ionique plus homogènes, en ce qui con­cerne Ie phosphore, qu'une végétation alternante (maïs, betteraves, voir tableau 9).

TABLEAU 9

VALEURS DE R EN FONCTION DE LA COUVERTURE VEGETALE

Pour I'ensemble des parcelles

Pour les parcelles: pommes de terre (végétation continue)

Pour les parcelles: maïs (végétation alternante)

R = 0,577 R = 0,811

R = 0,680

4. Dans la sene de parcelles pommes de terre, Ie coefficient r 13,24 == - 0,703 est significatif. Il implique qu'une relation inver­sément proportionnelle existe entre les quantités de P205 et de Fe203, extraites par Ie réactif. Ce fait important nous pennet d'émettre l'hypothèse que la fixation du phosphore est en rapport direct avec la quantité de fer libre présent dans Ie sol. VAN DEN RENDE & COTTENIE [11] suggèrent que cette fixation pourrait se faire en deux stad es :

1. une libération générale d'une certaine quantité de phosphore accessibIe,

2. une refixation secondaire et partielle du phosphore libéré pro-portionnelle à la quantité de fer libre présent.

Cette hypothèse semble se vérifier dans le cas d'extractions sur des produits naturels ou synthétiques. En comparant les teneurs de P 20 5 extrait pour Ie P-Fe synthétique (2,84 %) et pour la del­vauxine (1,99 '%) on constate que Ie phosphate de fer naturel, con­tenant beaucoup de fer libre, solubilise proportionnellement moins de phosphore que Ie P-Fe synthétique.

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4224. Troisième expérience: étude au sein d'un même traitement

Dans cette troisième expérience, nous avons tenté de mettre en évidence l'influence spécifique éventuelle du facteur fumure dans Ie mode de répartition des différentes formes du phosphore dans le sol.

Pour ce faire, nous avons prélevé 10 échantillons, au hasard, dans chacune des parcelles pommes de terre 0, NK, PK, NP et NPK. N ous avons effectué les mêmes analyses et les mêmes calculs que dans les paragraphes précédents.

Le tableau 10 résume l'analyse statistique concernant cette étude.

TABLEAU 10(*)

COEFFICIENTS DE CORRELATION PARTIELLE ET MULTIPLE DE LA TROISIEME EXPERIENCE

Coefficients de Degré Coefficient de Degré Traitements corrélation partielle de corrélation de

du 26 ordre r signüication multiple R signüication

rl2,34 - 0,759 X o r13,24 - 0,468

rl 4,23 - 0,393

rl2,34 + 0,298 NP rl3,24 - 0,088

rl4,23 - 0,606

rl2,34 - 0,268 NK rl3 ,24 - 0,4J4

rl 4,23 - 0,062

rl2 ,34 - 0,615 PK rl3,24 - 0,312

rl4,23 + 0,092

rl2,34 - 0,208 NPK rl3 ,24 - 0,848 X

rl 4,23 + 0,851 X

(*) Voir tableau 8.

Conclusions de cette troisième expérience

1. Les coefficients de corrélation multiple

R 0,745

R 0,848 X

R 0,902 X

R 0,839 X

R 0,873 X

Les coefficients de corrélation multiple ont tous été supeneurs à ceux trouvés dans la seconde expérience. Quatre sont significa­tifs, seule la parcelle 0 donne un coefficient de corrélation non significatif.

On peut donc conclure que l'action d'une application systémati­que de fumures différentes, jointe à celle d'une même végétation

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revenant continuellement sur elle-même, a provoqué 1'homo­généisation des conditions d'équilibre ionique phosphaté au sein des parcelles, d'une manière significative.

2. Les coefficients de corrélation partielle

La plupart des coefficients de corrélation partielle du second ordre sont non significatifs. Cette non-signification traduit bien Ie fait que Ie réactif employé n'extrait pas une forme particulière du phosphore plutöt qu'une autre. Les chiffres obtenus sur ces extraits reflètent donc un certain état d'équilibre phosphaté du sol.

Les parcelles ° et NPK offrent cependant trois exceptions spé­cialement intéressan tes.

1. Dans la parcelle 0, r 12,34 ~ - 0,759 est significatif. Une rela­tion inversément proportionnelle, entre Ie phosphore d'u~e part et Ie calcium d'autre part, existe donc au sein de cette parcelle.

2. Dans la parcelle NPK, r 13,24 ~ - 0,848 est également signi­ficatif. Cette fois, c'est entre Ie phosphore et Ie fer qu'il existe une relation inversément proportionnelle au sein de la parcelle.

N ous avons déjà rencontré Ie cas d'une corrélation partielle négative dans la seconde expérience. N ous y donnions l' explication d'une fixation secondaire du phosphore, lors de l'extraction, due à la présence de fer libre. Nous constatons que Ie calcium peut également jouer parfois un röle identique.

3. Dans la parcelle NPK, r 14,23 ~ + 0,851 est significatif, indi­quant une relation directement proportionnelle entre Ie phosphore et l'aluminium présents dans la solution.

C'est Ie seul coefficient de corrélation partielle positif significatif que nous ayons rencontré. Il signifie que Ie phosphate d'aluminium contribue positivement à la création de l'état d'équilibre phosphaté dans cette parcelle. Si ce fait devait se confirmer dans d'autres champs, ou l'on applique régulièrement une fumure complète, on pourrait admettre que l'aluminium ne joue plus un röle de fixateur du phosphore du sol, ce qui est généralement accepté, mais au contraire, qu'il existe dans Ie sol des composés de l'aluminium faci­lement solubles, dont il faut tenir compte dans la nutrition minérale des plantes. Une justification plus complète du röle alimentaire de certains phosphates aluminiques sera développée dans la cinquième partie.

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Recherches subsidiées par l'Institut pour l'Encouragement de la Recherche Scientifi­que dans l'Industrie et l'Agriculture (IRSIA).

Page 53: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

BIBLIOGRAPHIE

[1] BARSHAD, I. 1948. - Am. Mineral. 33, 665-678. [2] BARSHAD, 1. 1950. - Am. Mineral. 35, 225-238. [3] DE LEENHEER, L. & MAES, L. 1954. - 5" Congo Int. Sci. Sol. Léopoldville.

2,284. [4] GOULDEN, C. H. 1949. - Methods of Statistical analysis - John Wiley

and Sons, Inc. - New York. U.S.A. [5] HANOTIAUX, G. & MANIL, G. 1963. - Pédologie, XIII,l, 73-91. [6] HANOTIAUX, G. & MANIL, G. 1963. - Péd%gie, XIII,2, 231-252. [7] MANIL, G. 1949. - Bull. Inst. Agr. Gembloux, XVII, 67-75. [8] MERWIN, H. D. & PEECH, M. 1951. - Soit Sci. Soc. Am. Proc. 15, 125-128. [9] OSTLE, B. 1954. - Statistics in research. Iowa State Col. Press. Ames.

Iowa. U.S.A. [10] REITEMEYER, R. F. 1952. - I1lSt. Soc. Soil Sci. (Com. 11 - IV) Dublin,

I, 53-63. [11] VAN DEN HENDE, A. & COTTENIE, A. 1960. - Travaux du Centre de

Chimie-Physique Agricole, mSIA. C.R. n° 25. [12] VAN HOVE, L. T., VAN RUYMBEKE, M. & DE LEENHEER, L. 1956. -

6" Congo Int . .sci. Sol .Paris, Vol. B., 479-484.

Résumé

3m e partie : Dans des essais de fixation au laboratoire, il apparaît que :

- Ie phosphore ajouté au sol est fixé d'une manière très énergique (70 à 100 % du P ajouté), spécialement dans les échantillons de parcelles appauvries en P,

- - Ie potassium est surtout fixé dans les échantillons provenant de parcelles enrichies en potassium, dont la capacité de sorption est plus faible.

Le mode de fixation paraît donc bien différent suivant l'élément envisagé.

4m e partie: La signification des chiffres obtenus dans l'acétate ammonique dépend de la forme des éléments extraits par Ie réactif. L'acétate ammonique extrait essentiellement: - du potassium échangeable, - du phosphore correspondant à un certain état d'équilibre entre les diffé-

rentes formes du phosphore du sol (calcique, ferrique, . aluminique, etc.).

RESEARCH ON THE DYNAMISM OF THE PHOSPHORUS AND THE POTAS SlUM IN THE SOIL

Summary

Third part: Fixation experiments with phosphorus and potassium.

Fixation experiments conducted in the laboratory showed that: - phosphorus added to soi! is strongly fixed (70 to 100 % of P added) espe­

cially in samples from plots that are poor in phosphorus, - potassium is fixed especially in samples from plots enriched with potas­

sium, of which the sorption capacity is lower. Consequently, the fixation processus seems to he very different according

to the element considered.

Fourth part: Forms of phosphorus and potassium extracted with ammonium acetate.

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The signification of results obtained with ammonium acetate depends on the form of the elements extracted by this reagent. Ammonium acetate extracts essentially : - exchangeable potassium, - phosphorus corresponding to some equilibrium between the different forms

of phosphorus in the soH (calcic, ferric, aluminic, etc.).

ONDERZOEKINGEN OVER HET DYNAMISME VAN FOSFOR EN KALIUM IN DE BODEM

Derde deel: Proefnemingen over het vastleggen van fosfor en kalium.

Uit fixatieproeven in het laboratorium is het volgende gebleken: - de fosfor die aan de grond wordt toegevoegd wordt zeer sterk vastgelegd

(70-100 % van de toegevoegde P), bijzonder bij monsters uit percelen die rum aan P zijn,

- het kalium wordt vooral gefixeerd in de monsters van percelen die aan­gerij kt zijn aan kalium en waarvan de sorptiecapaciteit lager is.

De manier van vastleggen blijkt dus te verschillen volgens de beschouwde elementen.

Vierde deel: De vormen van fosfor en kalium geëxtraheerd met ammonium­acetaat.

De betekenis van de cijfers die bekomen worden door extractie met ammo­niumacetaat hangt af van de vorm van de geëxtraheerde elementen. Ammo­niumacetaat extraheert voornamelijk: - uitwisselbare potas, - fosfor die overeenkomt met een zekere evenwichtstoestand tussen de ver-

schillende fosforvormen in de grond (kalk-P, ijzer-P, aluminium-P, enz.) .

UNTERSUCHUNGEN 'OBER Dm DYNAMIK DES PHOSPHORS UND DES KALIS IM BODEN

Zusammenfassung

3. Teil: Versuch über die Festlegung von Phosphor und Kali.

Festlegungsversuche im Laboratorium ergaben folgendes:

- dem Boden zugegebener Phosphor wird sehr energisch festgelegt (70 - 100 % des zugegebenen Phosphors), ganz besonders in P-armen Böden,

- Kalium wird dagegen in K-reichen Böden mit geringerer Sorptionskapazi­tät festgelegt.

Die Art der Festlegung scheint also jenach dem Element verschieden zu sein.

4. Teil: Formen mit Ammoniumazetat extrahierbaren Phosphors und Kalis. Der Aussagewert der mittels NH4-Azetat erhaltenen Resultate hängt von

der Form der extrahierten Elemente ab. NH4 -Azetat extrahiert vornehmlich:

- austaurhbares Kalium, - Phosphor, der einem gewissen Gleichgewichtszustand der verschiedenen

54

Phosphorformen des Bodens entspricht (Kalzium-, Eisen-, Aluminium­Phosphat).

Page 55: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

PEDOLOGIE, XIV,l, pp. 55-63, 5 tab!. Gand, 1964.

NOTE SUR LA DETERMINATION DU CARBONE ET DE LA MATIÈRE ORGANIQUE DANS LES COUCHES HOLORGANIQUES DES SOLS FORESTIERS

F. DELECOUR & A. EL ATTAR

PLAN

1. BUT DU TRAVAIL

2. COEFFICIENT DE TRANSFORMATION DU CARBONE TOTAL EN MATIÈRE ORGANIQUE TOTALE

21. Matériel d'étude

22. Méthodes d'analyse

23. Résultats

231. Reproductibilité de la méthode SPRINGER-K!.E.E adaptée 232. Facteur de transformation carbone-matière organique

3. CONCLUSIONS

BIBLIOGRAPHIE

RÉSUMÉ - SAMENVATTING - ZUSAMMENFASSUNG - SUMMARY

F. DELECOUR. lngénieur chimiste et des industrits agricoles. A. el ATI'AR. lngénieur chimiste et des industries agricoles. eentre d'Etude des Sols Forestiel's de la Haute Belgique 1tutitut Agronomique de l'Etat - Gembloux.

55

Page 56: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

1. But du travail

Naguère, dans diverses publications, DE LEENHEER et ses colla­borateurs (1957, 1958) avaient bien mis en évidence l'intérêt de la méthode SPRINGER-KLEE (1954, 1956) pour Ie do sage du carbone total dans les sols. Abo~dant l'étude des couches holorganiques superficielles des

sols de forêts, nous avons de nouveau rencontré Ie problème du coefficient de transformation du carbone total en matière organique. DE LEENHEER et al. (1957) s'intéressèrent à cette question et rappe­laient que Ie coefficient généralement utilisé . de 1,72 avait été établi, il y a plus d'un siècle, sur la base d'études portant sur des acides humiques extraits par la soude. Il était évidemment hasar­deux d'étendre au « tout» ce qui était déterminé et valable seule­ment p'our la « partie ». D'ailleurs, d'après ALEKSANDROVA (1960),

I

ce coe~ficient serait de 1,7 à 1,85 pour les acides humiques et de 2,0 à 2,2 pour les acides fulviques.

A l'issue de leur étude très complète, DE LEENHEER et ses colla­borateurs (1957) ont proposé d'utiliser un facteur 2,0 pour trans­former! les valeurs de carbone total en humus total. En fait, dans des sols contenant de 0 à 10 % de carbone, Ie facteur variait de 1,82 à 2,21 pour redescendre à 2,01 au-delà de ce seuil de 10 %. Ce coefficient se trouvait à nouveau voisin de 1,75-1,80 pour quelques échantillons très riches en matières organiques.

Nos Irecherches sur les cycles nutritifs en forêt et sur la carac­térisat~on des types d'humus forestiers, nous amènent à étudier la composition des litières et des horizons holorganiques Ao. C'est pourquoi nous avons jugé nécessaire de mieux préciser Ie facteur de transformation carbone total en matière organiqu2 totale, à utiliser pour les horizons holorganiques des sols forestiers.

Comme BREMNER & JENKINSON (1960), notamment, l'ont souligné, il y a également matière à discussion en ce qui concerne Ie facteur 3 de correspondance du bichromate au carbone. Ce point sera

I discuté dans une note ultérieure, mais nous pouvons confirmer dès à présent que ce facteur est applicable en gros à nos détermina­tions p'ortant sur des matières organiques globales.

2. Coefficient de transformation du carbone total en matière organique totale

Dans la pratique courante, la teneur en matières organiques des matériaux holorganiques est déterminéè par calcination, selon la méthode classique, ce qui nous donne en même temps Ie taux de cendres, celles-ci étant ensuite remises en solution en vue de leul' analyse. La teneur en carbone nous intéresse en vue, notamment,

56

Page 57: Société BeIge de Pédologie Bulletin van de

du calcul du rapport C j N ou de l'évaluation de la distribution du carbone parmi les diverses formes de la matière organique. Le taux de carbone est donc déterminé par calcul à partir des valeurs de matière organique totale obtenues par calcination.

21. Matériel dJétude

L'étude a porté sur un ensemble de 162 échantilIons se répartis­sant comme suit:

- 81 échantillons d'horizons holorganiques Ao, prélevés dans 9 stations de la hêtraie ardennaise, soit 4 stations dans la forêt de Saint-Hubert, sur un substrat siegénien, et 5 stations dans Ie bois d 'Arville, sur un substrat gedinnien(*). Dans chaque station, on a récolté les horizons Ao de :9 placeaux de 1 m 2 , immédiatement avant la chute · des feuilles; ces placeaux étaient répartis sur Ie terrain d'une manière systématique.

- 81 échantillons de litière fraîche de hêtre (L) recueillis aux mêmes endroits, Ie plus tot possible après la chute des feuil~es.

22. Méthodes dJanalyse

En vue de la détermination du facteur de transformation car­bone-matière organique, nous avons comparé les résultats fournis par une détermination directe de la matière organique totale et par un dosage du carbone.

La matière organique totale a été dosée par la technique classi­que de calcination, pendant 2 heures à 550-600°C, après passage à l'étuve à 105°C, en vue de la mesure du tau x d'humidité.

Le dosage du carbone a été effectué selon Ie principe de la méthode de SPRINGER & KLEE, l'oxydation sulfochromique étant effectuée sous réfrigérant à reflux, ce qui permet de maintenir constantes la concentration du mélange et sa température d'ébulli­tion, pendant toute la durée de l'opération. Le mode opératoire, ainsi que les justifications, seront exposés dans un travail ultérieur (ATTAR & DELEcouR, 1964).

23. Résultats

231. Reproductibilité de la méthode SPRINGER-KLEE adaptée

Nous nous sommes d'abord assurés que la modification apportée à la technique SPRINGER-KLEE ne nuit en rien à la reproductibilité de la méthode.

(*) Ces stations sont décrites en détail dans une publication récente (MANIL, G. et al., 1963).

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Le test de reproductibilité a intéressé un échantillon d'horizon holorganique Ao, dont l'analyse fut répétée 16 fois, à des moments différents.

Les divers matériaux analysés dans Ie cadre de ce travail étant de même nature quant à leur caractère organique, il n'a pas été jugé nécessaire d'effectuer Ie test de reproductibilité sur plusieurs échan tillons.

Les résultats des dosages sont rassemblés au tableau 1.

TABLEAU 1

TEST DE REPRODUCTffiILITE - METHODE SPRINGER-KLEE ADAPTEE 1 échantillon répété 16 fois dans Ie temps

N° C%

1 37,3 2 37,0 3 37,0 4 37,9 5 37,6 6 37,3 7 38,0 8 38,2 9 38,0

10 38,2 11 38,9 12 39,2 13 37,0 14 38,3 15 38,3 16 38,2

La valeur moyenne s'établit à 37,9 %, avec un écart-type de -+- 0,68, soit Un coefficient de variation de 1,80 %.

La technique proposée se montre donc parfaitement reproduc­tible et valable pour l'analyse des couches holorganiques super­ficielles des sols forestiers.

232. Facteur de transformation carbone total-matière organique totale

Les résultats obtenus par les deux techniques utilisées sont ras­semblés aux tableaux suivants, ou HT désigne la teneur en matières organiques déterminée par calcination et C la teneur en carbone total trouvée par la méthode SPRINGER-KLEE adaptée.

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TABLEAU 2

ANALYSE DES LITIERES, L , MATIERE ORGANIQUE TOTALE ET CARBONE, % MAT. SECHE

Stat. Val. Placeaux Moy.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 HT 92,8 96,6 93,7 81,6 89,4 90,1 83,3 93,1 93,3 90,4 C 54,8 57,1 55,1 49,4 52,0 52,6 48,7 54,9 54,1 53,2 HT 89,7 94,8 93,9 92,6 93,8 81,5 95,1 93,7 95,6 · 92,3

2 C 52,1 55,2 55,0 54,3 54,7 47,9 55,1 54,0 54,6 53,7 HT 81,8 93,1 96,7 85,4 92,8 90,3 87,6 86,9 90,4 89,4

3 C 49,3 55,3 56,3 51,9 55,7 53,1 52,0 50,6 52,7 53,0 HT 96,0 96,3 90,5 94,2 95,1 94,3 95,0 95,4 96,8 94,8 • C 56,2 56,7 52,3 55,1 56,0 55,1 55,7 56,6 56,4 55,6 HT 97,1 94,5 88,9 87,6 93,4 96,9 94,7 87,9 95,1 92,9

6 C 56,6 55,4 50,9 51,4 54,1 55,7 54,5 50,2 54,8 53,7 HT 94,5 93,3 93,6 93,6 93,3 94,1 95,7 95,6 91,0 93,8

7 C 54,8 55,1 55,5 55,0 56,3 54,7 55,9 55,6 54,1 55,2 HT 96,3 96,8 97,1 97,0 96,4 96,9 89,2 94,7 94,7 95,5

8 c 56,1 56,9 58,7 57,1 56,2 56,3 53,3 56,0 56,4 56,3 HT 85,7 96, ] 96,0 93,4 91,8 92,7 95,7 94,2 96,8 93,6

9 C 51,8 55,0 57,8 55,8 55,2 55,7 56,9 55,7 57,1 55,7 HT 96,5 95,9 96,1 96,4 96,6 96,7 96,0 96,2 96,0 96,3

12 C 56,2 55,5 56,0 57,0 57,1 56,6 56,8 55,9 55,5 56,3

TABLEAU 3

ANALYSE DES HORIZONS Ao, MATIERE ORGANIQUE TOTALE ET CARBONE, % MAT. SECHE

Stat. Val. Placeaux Moy.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

HT 70,1 90,9 79,0 90,6 90,5 72,5 79,7 82,2 76,8 81,4 C 40,5 52,1 45,8 52,4 50,8 41,0 45,5 46,6 43,9 46,5

2 HT 71,5 88,6 78,1 86,9 82,6 82,0 84,9 84,6 94,1 83,7 C 38,8 50,3 44,2 49,3 46,9 44,5 49,0 48,4 48,8 46,7

3 HT 61,1 81,1 89,3 64,2 76,9 84,2 64,4 60,2 77,1 73,2 C 35,8 47,3 51,0 37,3 44,5 48,3 37,3 35,5 44,6 42,4

4 HT 89,1 90,7 91,8 77,3 86,2 78,6 92,7 88,6 94,0 87,7 C 51,2 51,7 53,0 45,3 49,2 45,7 53,8 52,5 55,6 50,9

6 HT 53,6 88,9 81,4 83,1 80,5 91,1 85,1 89,8 86,0 82,2 C 31,4 51,2 46,8 47,5 46,2 52,8 48,9 51,9 49,8 47,4

7 HT 63,6 64,9 68,5 81,4 93,8 74,0 79,1 88,5 74,1 76,4 C 37,2 38,6 47,1 40,5 53,9 44,7 46,7 51,3 43,8 44,9

8 HT 91,3 83,5 90,4 93,4 90,1 91,6 66,3 74,9 86,7 85,4 C 52,6 49,5 52,7 55,5 53,0 54,2 40,0 50,3 50,9 51,0

9 HT 91,1 90,2 77,7 88,8 86,2 67,3 91,5 79,3 94,9 85,2 C 52,6 52,6 44,7 50,8 49,5 38,7 45,3 46,0 54,6 48,3

12 HT 93,2 92,2 89,1 87,9 89,3 91,9 88,6 88,3 79,7 88,9 C 54,3 53,7 SI,S 51,3 51,7 53,4 52,8 52,3 47,4 52,0

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Il élPparaît immédiatement que Ie facteur 2,0 ne convient pas à la transformation des valeurs carbone en valeurs matière organi-que totale ou inversément, car la plupart des teneurs déterminées par la méthode chimique sont supérieures à 50,0 0/0 .

Les deux tableaux suivants (tabl. 4 & 5) donnent les valeurs du rapport HTj C dans les deux couches holorganiques.

TABLEAU 4

RAPPORT HT/ C DANS LES LITIERES, L

Stat. Valeurs du rapport Moy.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 1,69 1,69 1,70 1,65 1,72 1,71 1,71 1,70 1,72 1,6988 2 1,72 1,72 1,71 1,71 1,71 1,70 1,73 1,73 1,75 1,7200 3 1,66 1,68 1,72 1,65 1,67 1,70 1,68 1,72 1,72 1,6889 4 1,71 1,70 1,73 1,71 1,70 1,71 1,71 1,68 1,72 1,7078

6 1,72 1,71 1,75 1,70 1,73 1,74 1,74 1,75 1,74 1,7311

7 1,73 1,69 1,69 1,70 1,66 1,72 1,71 1,72 1,68 1,7000

8 1,72 1,70 1,65 1,70 1,72 1,72 1,67 1,69 1,68 1,6944 9 1,66 1,75 1,66 1,67 1,66 1,66 1,68 1,69 1,70 1,6811

12 1,72 1,73 1,72 1,69 1,69 1,71 1,69 1.72 1,73 1,7111

TABLEAU 5

RAPPORT HT/ C DANS LES HORIZONS Ao

Stat. Valeurs du rapport Moy.

2 3 4 5 6 7 8 9

1 1,73 1,74 1,72 1,73 1,78 1,77 1,75 1,76 1,75 1,7478 2 1,84 1,76 1,77 1,76 1,76 1,84 1,73 1,75 1,93 1,7933 3 1,71 1,71 1,75 1,72 1,73 1,74 1,73 1,70 1,73 1,7244 4 1,74 1,76 1,73 1,71 1,75 1,72 1,72 1,69 1,69 1,7233 6 1,71 1,74 1,74 1,75 1,74 1,73 1,74 1,73 1,73 1,7344 7 1,71 1,68 1,45 2,01 1,74 1,66 1,69 1,72 1,69 1,7056 8 1,74 1,69 1,72 1,68 1,70 1,69 1,66 1,49 1,70 1,6744 9 1,73 1,71 1,74 1,75 1,74 1,74 2,02 1,72 1,74 1,7656

12 1,72 1,72 1,73 1,71 1,73 1,72 1,68 1,69 1,68 1,7089

Les valeurs moyennes générales du rapport HT j C s'établissent à : - ~, 7037 ± 0,0245 (1,44 % ) pour les litières, L , - 1,7304 ± 0,056 (3,24 % ) pour les horizons A o.

Ce rapport apparaît remarquablement constant, surtout dan's Ie cas des litières. Ceci est sans doute lié au fait que l'échantillonnage

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des horizons Ao se montre plus délicat par suite, soit de l'impréci­sion des limites entre Ao et Ab soit du caractère de la surface du Al dans les stations à humus de type mulloïde. A ceci s'ajoutent, pour ces horizons Ao, une plus grande hétérogénéité du matériel et certaines formes de pollution minérale due à l'activité de la pédofaune (LYFORD, 1963).

On notera enfin, que Ie rapport HT j C tend à être quelque peu plus faible dans les litières, plus riches en matières organiques, que dans les Ao.

3. Conclusions

Pour l'étude des sols forestiers, nous proposerons donc d'utiliser les facteurs de transformation carbone-matière organique suivants : 1,70 pour les litières fraîches, 1,73 pour les horizons holorganiques Ao et 2,00 pour les horizons hémorganiques et minéraux.

L'utilisation de coefficients de transformation différents suivant les horizons considérés n'a rieD. d'étonnant, puisque l'on sait que la teneur en carbone de la matière organique varie au sein du profil (ALvsAKER, 1948; BROADBENT, 1953). D'autres données con­firmeront les observations d'ALEKsANDRovA, déjà évoquées plus haut (ATTAR & DELECOUR, 1964).

Travail réalisé sous les auspices de 1'Institut pour 1'Encouragement de la Recherche Scientifique dans l'Industrie et l' Agriculture, I.R.S.I.A., Bruxelles.

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BIBUIOGRAPHIE

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ATTAR, A. & DELECOUR, F. - 1964 - Contribution à l'étude du dosage du carbone par voie humide. Pédologie, 14 (sous presse).

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SPRINGER, U. & KLEE, J. - 1954 - Prüfung der Leistungsfähigkeit VOD

einigen wichtigeren Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffs Schnell­methode. Z. Pil. Ernähr. Düng., 64, 1-26.

SPRINGER, U. & KLEE, J. - 1956 - Feststellung der optimalen Reaktions­verhältnisse heim reduktometrischen Chromschwefelsäureverfahren zur Schnellbestimmung von Kohlenstoff und Vorschlag einer verbesserten Arbeitsweise. . Z. Pil. Ernähr. Düng., 71, 193-208.

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Résumé

Après avoir analysé 162 échantillons provenant de couches holorganiques de sols forestiers, les auteurs proposent d'utiliser les facteurs suivants pour calculer la teneur en matière organique à partir du pourcentage en carbone: 1,70 pour les litières fraîches, 1,73 pour les horizons holorganiques et 2,00 pour les horizons hémorganiques et minéraux.

Nota over de bepaling van de koolstof en van de organische stof in de hol organische horizonten van bosgronden.

Samenvatting

Na ontleiding van 162 monsters van holorganische oppervlaktehorizonten van bosgronden, stellen de auteurs voor de volgende faktoren te gebruiken bij de omrekening van de koolstof in humus: 1,70 voor de strooiselIaag, 1,73 voor holorganische horizonten en 2,00 voor hemorganische en minerale hori­zonten.

tiber die Bestimmung des Kohlenstoffes und des organischen Materials in holorganischen Horizonten von Waldböden.

Zusammenfassu ng

An Hand von 162 Proben holorganischer Oberflächenhorizonte von Wald­böden, schlagen die Verfasser die folgenden Umrechnungsfaktoren vor, um den Kohlenstoff in Humus auszudrücken: 1,70 für Laubstreu, 1,73 für holor­ganische Horizonte und 2,00 für hemorganische und minerale Horizonte.

Note about the determination of the carbon and the organic material in the holorganic horizons of forest soils.

Summar,

The authors analyzed 162 samples of holorganic horizons from forest soils. They propose to use the following factors for transforming carbon data into organic matter data: 1.70 for fresh litter, 1.73 for holorganic horizons Ao and 2.00 for hemorganic and mineral horizons.

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PEDOLOGIE, XIV,I, S. 64-84, 1 Abb., 4 Bild., 4 Tab. Gent, 1964.

DIE PEDI-SEDIMENTE

DERl SÜDSUDANESISCHEN PEDIPLANE

HERKUNFT UNO BOOENBILOUNG I

Horst FÖLSTER

Die Nordabdachung der Nil-Congo-Wasserscheide bildet eine weite, flachkuppige Pediplane von geringem Relief, deren schwach geneigten Pedimente (1-4 % ) das Landschaftsbild beherrschen. Die Bodendecke dieser Pedimente, deren Relief-Hydro-Sequenz in Abb. i am Beispiel eines Interfluve-Querschnittes dargestellt wird, zeigt das im intertropischen Afrika verbreitete Phänomen der Mehrschichtigkeit. Das Bodenprofil - dieser Begriff wird hier in seiner weiteren Fassung als Verwitterungs-Profil gebraucht - ist in einem mindestens zweischichtigen, häufig aber dreischichtigen Material angelegt :

1. Das Gestein, welches entweder vorverwittert war oder sich im Zuge der Bodenbildung durch mannigfache Auflösungs-, Umbil­dungsj und Neubildungs-Prozesse der Silikatminerale zum Ge­steinszersatz entwickelte. Eine intensive Eisendynamik in Form einer Strukturfleckung und Pisolithisierung hat das morpholo­gische Bild dieses Gesteinszersatzes auffällig geprägt und an den Talrand-Abschnitten zur Ausbildung von oberflächennahen, durch­gehenden Verkrustungen geführt [4]. Eine Steinsohle, deren Auffälligkeit in deutlicher Abhängigkeit von dem Reichtum des Gesteins an Quarzadern steht, trennt diesen autochthonen Profilabschnitt von

2. dem Pedimentschutt, einer 20-200 cm mächtigen Ûberschüt­tung, deren dominierender Kiesbestandteil (50-70 0/0 ) aus eisen­reichen Pisolithen, Krusten-Bruchstücken und Quarzsplittern besteht.

Dr. Horst FÖLSTER. Agrikulturchemisches und Bodenkundliches Institut der Universität Göt­tingen, Nikolausberger Weg 7 - Deutschland. Direktor : Prof. Dr. Dr. h. c. F . Scheffer.

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Abb.l

locol occumulat ion of

~ L.:...:..:J

FERRUGINOUS I NCRU STATION

EISEN -VERKRUSTUNG

PEDIMENT GRAVEL

P EO I MEN T SC H U TT

STONE LI N E / ST EIN SOH LE

RESIDUAL LOAM COVER

FEINBODEN - AUFLAGE

1777:1 Uil!

25

50

100

150

A LTERATION ZONE.p i solillC or mottl.d

GESTEINS - ZERSATZ.

p i sOI i l i sch od~r gefl.ck 1

VALLEY COVER DEPOSIT

DECKSED IMEN T

VALLEY FI LL

TÄLCHENFÜLLUNG

Schnitt durch einen Interfluve: Relief-Hydro-Sequenz der Böden.

Der Pedimentschutt und - wo dieser fehlt - der Gesteinszersatz werden zusätzlich von einem

3. lehmigen F einmaterial überlagert, welches in einer Dicke von 20-40 cm überall- mit Ausnahme rezent freigespülter Flächen -vorhanden ist (Feinboden-Auflage) und stellenweise, und zwar bevorzugt auf unteren Pedimentabschnitten, Mächtigkeiten von 1-2 m erreicht (Decklehm). Wie im einzelnen weiter unten aus­zuführen sein wird, kann nur ein Teil dieser Decken als allochthon angesehen werden, während gerade die flachgründigen Feinboden­Auflagen häufig einen genetischen Horizont darstellen.

1. HERKUNFT DER PEDISEDIMENTE

11. Der Pedimentschutt

Die Ablagerung der Steinsohle wie des Pedimentschutts fä11t zeitlich mit der Anlage der Hauptpedimente zusammen. Wie an anderer Stelle [3] ausführlich dargelegt, haben im Untersuchungs­gebiet Bodenbildungs- (Verwitterungs-) und Erosionsphasen ein­ander abgelöst, verursacht durch einen zyklischen Klimawechsel. Pedimentation erscheint danach als der typische Landformungs­ProzeB in Trockenzeiten. Nach anfänglicher Eintiefung der lokalen Erosionsbasen entstanden die Hauptpedimente (vermutlich wäh­rend des ausgehenden Pliozäns oder Plio-Pleistozäns) durch Rück-

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verlegung der Steilhänge, also rückschreitende Erosion, die zur Ausbildung von Verschneidungsrücken mit eingesetzten Alt­flächen-Resten führte.

Im Gefolge dieses Pedimentations-Prozesses setzte sich an der Basis der Steilhänge eine aus nicht-transportablen Quarz-, Krusten­oder Gesteinsbrocken bestehende Steinsohle ab, welche die eigent­liche Basisfläche der Ausräumung kennzeichnet. Das ausgeräumte Gesteins- und Verwitterungs-Material - einschlieBlich der Boden­decke der alten Oberfläche - unterlag während des Transportes über die Ausräumungs-Basisfläche einer unvollständigen Sortie­rung mit der Folge, daB ein Teil der gröberen Bestandteile zunächst am Tälchenrand abgesetzt wurde, und von dieser Barriere aus eine Schuttdecke in Form ineinander verschachtelter Schuttfächer hangaufwärts wuchs; dieses Wachstum führte meist bis zur Ver­schüttung der Altflächen. Eine Schichtung innerhalb des Pediment­schutts - wie z.B. gröberer über feinerem Schutt - ist bisweilen zu beobachten.

Verbreitet ist im Untersuchungsgebiet die Wirksamkeit einer jüngeren arideren Epoche zu beobachten, die ausgehend von den Tä1chen eine neue Flächenbildung initiierte. Diese Jungpedimente entstanden auf Kosten der Hauptpedimente, sind jedoch nur von räumlich begrenzter Ausdehnung. Sie können ebenfalls eine flach­gründige Schuttdecke tra gen, erscheinen aber häufiger schuttfrei und nur von einer Lehm-Auflage bedeckt.

Die starke flächenhafte Verbreitung des Pedimentschutts scheint - soweit man das aus der vorhandenen Literatur ersehen kann -für den Südsudan charakteristischer zu sein als für die angren­zenden intertropischen Länder Afrikas. Sie wird verständlicher­weise bedingt durch die geringe Neigung der Ausräumungs-Basis­flächen, die wiederum - wie ein Vergleich der Verhältnisse im Untersuchungsgebiet und in Uganda zeigt - mit dem geringen Umfang der Tieferschaltung, d.h. der nur flachen Einschneidtiefe der Flüsse zu Beginn der Pedimentation, zu korrelieren ist. Tiefere Einsenkung der Erosionsbasen in das feste Gestein scheint dagegen einen gröBeren Neigungswinkel der Pedimente und eine Beschrän­kung der Schutt-Akkumulation auf die unteren Pediment-Ränder zur Folge zu haben. Wir haben es demnach im Südsudan mit einem Sonderfall zu tun, indem bei relativ flacher Ausräumung die alte Boden- und Verwitterungsdecke weitgehend abgetragen wurde, ohne daB sich die Abtragung vornehmlich im festen Gestein abzuspielen brauchte.

Entsprechend seiner Herkunft aus der alten Verwitterungsdecke ist das Pedimentschutt-Material bereits zur Zeit seiner Ablagerung stark verwittert gewesen. Dies zeigen auch die Schutt-Auflagen

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der Jungpedimente, obwohl diese stellenweise und in wechselndem Umfang auch relativ frische, schwach verwitterte Beimengungen enthalten können.

Die in der Kiesfraktion dominierenden Pisolithe (Fe20 S: 30-40 % ) lassen sich nur zu einem geringen Teil auf zerbro­chenes Krustenmaterial zurückführen; vorwiegend entstammen sie dem Gesteinszersatz unverkrusteter Pediment-Profile der alten Oberfläche, wie sie sich in gleicher Weise unter der Steinsohle auf dem Hauptpediment finden. Die Pisolithe sind stets abgerundet aber von sehr unregelmäBiger Gestalt. Die Farbe schwankt von schwarz über rotviolett, ziegelrot, rotbraun bis olivgelb. Ihre Ober­flächen sind dunk el lackartig.

12. Die Lehmdecken

Die auf den höher gelegenen Pediment-Abschnitten meist nur flachgründige (20-40 cm) Lehmdecke über dem Pedimentschutt oder - wo dieser auf den Verschneidungsrücken fehlt - über dem Gesteinszersatz enthält oft noch kleinere Beimengungen von Skelett-Material (> 2 mm). Dies bleibt aus, wo - bevorzugt auf unteren Pediment-Abschnitten - das Feinmaterial tiefgründigere Decken von 1-2 m Tiefe bildet. Letztere, hier als Decklehme bezeichnet, kommen in der Regel nur in inselartiger Verbreitung vor; sie dünnen hangaufwärts aus und münden ohne scharfen übergang in die oben genannten Feinboden-Auflagen ein. Zum Tälchen hin kann häufig ein ebenso kontinuierlicher übergang zu den sogenannten Decksedimenten der Hochflutbetten beobachtet werden (s. Abb. 1), welche texturell den Decklehmen ähnlich sein können, meist aber aufgrund stärkerer Ausspülung und häufigerer Umlagerung gröber sind. Die Decksedimente werden durch die rezente Eintiefung der Gewässer (bes. im Yambio Distrikt deutlich zu beobachten) unterschnitten und müssen deshalb als relikte Sedimente angesprochen werden, die zeitlich der jüngeren Pedi­mentation zugeordnet werden können [3].

Die Farbe der Lehmdecken variiert sehr. Die flachgründigen Auflagen enthalten den Humushorizont und sind dementsprechend dunkelgrau bis schwarz. Die Decklehme sind dunkel braunrot bis braungelb in deutlicher Abhängigkeit vom Eisengehalt, der wiederum in einer allerdings weniger :deutlichen Gesteins-Ab­hängigkeit steht. Nahe dem Tälchenrand treten zusätzlich bleich­graue bis blaBgelbe Farben auf.

Fragen wir zunächst nach der Herkunft dieses Materials, so sind die Vorstellungen, welche in angrenzenden Ländern zur Erklärung solcher Bedeckungen entwickelt wurden, zu berücksichtigen und ihre Relevanz für den Sudan zu diskutieren.

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121. Termiten-Herkunft

Bereits PASSARGE [7] hatte aus der Beobachtung der Termiten­Aktivität die SchluBfolgerung gezogen, daB der Aufwärtstransport von Feinmaterial, den eine Reihe von Termitenspezies zum Bau ihrer oberirdischen Nester vollbringen, zwangsläufig im Laufe der Jahrtausende zur Entwicklung einer kontinuierlichen Feinboden­auflage führen müsse. Diese Vorstellung ist im Laufe der Zeit immer wieder bestätigt worden. So hat DE HEINZELIN [1] die Termitarien auf einer 20 J ahre vorher aufgeschotterten StraBe untersucht. Er schätzt die Förderleistung bei einem Termitarium pro acre auf annäherungsweise 50 cm Feinboden in 1000 Jahren (nach NYE werden nur Partikel < 4 mm transportiert). NYE [6] operiert mit etwa 30 cm in 12000 J ahren. Die Diskrepanz ist ver­ständlicherweise noch beträchtlich. Da mit wachsender Auflage­Mächtigkeit der Feinbodenbedarf aus dem Untergrund sinkt, wird sich mit der Zeit - läBt man eine eventuelle erosive Verjüngung auBer acht - eine Gleichgewichts-Mächtigkeit einstellen. Diese wird von DE HEINZELIN aufgrund der Verhältnisse in seinem Untersuchungsgebiet auf 1,5-2 m geschätzt. Da er jedoch die auf der Hand liegende Wirksamkeit flächenhafter Auftragung unhe­rucksichtigt gelassen hat, ist dieser Zahl m.E. keine Bedeutung beizumessen. Auftrag und Abtrag dürften zudem diesen Begriff der Gleichgewichts-Mächtigkeit in den Bereich der Theorie ver­weisen.

122. Äolische Herkunft

Recht zahlreich sind in der Literatur Hinweise und Vermutungen über den äolischen Charakter gewisser Sedimente zu finden. Am meisten Gewicht besitzt der Komplex von mehr oder minder gut datierten Sedimenten im Congo, die tertiären Kalahari Sande und ähnliche Ablagerungen des Pleistozäns [2], die aber wegen ihrer Mächtigkeiten von 40-100 m mit den hier behandelten Ablage­rungen nicht zu vergleichen sind. Da jedoch die Möglichkeit äolischer ûberdeckung während ariderer Epochen des Pleistozäns zur Diskussion steht, muB hier kurz dazu Stellung gen ommen werden. Der Anteil der Grobsand-Fraktion, die Korn-Gestalt sowie insbesondere die enge mineralogische Verwandtschaft (Schwerminerale, Sillimanit, Glimmeranteil, Illit in der Tonfrak­tion) zum anstehenden Gestein gestatten es doch - zumal ange­sichts des häufigen Gesteinswechsels - den äolischen EinfluB so gut wie ganz auszuschlieBen.

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123. Verlagerung auf der Fläche

Dagegen drängt die Art der Decklehm-Verbreitung auf den unteren Pediment-Abschnitten doch die Vermutung auf, daB Ver­lagerungsvorgänge auf der Fläche an der Feinmaterial-Verteilung mitgewirkt haben. Diese Deutung findet sich ebenfalls in zwei hier interessierenden Arbeiten von RUHE [8] und NYE [5]. RUHE be­richtet aus dem Ituri-Hochplateau von einige Meter mächtigen Decklehmen, welche die Ausräumungs-Basisfläche (gekennzeichnet durch die Steinsohle) pleistozäner Pedimente in gleichmäBiger Mächtigkeit überlagern. Sie werden von ihm als Ausräumungs­Rückstand der Pedimentation angesehen. Diese Deutung kann m.E. nicht zutreffen, da bei der Abtragung von Graniten, Gneisen und Glimmerschiefern Kiesbestandteile in nicht geringem Umfang anfallen, deren Verbleib vom Autor vernachlässigt wird. Zutref­fender erscheint mir, daB diese Decklehme eine nachträgliche Überdeckung der bereits ge schaffen en Oberfläche mit sortiertem Material darstellen. Da die Pedimente im Ituri-Hochplateau relativ kleinräumige Flächen in FluBnähe sind, steht ein groBräumiges Areal als Liefergebiet des Feinmaterials zur Verfügung. Entspre­chende Verhältnisse finden sich im Südsudan im unmittelbaren Vor land der Aloma Bruchstufe und der Bruchstufen des U ganda Escarpment östlich des Nils auf Flächen, die zeitlich als Haupt­oder J ungpedimente einzuordnen sind. Vor allem läBt sich anscheinend auch im übrigen Gebiet eine nicht unbefriedigende Korrelation zwischen Ausdehnung und Mächtigkeit der Decklehme einerseits und der Erhabenheit und der Ausdehnung von Altflächen­Arealen herstellen.

NYE sieht in Nigerien den Herkunftsort der lehmigen Auflagen der Unterhänge in dem von Termiten geschaffenen Feinboden der Oberhänge, ei ne Deutung, die bei Fehlen erhabener Altflächen­areale auch im Südsudan Anwendung finden muB. Als Verlage­rungs-Mechanismus zieht der Autor allerdings BodenflieBen (soil creep) heran, wofür im Südsudan keinerlei Anhaltspunkte ge­funden werden konnten. Es ist auch schwer vorstellbar, welcher Mechanismus den hohen Grad an Wasserübersättigung hervorrufen solI, wie er an periglazialen FlieBerden beobachtet wird und wie er für ein BodenflieBen erf order lich ist.

Es ist bereits annäherungsweise zum Ausdruck gekommen, welche Vorgänge m.E. an der Entstehung der Lehmdecken im Südsudan mitgewirkt haben müssen. Wenn auch direkte Hinweise fehlen, so ist zunächst doch der Termiten-Tätigkeit ein entschei­dender Anteil am Zustandekommen begrenzter Lehmauflagen zuzuerkennen, welche Mächtigkeiten diese auch immer erreichen mögen. Da es sich urn einen V organg handelt, der wahrscheinlich

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während der ganzen Bodenbildungsperiode abgelaüfen ist, kann

man der Auffassung von NYE zustimmen, der diese Auflagen als bodengenetischen Horizont betrachtet [5].

Die Decklehme müssen dagegen einer Verlagerung von Fein­material auf der Fläche entstanden sein und zwar bevorzugt zur Zeit der jüngeren Pedimentation, d.h. einer relativ trockeneren Periode. Hierauf weist die enge Beziehung zwischen dem Decklehm und den Decksedimenten der Tälchen hin. Verlagerung von Fein­material auf der Fläche ist ein verbreitetes Phänomen in den etwas trockneren Teilen der Equatoria-Provinz im Südsudan. Das primäre Schüttungs-Gefüge der Decklehme (siehe Diskussion) stützt diese Vorstellung wie auch die Tatsache, daB sich der Um­fang der Ablagerungen dort auffällig erhöht, wo gröBere Liefer­gebiete in Form erhabener Altflächen (Bruchstufen, Inselberge) anstehen. Der unschichtige Aufbau lieBe sich - ähnlich wie in den Auelehmen - mit der Störung durch eine den Auftrag fortlaufend durchwachsenden Vegetation erklären.

2. BODENBILDUNG

21. Böden des Pedimentschutts

Aus der Reihe der untersuchten Profile wurden zwei zur Erläu­terung und Diskussion der Bodenbildungs-Prozesse ausgewählt und zwar BN-A 7 (entwickelt auf dem Schutt des Hauptpediments) und BN-D (entwickelt auf dem Schutt der Jungpediments). Da der Pedimentschutt eine Ablagerung während der Flächenbildung darstellt, unterscheiden sich diese beiden Böden durch die Dauer der Bodenentwicklung.

Profil BN-D (Tab. 1)

Jungpediment des Yei-R. (östl. Yei).

Die Feinbodenauflage fehlt aufgrund einer durch fortgesetzten Ackerbau ausgelösten Abtragung. Der Schutt enthä1t auBer Piso­lithen viel Quarz- und etwas Gesteinskies. 1. 0 - 25 cm: grauer Humus-Horizont mit dichter Pisolith-Packung.

2. 25 - 65 cm: dichte Pisolith-Packung in schwach rotbrauner (5 YR 4/8) Grundmasse.

3. 65 - 85 cm: wie 2. Steinsohle (einzelne grobe Krusten-, Quarz- und Ge­steinsbrocken) .

4. 85 - 120 cm: frischer Gesteinszersatz in mechanischer Aufbereitung, schwache Strukturfleckung und Pisolithisierung [4].

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Profil BN-A 7 (Tab. 1)

Hauptpediment (östl. Yei). In jeder Hinsicht typisch für Pedimentschutt-Böden des Haupt­pediments: Eine flache Feinbodenauflage, schwach mit kleineren Pisolithen durchsetzt, nimmt den dunkIen Humus-Horizont auf; sie besitzt ein dicht-geschlämmtes Einzelkorngefüge mit groben, leicht zerdrückbaren Absonderungs-Körpern. Der Schuttkörper ist eine dichte Packung von Pisolithen in einer Matrix, die von oben nach unten tonreicher wird und zugleich einen sich vertiefenden rot­braunen Farbton annimmt. 1. 0 - 25 cm: dunkel-fahlgraue Lehmauflage, dicht geschlämmt mit

groben Absonderungen.

2. 25 - 45 cm: Packung dunkel lackierter Pisolithe in dichter gelbbrauner (5 YR 4/6) Grundmasse.

3. 45 - 80 cm: wie 2. Farbe der Grundmasse rotbraun (2.5 YR 4/8). 4. 80 - 100 cm: wie 3. mit Steinsohle.

Gesteinszersatz mit Strukturfleckung und schwacher Pisoli­thisierung, schwach verkrustet.

Altes und junges Profil unterscheiden sich morphologisch in folgenden Punkten :

1) Der Unterboden des jüngeren Profils ist farbschwächer (von hydromorphen Varianten abgesehen).

2) Die Pisolithe des älteren Profils besitzen meist durchgehend dunkIe bis schwärzliche Oberflächen, die durch Humat-Abschei­dungen (extrahierbar mit verdünnter NaOH) hervorgerufen werden; im jüngeren Profil beschränkt sich dieses Phänomen auf den obersten Profilteil.

3) SchlieBlich erscheint die lackartige Beschaffenheit der Pisolith­Oberflächen, welche durch regelungs-doppelbrechende Ton­häutchen (im Dünnschliff) hervorgerufen werden, in dem älteren Profil gleichmäBiger, dichter und vollständiger als in dem jüngeren.

Wie aus seiner Entstehungsweise verständlich wird, enthält der Pedimentschutt materialmäBig einen Querschnitt durch das Verwitterungs-Profil der alten Bodendecke. Das bedeutet in der Mehrzahl der Fälle ein deutliches Überwiegen stark verwitterten Materials zumal in ' der Kies-Fraktion, in der ja vornehmlich die Pisolithe und erst in zweiter Linie - abhängig von dem Reichtum des Gesteins an Quarzadern - Quarzsplitter angereichert werden. Zugleich findet sich aber auch in wechselndem Umfang schwächer zersetztes Material in dem Schutt, z.T. in Form von Gesteinssplit­tern, die besonders auf dem J ungpediment erst schwach zersetzt sind, z.T. in Form von Feldspäten und Glimmern in den Schluff­und Sand-Fraktionen der Matrix. So enthalten beide der hier

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BN-D

2 3 4

besprochenen Profile in der Fraktion 200-60 ~ neben Quarz zwischen 5 und 10 % Glimmer in einem stark wechselnden Blei­chungszustand (das unterliegende Gestein ist ein Glimmerschiefer). Ihr Anteil innerhalb der Fraktion nimmt im Profil von unten nach oben ab, besonders stark im obersten Horizont. Gleichzeitig erhöht sich der Illit-Gehalt in der Ton-Fraktion, u. zwar am eindeutigsten in BN-D, wo denn auch der Gesamt-Fe203-Gehalt der Ton-Fraktion nach oben hin ansteigt, u. zwar stärker ansteigt als der Gehalt an freiem Eisen. Somit läBt sich hier also in der oberllächennahen Schuttauflage eine ähnliche Form der Glimmer-Zerkleinerung nachweisen wie in den Lössen der gemäBigten Breiten.

Ganz im Gegensatz dazu steht die Art der Glimmer-Verwitterung in den tiefliegenden Zersatz-Horizonten, in denen die Glimmer zw ar einer sehr weitgehenden Bleichung und Frakturierung unter­worfen sein können, ohne dabei wesentlich zerkleinert zu werden.

TABELLE 1

Feinboden(*) Ton

Gcsamtboden Mittelsand Ton freies Humus pH freies Gesamt-

Bodenskelett ( 500-200",,) % Fe!OS % (KCI) Fe2 0 3 Fe!OS 20-2 mm in : Feinsand % % %

BN-D <*> (200-60",, ) :

20-1 mm in Schluff

BN-A 7 (60-6",,)

%

63,7 1 : 1,6 : 1,1 22,6 3,7 1,7 5,2 11,4 13,2 65,3 1 : 1,6 : 1,1 55,1 10,3 1,0 5,2 10,5 11,6 60,7 1 : 1,8 : 1,9 47,7 11,7 0,6 5,4 9,5 10,0 27,7 1 : 3,0 : 2,3 39,9 9,9 0,5 5,3 8,3 10,9

(in 4 davon nur 5% Pisolithe, sonst Gesteinssplitter u. grobe Minerale, d.h. Quarze aber au eh Feldspäte)

BN-A7

2

3 4

(CIN =16)

18,4 (davon 1 : 4,9 : 2,3 32,2 2,4 5,2 6,3 6% > 2mm) 64,8 (davon 1 : 4,8 : 2,4 52,1 1,4 5,2 7,9 6% > 6mm) 69,3 1 : 4,7 : 2,6 68,9 0,7 5,3 11,2 34,9 (u. 52,3 1 : 5,3 : 4,2 49,0 0,9 5,2 2,3 % > 20mm)

(*) Die Abgrenzung des Feinbodens gegen die Kies-Fraktion ist wahlweise bei 2 oder 1 mm gezogen worden, je naeh dem, ob die Fraktion 2 - 1 mm hauptsäehlieh Pisolithe (wie in BN-A 7) oder Mineralkörner (wie in BN-D) enthält.

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22. Böden des Decklehms

Auch hier wurden einige Profile ausgewählt. Die Profile Yambio B 14 und Iwatoka entstanden auf Decklehmen, die Hauptpedimente bedecken; BN-C 4 dagegen stellt eine mäBig flache Überdeckung eines schuttfreien J ungpediments dar. Aus der eingangs erörterten Entstehungsweise der Decklehme ergibt sich jedoch, daB - anders als beim Pedimentschutt - das Alter der überlagerten Fläche keinen Hinweis auf das Alter der Bodenbildung oder auf unter­schiedliches Alter der Decklehme ergibt. VieImehr werden all diese Ablagerungen mehr oder minder gleich alt sein (jüngere Pedimentations-Phase) .

Andererseits besitzt das Alter aber doch eine groBe Bedeutung für den Verwitterungsgrad der Decklehme. Zumindest auf den schwach geneigten Hauptpedimenten ist das Decklehm-Material st ark verwittert (YB 14), während auf den Jungpedimenten mit ihrer schwach zersetzten Gesteins-Oberfläche frische Minerale in wechselndem Umfang hinzutreten können (BN-C 4). Dieser Effekt verstärkt sich natürlich, wo frisches Gestein in gröBeren Arealen an die Oberfläche tri tt (InseIberge) . Auch bei stärkerer Hang­neigung (Iwatoka) kann u.U. eine ähnliche Wirkung registriert werden. Damit verbunden ist häufig ein geringerer Eisen- und Tongehalt und ein höherer Grobsand- (und Feinschluff-) gehalt im Decklehm auf den jüngeren Flächen (s.a. RUHE [8]). Wie vorher erwähnt, werden diese Zusammenhänge überlagert durch den EinfluB des lokalen Gesteins auf die Mineral-Zusammenset­zung (z.B. Glimmerschiefer ~ Illit im Ton), den Eisengehalt und damit die Färbung des Decklehms.

Profil BN-C 4 (Tab. 2)

Eine 50 cm mächtige Überdeckung des noch relativ schwach zersetzten Gesteins auf der Jungpedimentfläche des Yei-River, östl. Yei. Der Gesteinszersatz (Glimmerschiefer) zeigt ein gewisses Aus­maB an Strukturfleckung, d.h. primärer Eisenoxid-Ausscheidung entlang den Glimmerlamellen, verstärkte An- und Auflösung sowie Frakturierung von Mineralen, ab er kein Anzeichen (im Dünn­schliff) einer Feldspat-Kaolinit-Umsetzung, sowie eine Zerstörung der Gesteins-Struktur innerhalb einzelner durchwurzelter Taschen, in denen Material des überlagernden Decklehms eingewandert ist. Dieser Verwitterungszustand ist für das Gestein der J ungpediment­flächen typisch. Zwischen Decklehm und Gestein liegt eine schüt­tere Steinsohle, die sich stellenweise zu kleineren oder gröBeren Schuttlinsen ausweiten kann.

Die Lehm-Auflage enthält einige kleinere Pisolithe (3-0,5 mm)

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mit lackartiger Oberfläche. Texturell wie mineralogisch besteht zum Gestein zwar Verwandtschaft, doch sind die Unterschiede groB genug, urn eine Entst.ehung des Lehms in situ auszuschlieBen.

Die Tonfraktion besitzt in allen 4 Pro ben ein Kaolinit : Illit-Ver­hältnis von ca. 7 : 3. Dabei dürfte der Kaolinit im Gesteinszersatz durch die unsaubere Trennung des letzteren von dem Material der Taschen herrühren. Dieses Füllmaterial wiederum zeigt eine deut­liche Beimengung von Gest.einszersatz-Material (s. Glimmeranteil), sei es natürlich oder sei es präparationsbedingt. 1. 0 - 25 cm (10 YR 5/3) l 2. 25 - 50 cm (10 YR 6/4) I Decklehm

3. Füllung von Wurzelgängen und durchwurzelten Taschen im Gesteinszersatz

4. Gesteinszersatz

Profil Yambio B 14 (Tab. 3)

Die Mächtigkeit des relativ eisenarmen Decklehms beträgt mehr als 2 m. Das Material ist stark verwittert; bei der mineraloptischen Analyse der FraktiOI~en 2-500 ~ wurden hauptsächlich Quarz, als Nebengemengteile Sillimanit, Schwerminerale, Opal, Glimmer und Feldspat (in der Reihenfolge abnehmender Häufigkeit) ge­funden. Die Nebengemengteile sind jedoch so schwach vertreten, daB die Horizont-Unterschiede ihre Signifikanz verlieren. Der Ton besteht ausschlieBlich aus Kaolinit.

Die Profil-Lokalität in der Umgebung von Yambio bietet - wie vorher erwähnt - die besten stratigraphischen Anhaltspunkte zur zeitlichen Stellung der Flächen wie auch der Decklehme. Der Decklehm des Hauptpediments, in dem sich das Profil B 14 ent­wickelt hat, setzt sich kontinuierlich über das hier nur sehr schmale J ungpediment bis in das Tälchen fort und bildet dort das Decksediment, welches die AbschluBphase der jüngeren Pedimen­tation charakterisiert. Heute schneiden 5-7 m tiefe Kerben durch das Decksediment, eine darunter liegende Tälchenfüllung und bis in den Gesteinszersatz ein.

Dieser tiefgründige Decklehm ist natürlich ein bevorzugter 'Ackerbau-Standort. Dementsprechend ist der Humus-Horizont stark abgebaut. Der normale Humus-Horizont unter Wald, Busch­brache und Dauerkultur (Kaffee) ist meist humusreicher (saurer Muil) unter den klimatischen Verhältnissen des Südwestens (1400 mm Niederschlag in einer 8-monatigen Regenzeit). Die Abhängig­keit des Humusgehaltes von Niederschlag, Regenzeit-Dauer und Höhenlage ist häufig herausgestellt worden und trifft auch für den Südsudan zu. So finden sich die humusreichsten Standorte auf dem Aloma-Plateau, welches etwa 400-500 m höher als Yambio

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(750 m) liegt und etwa 200-300 mm Niederschlag mehr erhält (Profil Iwatoka).

1. 0 - 10 cm : Humus-Horizont (10 YR 4/ 2), grobe feste Blockabsonde­rungen mit Einzelkorngefüge.

2. 10 - 25 cm: gelbbrauner Übergangs-Hor izont (10 YR 5/3) , ver­schlämmtes und verfestigtes Einzelkorngefüge.

3. 25 - 65 cm: (5 YR 4/ 6-4/8) , frei von groben Absonderungen, poröses Feinpolyedergefüge.

4. 65 - 110 cm: (5 YR 5/ 8) 1 ohne grobe Absonderungen, Mikroaggregat-5. 110 - 170 cm: (5 YR 6/ 8) ~ Gefüge (siehe Text) .

TABELLE 2

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4,8 1,2 3,9 0,21 18,9 1 : 0,9 : 0,6 90,0 3,7 2,5 1,2 2 4,3 1,0 5,7 0,2 1 26,8 1 : 1,1 : 0,8 88,0 5,0 2,8 1,4 3 4,2 0,7 8,6 0,23 38,1 1 : 0,8 : 0,7 81,2 5,1 9,5 1,5 4 4,7 6,4 0,78 8,2 1 : 0,9 : 0,7 45,3 0,6 53,3 0,5

Profil Iwatoka (Tab. 3)

(Aloma Plateau, 30 km südlich von Yei, 1200 m).

Ein eisenreiches, stark rot gefärbtes Material (über basischem Gestein) , welches den Schutt des Hauptpediments überlagert. Die Hangneigung von etwa 8-10 % ist allerdings ungewöhnlich stark. Aus der etwa 10-jährigen Kaffee-Bepflanzung resultierte deshalb auch ei ne 10 cm mächtige Überdeckung des am Unterhang liegenden Profils mit Hangabwasch (Probe 1). Die Analysendaten (Ton- und Eisengehalte ) sowie im Dünnschliff eine Vielzahl feiner brauner Aggregate inmitten einer schwarzgrauen Grundmasse weisen dies en V organg nach.

Das Material ist zwar stark verwittert, enthä1t ab er mehr ver­witterbare Bestandteile (Feldpat, Glimmer) als Y B 14. In der Ton­fraktion treten neben Kaolinit als dominierendem Mineral noch etwa 5 % Hydrargillit auf.

1. 0 - 10 cm: Humus-Horizont (5 YR 3/2), schwammartiges Gefüge mit Neigung zu polyedrischer Absonderung.

2. 10 - 15 cm: Übergangs-Horizont (5 YR 3/3-3/ 4) von inhomogener Färbung, kompakter Lagerung und polyedrischem Gefüge.

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4. 35 - 65 cm: (2.5 YR 4/8-3/6), kompakte Lagerung mit polyedrischem Gefüge.

5. 65 - 100 cm: wie 4. (Wurzelgänge mit dunklem Füllmaterial in 4 und 5).

TABELLE 3

Raum- pH Humus AK Mittelsand Freies Fe2 0 S

gewicht (KGI) % mval ( 500-200",,) Ton im zm : Feinsand % Nichtton Ton

GIN (200-60",,) % % =13 : Schluff

(60-6",,)

YB 14 1,556 5,0 2,0 10,4 1 : 0,8 : 0,3 26,4 1,0 5,3

2 1,694 4,2 1,4 10,1 1 : 1,1 : 0,3 31,1 1,2 5,6 3 1,496 4,1 0,9 6,6 1 : 0,7 : 0,5 50,9 1,0 5,2 4 1,395 4,1 0,7 8,0 1 : 0,5 : 0,5 54,7 1,0 5,9 5 1,301 4,3 0,6 7,6 1 : 0,6 : 0,4 52,9 1,0 5,6

Iwatoka 1 1,066 5,4 9,6 33,6 1 : 0,8 : 0,5 40,3 4,3 9,4 2 1,066 5,2 6,4 1 : 1,0 : 0,7 38,7 3,0 9,4 3 1,469 4,6 2,9 19,0 1 : 0,9 : 0,7 47,4 3,0 10,3 4 1,"06 4,1 1,7 12,7 1 : 1,0 : 0,6 52,3 4,6 10,0 5 1,342 4,0 1,2 10,8 1 :1,2:0,7 59,7 5,2 10,6

3. DISKUSSION

Das morphologische und analytische Bild der beschriebenen Böden läBt mehr oder minder deutlich die Wirksamkeit einiger bodengenetischer Teilprozesse erkennen, welche hier diskutiert werden sollen.

31. Feinboden-Transport auf die Oberflächen durch Termiten

Dieser bereits eingangs erwähnte TeilprozeB - dem ein Pendent in den gemäBigten Breiten fehlt - läBt sich nur auf dem Pediment­schutt nachweisen, da er hier selektiv wirksam wird. Als Beweis sehe ich das gleichbleibende Verhältnis der drei Nichtton-Frak­tionen in Feinboden-Auflage und Schuttkörper des Profils BN -A 7 an. Dies ist bei auf der Fläche verlagertem Material nie der Fall (siehe Decklehm BN-C 4). Durch die Verteilung des zum Bau der Termiten-Hügeln verwandten Materials nach dessen Aufgabe und Verfall kommt es zu einer flächenhaften Verbreitung der Auflage. Quantitativ erscheint diesel' ProzeB allerdings nicht faBbar zu sein, denn selbst in BN-A 7 gibt es keinen Hinweis auf die Vollständig­keit der Feinboden-Auflage.

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32. Textur-Differe:nzierung und Gefüge-Veränderung

Ein Textur-Unterschied zwischen Ober- und Unterboden kann auf einer primären, durch Art und Weise der Ablagerung hervor­gerufenen Differenzierung oder einer Textur-Differenzierung im Laufe der Bodenentwicklung beruhen. Der Nachweis des einen oder anderen ist seIten eindeutig zu führen, doch sprechen folgende Argumente für eine genetische Textur-Differenzierung. Zunächst bilden tonverannte Oberböden ein allgemein verbreitetes Phä­nomen im Untersuchungs-Gebiet. Da immerhin zwei Sedimente erfaBt wurden, die unter verschiedenen Bedingungen abgelagert worden sind, scheint es sich nicht urn eine primäre Eigenschaft zu handeln. Ferner folgt aus dem oben besprochenen ProzeB des Aufwärts-Transportes von Feinmaterial durch die Tenniten, daB zumindest auf dem Schutt eine genetische Textur-Differenzierung stattgefunden hat. Denn die Feinboden-Auflage ist ja gröber als der Unterboden, während die Termiten - wenn sie schon selek­tieren - eher feineres Material transportieren (s.u.). SchlieBlich zeigen die Verhältnisse der drei Nichtton-Fraktionen im Schutt eine so gute Konstanz, daB man daraus eine primäre Homogenität des Schuttkörpers ableiten kann.

Man geht wohl nicht fehl in der Annahrne, daB einer isolierten Tonselektion während des Transportes und der Ablagerung des Schutts enge Grenzen gesetzt sind. Eine verstärkte Ton-Aus­waschung müBte nämlich unter diesen Umständen auf veränderte Mengen-FlieBgeschwindigkeits-Verhältnisse des Transport-Mediums Wasser zurückgehen, was zugleich eine weitere Sortierung der Nichtton-Fraktionen zur FoIge haben würde. Inhomogene Schutt­körper sind zwar nicht selten, ab er dann doch aufgrund ihrer variierenden VerhäItnisse zwischen den Nichtton-Fraktionen bzw. zwischen Kies und Felnboden gut zu erkennen.

Eine gröBere Inhomogenität der Mittelsand: Feinsand: Schluff­Verhältnisse zeigen dagegen die Decklehrne. Der häufige WechseI in der KorngröBen-Zusammensetzung spiegelt wahrscheinlich eine Art Schichtung wieder, deren Grenzflächen durch das Wurzelwerk einer den Auftrag ständig durchwachsenden Vegetation (Gras?) gestört wurden. Der schichtige Texturwechsel hält sich jedoch in engen Grenzen, so daB wir im Hinblick auf den V organg der Textur-Differenzierung von einem annähernd homogenen Material ausgehen können. Eine Bestätigung dieser Annahrne bietet insbe­sonde re das Profil Y B 14, in dem über eine Tiefe von 25-170 cm hinweg (Proben 3-5) der Tongehalt praktisch auf gleicher Höhe bleibt.

Was nun den Vorgang der Textur-Differenzierung selbst anbe­trifft, so erheben sich allerdings nicht geringe Zweifel darüber, ob

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eine Tonauswaschung (Lessivierung) dafür allein verantwortlich gemacht werden kann. Zunächst weichen die Textur-Profile mehr oder minder stark von dem gewohnten Bild in den Parahraunerden der gemäBigten Breiten ab; die Tonverarmungs-Horizonte sind viel flacher, die Differenz im Tongehalt zum Unterboden erheblich höher; Tonhäutchen sind in den Decklehm-Profilen und in BN-C 4 nicht, in BN-A 7 kaum zu beobachten. Areale mit regelungsdoppel­brechendem Ton finden sich dagegen in den Dünnschliffen aller Profile. Sie müssen jedoch mit Vorsicht und unter Berücksichti­gung der Gefüge-V eränderungen gedeutet werden. Das wegen seiner Tiefgründigkeit in dieser Hinsicht allein auswertbare Profil ist der Decklehm YB 14, dessen Probe 5 als C-Horizont angesehen werden kann.

Dieser Horizont besitzt ein auBergewöhnliches Gefüge, welches abgeschwächt auch in Probe 4 und noch schwächer in Iwatoka 5 zu erkennen ist (Bild 1). Die feinkörnige Grundmasse baut sich aus kleinen (100-200 I-l) unregelmäBig abgerundeten Aggregaten auf, die lose miteinander verklebt sind und deshalb ein hohlraum­reiches (Raumgewicht 1,3) Gefüge erzeugen. Regelungsdoppel­brechender Ton kleidet oder füllt einige der Poren und Täschchen aus, besonders häufig dort, wo die Feinaggregate stärker mitein­ander verkittet und verschmolzen sind und sich bereits polygonale Risse ausgebildet haben. Es fehlen jedoch gröBere, zusammenhän­gende Wurzelbahn-, Wurmgang- oder Spalten-Auskleidungen, wie man es aus den Parabraunerden gewohnt ist; solche Erscheinungen, die man ohne weiteres als Zeichen einer Lessivierung ansehen würde, sind dagegen in dem alten Pedimentschutt-Profil (BN-A 7) sowie - weniger häufig - im I watoka-Profil zu beobachten (Bild 4).

In Probe 3 (YB 14) ist die Grundmasse weitgehend homo gen dispers und bildet feinpolyedrische Absonderungen. Regelungs­doppelbrechende Porenauskleidungen und -ausfüllungen häufen sich. In den Proben 1 und 2 ist das Gefüge sehr hohlraumarm mit sich verzahnenden Mineralkörnern und einer sehr unregelmäBigen Verteilung der feinkörnigen Grundmasse.

Meines Erachtens läBt sich aus dies en Beobachtungen folgende Gefüge-Veränderung ableiten: In YB 14 - 5 dominiert noch das ursprüngliche Schüttungsgefüge, wobei offen bleibt, ob die Fein­aggregate als solche verlagert oder an Ort und Stelle, d.h. innerhalb eines stark durchwurzelten Humus-Horizontes, neugebildet wur­den. Anzeichen eines solchen Feinaggregat-Gefüges finden sich allerdings häufig in den heutigen Humus-Horizonten. In jedem Fall spricht die fehlende Zerstörung des Gefüges in den unteren

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200."u ~

Bild 1. YB 14/5 - Feinaggregat-Gefüge. Bild 2. YB 14/5 - Feinaggregat-Gefüge mit fortgeschrittener Verschmelzung

von Aggregaten. Bild 3. YB 14/3 - Hochgradige Verschmelzung von Aggregaten; Ausklei­

dungen und Ausfüllungen der Poren mit regelungsdoppel­brechendem Ton.

Bild 4. Iwatoka/5 - Homogenes (Polyeder- ) Gefüge mit tonigen Wandbe­lägen von Wurzelbahnen und Spalten.

Horizonten für einen Auftrag innerhalb einer begrenzten Periode und u.U. für ein trockeneres Klima.

Welche physikalischen oder physiko-chemischen Veränderungen immer den Ausschlag gegeben haben mögen, es beginnt - von oben nach unten fortschreitend - ein Zusammenbruch des inak­tiven Aggregat-Gefüges - und es entsteht ein aktives Polyeder­Gefüge (Probe 3). Die dazu nötige Mobilisierung des Tons zeichnet sich in Form einer Auswanderung des Tons aus den Aggregaten und einer Ausfüllung angrenzender Hohlräume ab. Die in YB 14 von unten nach oben zunehmenden kleinen regelungsdoppel-

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brechenden Auskleidungen und Ausfül1ungen sind meiner Ansicht nach hauptsächlich als Begleiterscheinungen dieser Gefüge-V er­änderung zu verstehen und nicht als Zeichen einer Lessivierung.

Gegen diese Tonverlagerung spricht ja auch das Textur-Profil von YB 14. Unter der Annahme, daB die Probe 5 als B-Strukturj C­Horizont anzusehen ist, wurde die Tonbilanz für das Profil auf-

TABELLE 4

Verlust und Gewinn von Ton in kg unter 1 m2

der Horizonte von Profil YB/4

Hor. cm kg Ton

0-10 - 809 2 10-25 -1079 3 25 -65 - 121 4 65-110 + 109

5 110-170 ± 0

gesteIlt; wegen der nur annähernden Homogenität des Profils kann den kleinen Verlust- und Gewinn-W erten in 3 und 4 keine Bedeu­tung zugemessen werden; allein der gewaltige Tonverlust der beiden oberen Horizonte sticht hervor, für den eine andere Er­klärung als die einer abwärts gerichteten Tonverlagerung gefunden werden muB. Eine oberflächliche Ausspülung - die einzige Alter­native - ist nur in Verbindung mit der oben besprochenen Ter­miten-Aktivität denkbar, und zwar in Form einer horizontalen Aus- oder Abspülung von Ton vom Termiten-Hügel bzw. während der Wiederverteilung des Bodenmaterials. Entscheidend für eine solche Textur-Differenzierung, die ohne Störung des Verhältnisses zwischen den Nichtton-Fraktionen vor sich gehen soIl, ist neben der ständigen Förderleistung der Termiten eine selektive Mobilisie­rung und Abfuhr des Tons. Die Selektion lieBe sich erklären, wenn man - nach einer Mobilisierung z.B. durch den Aufprall der Regentropfen - eine durch die dichte Vegetationdecke, die geringe Pedimentneigung und die unebene, gebrochene Oberfläche des Bodens gehemmte Wasserbewegung voraussetzt, welche zwar den dispergierten Ton, nicht aber gröbere Bestandteile abzuführen in der L~ge wäre .

. AuBerdem ist noch eine selektive Tonförderung durch die Ter­miten in Betracht zu ziehen. NYE (6, s. dort auch weitere Literatur) steIlte an Termitarien von Macrotermes nigeriensis Sjost. fest, daB zwar die Gehäuse in ihrer KorngröBen-Zusammensetzung dem Oberboden (50 cm) weitgehend entsprechen, das eigentliche Nest j edoch feinkörniger « 150 ~) ist, d.h. insbesondere bedeutend

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mehr Ton enthält. Diese Alternative müBte allerdings eine Ver­-änderung der erwähnten Fraktions-Verhältnisse zur Folge hahen.

In dem flachgründigeren Iwatoka-Profil läBt sich ein ursprüng­liches Schüttungsgefüge nur noch schwach in Prohe 5 erkennen. Vielmehr üherwiegt hier hereits ein homogenes, dicht es Fein­polyeder-Gefüge, als hahe der Zusammenhruch des Feinaggregat­Gefüges hereits den untersten Horizont erfaBt. Auch das Füll­material der his unten zu verfolgenden Wurzelgänge ist stark zu­sammengesintert. Zusätzlich hesitzt das Profil durchgehende und groBe regelungsdoppelhrechende Auskleidungen und Ausfül­lungen von Wurzelhahnen und Spalten, so daB man wahrscheinlich nicht fehl geht, wenn man die Zunahme des Tongehaltes his in den untersten Horizont zum Teil auf ei ne echte ahwärts-gerichtete Ton­verlagerung zurückführt. Beide Erscheinungen lassen sich auch in dem älteren Pedimentschutt-Profil (BN -A 7), nicht dagegen in dem jüngeren Schuttprofil heohachten. Es steht deshalh zu ver­muten, daB zu Beginn der Bodenentwicklung zunächst die hio­logisch hedingte aufwärts-gerichtete Tonverarmung die dominie­rende Rolle spielt, während die Lessivierung erst allmählich an Intensität zunimmt.

33. Verwitterung und Eisendynamik

Diese heiden Prozesse sind weitgehend vom Material her he­stimmt. Da dieses im groBen und ganzen stark vorverwittert war, ist es nicht erstaunlich, daB der in den Glazial- und Periglazial­Sedimenten so auffällige ProzeB der Tonhildung aus Glimmerzer­fall hier fehlt, hzw. nur dort nachtzuweisen ist, wo - wegen einer Herkunft aus Glimmerschiefern - ein höherer Glimmeranteil irn Suhstrat vorliegt (BN-D). Der Gehalt an verwitterharen Feld­späten erreicht im allgemeinen nicht die Höhe, die in Anhetracht der nur annähernden Hornogenität des Materials zur Beurteilung einer rnöglichen Auflösungs-Verwitterung erforderlich wäre.

Im Dünnschliff der Prohe 3 (YB 14) erscheinen eine Anza,hl gröBerer Quarze stark frakturiert, ja sogar in viele Einzelkristallite zerhrochen. Da sie nicht in diesern Zustand transportiert worden sein können, muB es sich urn einen V organg in situ handeln, zu dem jedoch noch mehr Beohachtungen zu sammeln sind.

Das Eisenoxid der Böden liegt - in den Pisolithen wie in der Grundrnasse - fa st ausschlieBlich in Forrn des freien Eisens vor. Eine Verhraunung als hodengenetischer TeilprozeB fehlt deshalh. Dagegen ist auBer der Humat-Ahscheidung auf den Pisolith-Oher­flächen eine Anreicherung von freiern Eisen irn Unterboden fest­zustellen. Die Proportionalität zur Tonanreicherung hleibt dahei

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erhalten mit Ausnahme des alten Pedirnentschutt-Profils sowie evt!. noch des Iwatoka-Profils. Ob es sich da urn eine selektive Verlagerung von Eisen oder von besonders eisenreichern Ton handelt, kann vorläufig nicht entschieden werden. lmmerhin fällt auf, daB es gerade die beiden Profile sind, in denen Tonverlagerung (Lessivierung) zur Textur-Differenzierung beigetragen hat.

Methoden

Texturanalyse

Trennung von Kies und Feinboden durch feuchte Siebung nach Dispersron mit Calgon. Feinboden: Mittels Siebverfahren und Köhn-Pipette nach Extraktion des freien Eisens und Dispersion mit Calgon.

Eisen

Freies Eisen: Extraktion nach AGUILERA und JACKSON (mit Na-Dithionit und Na-Zitrat, colorimetrische Bestimmung mit a, a'-Dipyridyl). Gesamt-Eisen: Soda-AufschluB.

Humus

C durch trockene Verbrennung in einem Wösthoff-Gasanalysen-Gerät; N nach Kjeldahl; beides an wurzelfreiem Feinboden. Farbangaben nach Munsell soil color charts.

Für die Durchführung der mineraloptischen Bestimmungen danke ich Herrn Dr. E. Kalk. Die Dünnschliffe wurden dankenswerter Weise von Herrn Dr. Schmidt-Lorenz, Bun­desanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Reinbek, angefertigt.

LITERATUR

[1] HEINZELIN, J. de: Observations sur la genèse des nappes de gravats dans les sols tropicaux. Publ. INEAC, série scientif. 64 (1955).

[2] HEINZELIN, J. de: Sols, paléosols et désertifications anciennes dans Ie secteur nord-oriental du Bassin du Congo. Publ. INEAC, Bruxelles (1952).

[3] FÖLSTER, H.: Morphogenese der südsudanesischen Pediplane. Zeitschrift f. Geomorphologie, N.F. Bd. 8, 393-423 (1964).

[4] FÖLSTER, H.: Gesteinszersatz, Strukturfleckung und Pisolithisierung in Böden der südsudanesischen Pediplane. Bericht 1964 (unveröffentlicht).

[5] NYE, P. : Some soil-forming process in the humid tropics: 1. A field study of a catena in the West African forest. J. Soil Sci. 5, 7-21 (1954).

[6] NYE, P. : Some soil-forming process in the humid tropics: Il. The action of the soi! fauna. J . ..soil Sci. 6, 73-83 (1955).

[7] PASSARGE, S.: Die Kalahari. Berlin (1904). [8] RUHE, R. V.: Landscape evolution in the High lturi, Belgian Congo. . Publ. INEAC, série scientif. 66 (1956).

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I L

Zusammenfassung

Die Pedimente der südsudanesischen Pediplane zei gen eine typische Über­deckung durch flachgründige Schutt- und Lehmdecken. Die Stratigraphie dieser Decken wird beschrieben, Herkunft und Ablagerungsmechanismus diskutiert. Der Pedimentschutt muJ3 als Ausräumungsrückstand betrachtet werden, der während der Pedimentation abgelagert wurde. Die Lehmdecken dagegen werden teils als Produkt einer jüngeren flächenhaften Verlagerung und teils als ein durch Termiten zu Tage gefördertes Material (Bodenhorizont) angesehen.

An Hand einiger typischer Profile wird die Wirksamkeit bodengenetischer Prozesse auf Pedimentschutt und Decklehm aufgezeigt. Auf dem stark vor­verwitterten Material findet sich keine Verbraunung, kaum Verwitterung und Tonbildung aus Glimmern, dagegen Verlagerung von Eisen in gebundener (Ton) oder ungebundener Form. An der Texturdifferenzierung beteiligt sich neben vertikaler Tonverlagerung auch eine oberflächliche Tonabspülung, welche durch die ständige Materialförderung durch die Termiten ermöglicht wird. Das Mikro-Aggregat-Gefüge der Decklehme wird in ein Polyeder­Gefüge überführt.

THE PEDISEDIMENTS OF THE SOUTHERN SUDANESE PEDIPLANE ORIGIN AND SOIL FORMATION

Summary

The pediments of the Southern Sudanese pediplane are covered by shallow gravel and loam deposits. The stratigraphy of these covers is described, their origin and deposition process discussed. The pediment gravel is to he considered as a degradation residue deposited during pedimentation. The loam covers are partly considered as products of a younger surface erosion and partly as a pedogenetic horizon built by termites which carry material to the surface.

Some characteristic profiles have been selected to show the efficiency of pedogenetic processes. Liberation of iron, weathering, and clay formation from mica play an unimportant role in this highly preweathered mate rial. Leaching of iron to the subsoil takes place either in free form or attached to clay. Textural differentiation results from two processes, vertical clay migra­tion and horizontal wash-off of clay on the surface. The latter process is supported by the termites which rejuvenate the surface soil. The original micro-aggregate structure of the loam deposits changes into a polyhedral one.

DE PEDISEDIMENTEN VAN DE ZUID-SOEDANESE PEDIPLANE

OORSPRONG EN BODEMVORMING

Samenvatting

De pedisedimenten van de Zuid-Soedanese pediplane zijn bedekt met dunne grint- en leemlagen. De stratigrafie van deze deklagen wordt beschreven; ook hun oorsprong en sedimentatiemechanisme worden behandeld. Het pedi-

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mentgrint moet als een erosieresidu aangezien worden, dat tijdens de sedi­mentatie afgezet werd. De leemdekken daarentegen worden beschouwd ten dele als een produkt van een recentere oppervlakte-erosie en ten dele als een materiaal (bodemhorizont) dat door de termieten uit de ondergrond naar de oppervlakte werd gebracht.

De werking van bodemgenetische processen op sedimentgrint en op dek­leem wordt geïllustreerd aan de hand van enkele typische profielen. In dit reeds sterk verweerd materiaal vinden geen verbruining (vrijkomen van ijzer), verwering van mineralen en kleivorming uit glimmers plaats; daaren­tegen is er veel uitspoeling naar de ondergrond van ijzer in gebonden (aan klei) en vrije vorm. De textuurdifferentiatie wordt veroorzaakt door een vertikale kleiverplaatsing en ook door een oppervlakkig kleitransport, dat mogelijk gemaakt wordt door de werking van de termieten, die steeds vers materiaal aan de oppervlakte brengen. De microaggregaat-strucktuur van de deklemen verandert in een polyedrische struktuur.

LES PEDISEDIMENTS DE LA PEDIPLANE DU SOUDAN MERIDIONAL ORIGINE ET PEDOGENESE

Résumé

Les pédiments de la pédiplane du Soudan méridional sont couverts d'une mince couche de sédiments constitués de gravier et de limon. L'auteur décrit la stratigraphie de ces couvertures et discute leur origine et leur mécanisme de sédimentation. n faut considérer Ie sédiment graveleux comme étant un résidu d'érosion déposé pendant la pédimentation. Par contre, les couvertures de limon sont considérées comme étant en partie des produits d'une érosion superficielle plus récente et en partie comme un horizon pédogénétique de matériaux ramenés à la surface par les termites.

L'auteur démontre l'intensité des processus pédogénétiques dans Ie gravier et Ie limon de couverture à l'aide de quelques profils typiques. La libération du fer, l'altération des minéraux et la formation d'argile à partir des micas, jouent un role peu important dans ces matériaux si fortement préaltérés. Le fer est transporté vers Ie sous-sol en forme libre ou lié à l'argile. La diffé­renciation texturale dépend de deux processus : migration verticale d'argile et entraînement horizontal d'argile en surface. Ce dernier processus est rendu possible par l'activité des termites qui rajeunissent Ie sol en surface. La struc­ture en microagrégats des limons de couverture se transforme en une structure polyédrique.

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PEDOLOGIE, XIV,1, S. 85-103, 1 Abb. Gent, 1964.

SPEZIELLE BODENBILDUNGEN JUGOSLAWIENS

Gj. JANEKOVIC

Vom bodenkundlichen Standpunkte sind für J ugoslawien beson­ders zwei geographische Zonen charakteristisch : die erste mit dem Komplex der mannorierten Pseudogleye auf quartären Sedi­menten, und die zweite, in welcher sich der Komplex Terrae calcis, insbesondere Terra rossa auf mesozoischen Kalksteinen und Dolo­miten des jugoslawischen Karstgebietes befindet. Ihrer Verbrei­tung nach sind diese zwei Zonen die gröBten bodengeographischen Zonen Jugoslawiens, und ihre gemeinsame Oberfläche beträgt über die Hälfte der gesamten Oberfläche des Landes. Lange Diskus­sionen mit verschiedenen interessanten Meinungen, die über die Genese dieser Bodenformen geführt wurden, zeigen, daB wir hier ein spezielles, jedoch nicht das einzige Problem der jugoslawischen Bodenkunde vor uns haben.

1. PSEUDOGLEYE

Im weiten peripannonischen Gebiete Jugoslawiens, auf groBen Flächen von N ord- und N ordost-Kroatien sowie N ord-Bosnien sehen wir auf den Ackerflächen charakteristische ausgebleichte Böden, deren Farbe nach den Munsell Soil Color Charts (1954) von lichtgrau (2.5 Y 7.5/ 2) bis graubraun (2.5 Y 5.5/ 2) variiert. Diese Böden sind nährstoffarm und sauer; sie besitzen eine unstabile Struktur, neigen zur Dichtlagerung, leiden an Staunässe und zeigen mehr oder weniger ausgeprägte Symptome einer Pseudovergleyung.

Das Ausgangsmaterial dieser Böden ist der sogenannte Dilu­viallehm, der in der Literatur auch unter den Namen Decklehm, Hanglehm und Quartärlehm bekannt ist. Diese karbonatfreien, basenarmen und sauren Sedimente wurden vor etwa 60 Jahren,

Prof. Ing. Gjuro JANEKOVIC. Universität Zagreb, Hochschule fitr Landwirtschaft - Osijek/Jugoslawien.

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bei den ersten geologisch-kartographischen Aufnahmen von GoRJANOVIC-KRAMBERGER (in Kraotien) und F. KATZER (in Bos­nien) als fluviatile Lehme, nähmlich Auelehme von diluvialem Alter angesehen. Diese Meinung blieb in weite~ Fachkreisen bis heute bestehen. Die M.ächtigkeit der Diluviallehmdecke varüert sehr, jedoch kann man aus Profilen, die in den zahlreichen Ziegel­werken leicht zu beobachten sind, schlieBen, daB Schichten von 10 m Dicke keine Seltenheit sind.

Die Diluviallehmdecken sind im Durchschnitt dünner als die LöBdecken, die z.B. in Srijem (Umgebung von Vukovar) am Donauufer eine Höhe von 20-25 m erreichen. Das Profil eines typisch en Diluviallehms macht auf den ersten Blick den Eindruck einer homogen pseudovergleyten Wand bzw. einer einheitlich marmorierten Lehmdecke. Es ist charakteristisch, daB man in diesen Profilen keine Spuren von CaCOg findet.

Nördlich, in der Richtung der pannonischen LöBtafel, geht die Marmorierung des Diluviallehms und die Tagwasservergleyung des an ihn gebundenen rezenten Bodens allmählich zurück, und das Gefüge wird löBähnlich. Im Südwesten des peripannonischen Ge­bietes verschwindet die Diluviallehmdecke am Rande der dort beginnend en Gebirgslandschaft.

Die klimatologischen Verhältnisse dieses Gebietes werden unge­fähr durch folgende Angaben charakterisiert:

Temperatur- Jahres- Regenfaktor mittel in oe niederschl.

Januar Juli Jahr mm (n.R.Lang)

Cakovec -1,0 21,4 10,4 947 91 Zagreb 0,6 21,5 11,4 900 79 Bjelovar -0,8 21,0 10,7 916 85 SI. Pozega -0,7 20,7 10,2 772 76 Bos. Gradiska -0,2 22,8 11 ,6 960 83 Tuzla -1,1 20,5 10,4 934 90

Nach H. ZAKOSEK (1960) kann man die klimatische Durchfeuch­tung des Bodens als « mäBig » bezeichnen.

In der Würm-Eiszeit herrschte nach WOLDSTEDT (1954) östlich von den Alpen im nördlichen Balkan ein kontinentales Dauerfrost­boden-W aldklima, und zwischen den höchsten Gebieten der Dina­riden und dem pannonischen Becken die folgende Anordnung der klimatischen Zonen: Frostschutt-Tundra, Strauch- und Wald­Tundra, LöB-Waldsteppe, LöB-Steppe. Dieses ganze Gebiet liegt nördlich der Südgrenze des Dauerfrostbodens, die H. POSER für diesen Teil Europas angegeben hat. AuBer der durch die geogra-

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phische Lage mehr ausgeprägten Kontinentalität des Klimas und dem dadurch bedingten wärmeren Sommer und kälteren Winter, sollte man die Tatsache nicht vergessen, daB die höchsten Gipfel der Dinariden unter Eis standen, was bestimmt auch einen Ein­fluB auf das Klima des untersuchten Gebietes haben muBte(*).

Der Bodentyp, der für dieses Gebiet charakteristisch ist, hat im allgemeinen folgende Profilmerkmale (Abb. 1).

I. Etwa 5 - 2 cm Waldstreu.

I. Etwa 2 - 0 cm Insekten- und Pilzmoder.

11. Etwa 0 - 10 cm Humoser bis schwach humoser schluffiger Lehm mit schwacher Krfunel­struktur, locker, gut durchlässig. Sickerzeit für 1 1 Wasser durch 100 cm2

Fläche (etwa modif. Burgersche Methode) etwa 1 Minute. Wenige, runde, harte, stecknadelkopfgro.Be Fe-Mn-Konkretionen. Farbe lufttrocken grau­braun (2.5 Y 5.5/2), feucht olivbraun (2.5 Y 4/4). Stark durchwurzelt.

In. Etwa 10 - 30 cm Schluffiger Lehm mit sehr schwacher Krümelstruktur. Farbe lufttrocken licht­grau (2.5 Y 7.5/2), feucht licht-olivbraun (2.5 Y 5.5/4). Locker, gut durch­lässig. Sickerzeit für 1 1 Wasser/100 cm2 etwa 5 Min. Wenige, runde, harte, stecknadelkopfgro.Be Fe-Mn-Konkretionen. Daneben überwiegen einzelne rostfarbige bis braunschwarze weiche Konkretionen, die sich beim Schneiden des Bodens strichartig verschmieren. Ihre Grö.Be liegt zwischen Stecknadel­kopf- bis Erbsengrö.Be, ihre Menge wird grö.Ber im unteren Teil des Hori­zontes (lII.2). Die sonst gute Durchwurzelung nimmt nach unten im Hori­zont rasch ab.

IV. Etwa 30 - 90 cm Dicht gelagerter toniger Lehm, sehr schwach durchlässig. Sickerzeit für 1 I Wasser/lOO cm2 Fläche im oberen Teil des Horizontes (Staunässesohle) weit über 2 Stunden. Tiefer unten sind die Sickerzeiten erheblich länger. Auf den ersten Blick macht der Horizont den Eindruck einer bräunlich-gelben bis gelblich-braunen, von bräunlich-grauen und lichtgrauen Streifen, Adern und Flecken durchsetzten, einheitlich marmorierten Wand. Bei genauerem Be­trachten sieht man, dass die bleichen Adem eine ausgeprägte Tendenz zur vertik alen Ausbreitung zeigen, dass sie sich oben mit trichterförmigen Aus­weitungen mit dem darüberliegenden lichtgrauen Horizont verbinden, und da.B sie im unteren Teile des Horizontes (IV.3) in schlierenförmige Gebilde übergehen. Dunklere Taschen und Zungen, die zwischen lichten Adem und Streifen liegen, enthalten zahlreiche Fe-Mn-Punktkonkretionen. In Adem, Streifen und fahlen Flecken kommen in der Regel keine Konkretionen vor, ihre Erscheinung ist auf dunklere Horizontteile konzentriert. Im horizontale~ Anschnitt des marmorierten Horizontes (IV.2) sieht man das sehr charak­teristische polygonale Netz der Marmorierung. In den inneren, dunkleren und verdichteten Bodenpartien (Polygonen) sind zahlreiche Fe-Mn-Punkt-

(*) Eine Darstellung über die Vereisung im Bosnisch-Herzegowinischen Ge­birge, mit einer Übersicht der jugoslawischen Literaturquellen gibt R. von KLEBELSBERG, im Handbuch der Gletscherkunde und Glazialgeologie, 1949, S. 731-733.

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11.

111.1

111.2

IV.l

IV.2

IV.3

V.

VI.

Abb. 1 (stark schematisiert)

Das Profil des marmor:erten Pseudogleys, charakterisiert

durch emen ausgeprägten Unterhorizont aus Fe-Mn­

Konkretionen.

Der marmorierte Horizont (IV.) = Reste des fos­silen Tundra - Na13bodens aus der Zeit der max. Vereisung des W ürm.

Der Fe-Mn-Konkretionshorizont (V.)= Reste eines stark entwickelten Pseudogleys aus der letzten Warmzeit vor der max. Vereisung des Würm.

Die tieferen Horizonte (VI.-VII.) sind analoge, z.T. solifluidal gestörte, ältere, fossile Formen.

konkretionen zur erkennen. Die Bodenfarbe der dunkleren Polygone ist luft­trocken bräunlich-gelb (10 YR 6/8), feucht gelblich-braun (10 YR 5/8). Die Bodenfarbe der lichten Adern ist lufttrocken lichtgrau (2.5 Y 7.5/2), feucht bräunlich-grau (2.5 Y 5.5/2). Der Boden in den bleichen Adern und besonders in den vertikalen Streifen ist relativ locker. Die dunkleren Horizontteile sind dagegen ausgesprochen dicht gelagert und im trockenen Zustand fast stein­hart. Deswegen sind nur die bleichen Adern des marmorierten Horizontes durchwurzelt. Beim Schneiden der Profilwand sondern sich gro.l3e, säulen­förmige Stücke ab. Charakteristisch ist eine gro.l3e Menge der harten Kon­kretionen (Erbsen- bis Haselnu.l3grö.l3e) im ober en Drittel des marmorierten Horizontes, der eigentlich den obersten, ziemlich schwach ausgeprägten Kon­kretionshorizont (etwa 20 cm dick) darstellt (IV.1).

V. Etwa 90 - 110 cm

Konkretionshorizont. Sehr starke Konzentration von rundlichen, harten und halbharten Fe-Mn-Konkretionen von Erbsen- bis Haselnu.l3grë.Be, weiterhin von polyedrischen Bodenaggregaten, die mit stahlblauen, braunschwarzen und schwarzen Fe-Manganabsätzen überzogen sind. Zwischen den Konkre­tionen ist eine braune bis gelblich-rote, fleckige Masse, die mit braunen Tonab­sätzen vermengt ist. Genauer betrachtend, sind folgende Farben charak­teristisch: schwarze Absätze (lufttrocken 10 YR 2/1, feucht 2.5 Y 2/0); c Rost­flecke» lufttrocken intensiv braun (7.5 YR 5/6), feucht gelblich-rot (5 YR 4/6); lichtere Flecken lufttrocken bräunlich-gelb (10 YR 6/8,) feucht intensiv braun (7.5 YR 5/8); Tonabsät!.e lufttrocken braun (10 YR 4.5/3), feucht dunkelbraun (10 YR 3.5/3). Alles ist durcheinander vermengt und macht den Eindruck eines gebrodelten und ausgetrockneten Breis.

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VI. Etwa 110 cm

Dicht gelagerter tonigel' Lehm, mit fahlgrauen Streifen von schlierenförmiger Anordnung durchquert. Die dazwischen liegende bräunlich-gelbe (feucht: gelblich-braune) Masse enthält Fe-Mn-Punktkonkretionen.

VII. Neben dem 1 munter der Oberfläche auftretenden und oben beschriebenen Konkretionshorizont (V.) kommt bei gewissen Profilen noch ein zweiter, viel stärker ausgeprägter Konkretionshorizont VOl'. Im ganzen Bodenprofil ist keine SPUl' von CaCOa-Konkretionen zu fin den.

Es ist naheliegend, daB im Gebiete der Diluviallehme auch eine ganze Reihe von Varietäten zu finden ist, wie z.B. Formen mit verschiedener Tiefe des charakteristischen Konkretionshorizontes, Formen ohne Konkretionshorizont, FOl"men mit stark ausgeprägtem marmoriertem Horizont oder auch ohne denselben. J edoch ver­langt das Thema, welches hier behandelt wird, daB wir als Grund­lage für unsere Untersuchungen jene Bodenform auswählen, die alle oben beschriebenen Eigenschaften besitzt, die wir noch bis vor kurzem als typisch für den rezenten, klimazonalen ProzeB der Bodengenese dieses Gebietes betrachtet haben.

In einem Teile der bodenkundlichen Literatur wurden solche und ähnliche Böden in den letzten 60 J ahren als Podsole systematisiert.

K. GLINKA (1914) hat morphologisch ähnliche Böden aus dem Bezirk Luga, Gouvernement Petersburg, weiterhin aus dem Bezirk Smolensk beschrieben und sie als « tonige Podsole » systematisiert. Er unterscheidet bei « podsoligen Bodenarten» Formen, die durch « Ortsteinbildungen» gekennzeichnet werden, und andere, bei welchen die « Ortsteinbildungen» fehlen. Bei den Formen mit « Ortsteinbildungen» unterscheidet GLINKA sandige Podsole mit Ortsteinbänken und tonige Podsole mit abgerundeten « Ortstein­konkretionen », die einen Durchmesser bis 10 mm haben. SchlieB­lich gibt er an, daB Ortsteinbildungen oft auch bei echten Pod­solen, d.h. solchen mit einem völlig ausgebleichten A 2-Horizont, fehlen.

J. PELISEK (1957) systematisiert morphologisch ähnliche Böden(*) als «stark vergleyten Podsol aus Staublehm» und « vergleyten Podsol aus Staublehm ».

Eine solche Systematisierung war das Resultat einer weiten Auf­fassung vom PodsolierungsprozeB, unter welchem man Bodenent­basung, Bodenversauerung, Tonauswaschung, Aufspaltung des Tonkomplexes und vertikale Verlagerung der Sesquioxyde durch Einwirkung von Sauerhumus verstanden hat. Als eine wesentliche morphologische Charakteristik der Podsolierung nahm man die

(*) Bild auf S. 311 und 312 sowie Farbaufnahme auf S. 3 der Farbtafeln.

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Ausbleichung des oberen Bodenhorizontes an. Auch in Jugoslawien wurde noch bis vor kurzer Zeit auf diese Weise der ProzeB der Podsolierung erklärt, und nach solchen Anschauungen die Hori­zonte des heschriebenen Profils mit AI-A2-BI-B2-C bezeichnet. B2

ist ein an harten Konkretionen reicher Horizont, der unterhalb des marmorierten B1-Horizontes liegt. Die Bildung dieser Horizonte wurde bisher als ein rezenter ProzeB betrachtet, der sich beson­ders intensiv unter Waldgemeinschaften abspielte, deren Wurzeln reich an Gerbsäuren sind (Querceto-Carpinetum und Querceto­Castanietum) .

M. Cmlc (1956) hat in seiner Dissertation im J ahre 1954 be­merkt, daB die Podsolböden in Serbien unter ganz anderen Be­dingungen als die weiter nördlich vorkommenden Podsole gebild et werden, wodurch auch der Mechanismus ihrer Bildung bedeutend verschieden sei. Auf Grund dieser Beobachtungen unterscheidet CIRIC zwei Podsolierungstypen, den südlichen und den nördlichen. Die Podsole in Serbien gehören zu den « südlichen Podsolen ».

Der genannte Autor hat eine Ahnlichkeit zwischen der serbis:::hen Podsolen und den « gleyartigen Böden» von E. MÜCKENHAUSEN (1950) hervorgehoben.

V. NEUGEBAUER (1958) hat auf dem 1. Kongress der Jugosla­wischen Bodenkundlichen Gesellschaft (Portoroz, September 1955) mitgeteilt, daB « bis heute in Kroatien der Pseudogley von den Böden der Podsolklasse nicht unterschieden wurde ». Nach V. NEUGEBAUER gehören die Böden des kroatischen Flachlandes zur Klasse der Pseudogleye, und zwar hauptsächlich zum Subtypus des « marmorierten Pseudogleyes» nach W. LAATSCH.

I. V. T JURIN hat im Oktober 1958 auf der Internationalen Kon­ferenz für die Bodenklassifikation der süd- und osteuropäischen Länder in Zagreb für unsere « tonig-lehmigen Podsole » die Benen­nung « Südpodsol » oder « Para podsol » vorgeschlagen.

Auf der neuen Bodenkarte J ugoslawiens ist das Gebiet, das hier in Frage steht, als die Zone der « Parapodsole» (Pseudogleye) und « parapodsoliger Böden» (sol lessivé) bezeichnet.

Nach J. FINK (1958, 1959) sind die sogenannten Decklehme, welche nach seiner Beschreibung sowie auch nach der Beschrei­bung und Analysen von L. JAKLITSCH (1:959) unseren Diluvial­lehmen entsprechen, äolische Sedimente, also Staublehme, und nicht fluviatile Sedimente, nämlich Auelehme, wie man es bisher behauptet hat. Die Vergleyung der Decklehme ist nach J. FINK (1959, S. 10) « primär» bei der Sedimentation entstanden, d.h. in situ, und da es sich urn eine äolische Sedimentation handelte, waren es somit die Phänomene der Tagwasservergleyung. J. FINK hat in den Decklehmen fossile Pseudogleye festgestellt. Ihre Er-

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scheinung bestätigt unter anderem die Meinung, daB es sich hier urn äolische Bildungen handelt. Die Terrassendeckschichten am südöstlichen Alpenra-nd zeigen nach J. FINK (1956, 1958, 1959) eine klimatische Zonengliederung, die von der trockenen über die feuchte LöBlandschaft bis in die Region der Decklehme reicht.

Problemstellung

Ein Vergleich zwischen dem oben beschriebenen Boden und den allgemein bekannten Beschreibungen des « marmorierlen Bodens» bzw. des Pseudogleys, die in den letzten J ahren W. LAATSCH (1938, 1944, 1957), W. L. KUBIËNA (1953), E. MÜCKENHAUSEN (1950, 1957) sowie F. SCHEFFER & P. SCHACHTSCHABEL (1956) gegeben haben, läBt erkennen, daB unser Boden als ein typischer, marmorierler Pseudogley zu systematisieren ist. Doch gibt diese Einstufung noch nicht ohne weiteres eine Antwort auf die Frage über die Bildungs­bedingungen und die Eigenschaften dieses Bodens. Die Bodenver­dichtung und der Tagwasserstau (Staunässe) und die dadurch bedingte Pseudovergleyung können an verschiedene Entwicklungs­bedingungen gebunden sein, wobei das Ausgangsmaterial eine be­sonders wichtige Rolle spielt (E. MÜCKENHAUSEN 1950, 1958, kürz­lich ausführlich darüber H. ZAKOSEK 1960). Auch der marmorierte Horizont kann fossil sein (K. BRUNNACKER 1954, E. MÜCKENHAUSEN 1954, 1958). Auf die Möglichkeit daB solche fossilen Pseudogleye bzw. schweren fossilen Böden die Staunässe und Pseudovergleyung in den rezenten Böden verursachen, wenn sie dicht unter der heutigen Oberfläche liegen, haben E. MÜCKENHAUSEN (1954) und K. BRUNNACKER (1954) hingewiesen. Das Pseudogleyprofil ist nach E. MÜCKENHAUSEN (1958) oft auch durch ä1tere Wassereinwir­kungen geprägt worden, z.B. in der spätglazialen Tundrazeit. Des­wegen stehen oft die Morphologie des Pseudogleyprofiles und seine Eigenschaften nicht im Einklang.

Für die systematische Einteilung unserer Pseudogleye würde also ein Vergleich mit den mitteleuropäischen Profilen nicht ge­nügen; man muB sie mit entsprechenden Untersuchungen über die örtlichen Bedingungen ihrer Entwicklung unterbauen.

Die Frage, ob die Profilmerkmale und die Eigenschaften dieses charakteristischen Bodentyps in unserem peripannonischen Gebiete das Resultat eines Prozesses ist, der sich noch unter den gegebenen Bedingungen des heutigen Klimas abspielt, oder ob hier eine Bodenform vorliegt, deren Morphologie und deren wesentliche Eigenschaften in keinem genetischen Einklang mit den heutigen klimatischen Verhältnissen stehen, sondern gröBtenteils eine Bil­dung der geologischen Vergangenheit darstellen, ist ohne Zweifel von gröBter praktischer Bedeutung.

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Eigene Untersuchungen

Das p~aktische Problem der Melioration groBer Flächen von Pseudogleyen in Nord-Bosnien veranlaBte den Verfasser, die Genese dieser Böden besonders zu studieren. Dabei waren Diskus­sionen und Exkursionen mit deutschen und österreichischen Bodenkundlern in Deutschland und J ugoslawien von groBem Wert (H. ARENS, J. FINK, W. KERPEN, H. MERBITZ, H. MERTENS, E. MÜCKENHAUSEN, F. VOGEL, H. ZAKOSEK 1955/ 62). Der Vergleich der Pseudogleye in verschiedenen Räumen Europas hat die Deu­tung ihrer Genese erleichtert. Nicht nur in diesem Falle, sondern stets wird die Erforschung der Bodengenese durch das Zusammen­tragen der Erfahrungen aus verschiedenen Gebieten stark ge­fördert.

Nun sollen die Ergebnisse eigen er Untersuchungen über die Genese und das Alter der Pseudogleye im peripannonischen Gebiet J ugoslawiens mitgeteilt werden.

Profil Krizevci (Ziegelwerk, 135 m über NN)

Unter einer schwach entwickelten Parabraunerde an der Ober­fläche kommt in einer Tiefe von etwa 1,5 m ein Horizont mit löBähnlichem Gefüge und plattiger Struktur innerhalb der Prismenkörper und mit Tongelen in den vertikalen Spalten zwischen den Prismenkörpern vor. Dieser Horizont ist etwa 1,5 m dick. Etwas tiefer, zwischen 320 - 370 cm folgt ein Übergangs­horizont mit Fe-Mn- und Reduktionsflecken, in welchem mit der Tiefe die Menge der Fe-Mn-Konkretionen steigt. Bei 370 - 430 cm folgt ein Horizont mit sehr stark ausgeprägten Zeichen der Pseudovergleyung, ganz fleckig und mit vielen Fe-Mn-Konkre­tionen, die eine GröBe bis 3 cm im Durchmesser haben. In der Tiefe von 5-7 m folgt ein älterer Horizont mit lössähnlichem Ge­füge und stark ausgeprägter plattiger Struktur ,innerhalb der Prismenkörper sowie auch starken Tonbelägen in den vertikalen Spalten. In diesem Horizont sind alte, vertikale Kanäle der Regen­würmer mit Tonbelägen zu finden, die im oberen Teile des Hori­zontes fehlen. In 7 m Tiefe verschwindet der löBoide Horizont und geht in einen Horizont mit immer mehr erkennbaren Zeichen gröBerer Durchfeuchtung über; weiterhin folgt ein Horizont mit Fe-Mn-Konkretionen in 830 - 890 cm Tiefe. Unter diesem schlieBt sich ein 1 m dicker Konkretions-Horizont mit Tonbelägen und bis einige cm groBen Tonlinsen an; schwarz und stahlblau gefärbte Fe-Mn-Absätze befinden sich auf den Kluftwänden und auf den Bodenaggregaten.

Das Profil zeigt eine sukzessive, äolische Ablagerung des kalk-

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freien Staubes auf einer trockenen Landoberfläche und verschie­dene bodenbildende Prozesse, die sich in situ sukzessiv in den ein­zelnen Perioden des schwankenden Klimas im jüngeren Pleistozän abgespielt haben. Im ganzen Profil sind keine Spuren von CaCOa zu finden; es müBte in tieferen Horizonten vorliegen, wenn der primäre äolische Staub CaCOa enthalten hätte, wie dies z.B. bei « verlehmten» Horizonten in klassischen LöBprofilen der Fall ist.

Bei neueren Untersuchungen vor etwa einem Monat hat der Verfasser festgestellt, daB der erste Konkretionshorizont kryo­turbat verändert und mit dem tieferen Horizont vermengt ist. Im Ziegelwerk Krizevci lIl. (Guscerovac) hat der Verfasser im gleich alten, oberen Konkretionshorizont, der hier in 3 m Tiefe unter einem jüngeren, kalkfreien LöB liegt, auch solche Formen fest­gestellt, die für starke Frosteinwirkungen sprechen, nämlich Frost­spalten, die vertikal bis zu einem halben Meter unter den Kon­kretionshorizont reichen, und die sich im horizontalen Bodenschnitt als polygonales Netz der Marmorierung zeigen. In Anbetracht der geographischen Breite sowie der Tatsache, daB diese Schichten unter einer 3 - 4 m dicken Decke des jüngeren LöBes liegen, glaube ich, daB man diese periglazialen Erscheinungen mit der groBen Vereisung im Pleistozän, d.h. der maximalen Vereisung im Würm, und nicht mit der jüngeren Tundrazeit (== jüngerer Dryas) datieren sollte. Dementsprechend ist der Konkretionshori­zont älter als die letzte maximale Vereisung im Pleistozän, in welcher die charakteristische Marmorierung und ihr polygonales Netz geformt wurden. Diese Angaben dürften ein interessanter Beitrag zur Diskussion über die Frage sein, ob das polygonale Netz des marmorierten Horizontes im sogenannten Tundra-Nass­boden eine periglaziale Erscheinung ist sowie auch zur Diskussion über die Frage des Alters des oberen Konkretionshorizontes.

Profil Cazma (150 m über NN)

Die Situation im Profil Cazma ist analog jener im Profil Krizevci. Sie unterscheidet sich nur durch die verminclerte Dicke der ein­zelnen Schichten, was anscheinend mit dem ProzeB des Bodenab­trages (Solifluktion und Erosion) verbunden ist.

Solche Profile, wie Krizevci und Cazma, finden wir im ganzen, 150 km langen Streifen des peripannonischen Gebietes zwischen Krizevci und Nasice (westlich von Osijek).

Profil Kulasi (160 m über NN)

Während das Profil Krizevci für die Lösung der Frage der Ent­stehung der Sedimente, die wir früher für fluviatile Sedimente

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usw. gehalten haben, interessant ist und auBerdem äolische Sedi­mente mit halbfeuchter Fazies charakterisiert, ist das Profil Kulasi für die feuchteste Zone der äolischen Sedimentation charak­teristisch. Es liegt hier ein typischer, marmorierter Pseudogley vor, in dem Artefakte eingelagert sind. Im Detail zeigt das Profil : - Unter 100 cm Tiefe eine durch Solifluktion gestörte Marmorie­rung eines tieferen, kaltzeitlichen Tundra-Nassbodens. - Von 100 - 85 cm Reste des stark entwickelten Pseudogleys aus der letzten Warmzeit vor der max. Vereisung des Würm. - Urn 85 - 25 cm Reste des fossilen Tundra-Nassbodens aus der Zeit der maximalen Vereisung des Würm. - In 75 - 60 cm befinden sich die FundsteIlen der Artefakte, die nach Gj. BASLER (1:960) dem Aurignacien im breiten Sinne mit betontem Gravettien-Charakter und einer Beimischung des Szeletien angehören. Sehr wahrscheinlich entspricht der Fundort der Artefakte im Profil nicht ihrer primären Lagerung; es ist möglich, daB sie durch Auffrieren nach oben verlagert wurden. - Zwischen 70 - 25 cm sind in der rechten Ecke des Profils Boden-Taschen und Boden-Zungen zu sehen, welche die Folgen ehemaliger kryoturbater Bodenbewegungen (Brodelbewegungen) im Tundra-N aBboden sind. - 25 cm unter der Bodenfläche befinden sich an einer Stelle die Reste von bronzezeitlichen Funden. - Die obersten 25 cm des Profils sind rezent; hier zeigt sich eine schwach ausgeprägte Pseudovergleyung.

Im horizontalen Bodenschnitt durch den marmorierten Horizont sieht man ein charakteristisches, polygonales N etz. Die Fe-Mn­Punktkonkretionen sind im Inneren der nicht gebleichten und ver­dichteten Bodenpartien konzentriert. Die Wurzeln gegenwärtiger Vegetation ziehen sich durch leichter durchlässige Teile der alten ausgebleichten Frostspalten des Tundra-NaBbodens.

Die Bodenfarbe der dunkleren Polygone ist: lufttrocken bräunlich-gelb (10 YR 6/ 8), feucht gelblich-braun (10 YR 5/ 8).

Die Bodenfarbe der lichten Adern ist : lufttrocken lichtgrau (2.5 Y 7.5/ 2), feucht graubraun (2.5 Y 5.5/ 2).

Die Artefakte, die im Profil eingelagert sind, gehören zu einer Kulturphase, die ä1ter als die maximale Vereisung des Würm ist, und nach Gj. BASLER (1960) sehr wahrscheinlich in die letzte Warmzeit des Pleistozäns gehört. GemäB dieser archäologïschen Zeitmarke ist der marmorierte Horizont jünger als die Artefakte.

Profil Lupljanica (300 m über NN)

Das Profil Lupljanica ist im Rahmen dieser Betrachtungen aus

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zweierlei Gründen sehr interessant: erstens wegen seiner Lokalität und zweitens wegen seiner archäologischen Kulturschichten. Lupl­janica ist der höchste Hügel in der weiten Umgebung und die Lokalität spricht dafür, daB die Schichten, die jenen im Profil Kulasi entsprechen, äolisch und nicht fluviatil sedimentiert wurden. Zweitens befinden sich in diesem Profil Kulturschichten aus dem jüngeren Neolithikum (Baden) und älterem Neolithikum (Bestim­mung von Z. MARIC, Landesmuseum in Sarajevo) sowie auch die Kultur des jüngeren Paläolithikums des gleichen Alters wie in Kulasi (Bestimmung von Gj. BASLER, Landesmuseum in Sarajevo), die wieder vom charakteristischen «Leithorizont» der Fe-Mn­Konkretionen wie in Kulasi begleitet ist.

Die Profilmorphologie entspricht vom bodenkundlichen Stand­punkte jener in Kulasi, so daB eine nähere Beschreibung nicht nötig ist.

Dieses Profil läBt erkennen, daB die neolithische Kulturschicht direkt dem marmorierten Horizont aufliegt. Im Felde wurde fest­gestellt, daB neolitische Hütten und Feuerherde teilweise in den marmorierten Horizont eingegraben sind. In diesem Profil is also die Marmorierung älter als das N eolithikum. Analysen des leicht­löslichen P 20 5 zeigen, daB die Bodenhorizonte in der primären Lage geblieben sind, und daB die Ansiedlung später mit frischen Sedimenten bedeckt wurde. Die Lage der Artefakte der jüngeren Aurignac-Kultur <;latiert den marmorierten Horizont im selben Sinne wie in Kulasi. Dementsprechend muB er genetisch in die Würm-Eiszeit gestellt werden, die der Blüte dieser Kultur folgte.

Profil Vukovar (108 m über NN)

Das Profil Vukovar ist eine typische, etwa 20 m hohe LöBwand (im Durchschnitt 25% CaCû3) mit fossilen Böden. Dieses Profil sei hier als Ergänzung der vorher beschriebenen Profile erw ähnt , da es die in dieser Arbeit entwickelten Vorstellungen über die äolischen Sedimente des pannonischen und des peripannonischen Gebietes in Jugoslawien bestätigt.

Diese Darlegungen vermitteln die grundsätzlichen Merkmale aus zahlreichen Profil en (Gj. JANEKOVIC 1961, S. 185). Daraus kann ge­folgert werden, daB im untersuchten jugoslawischen Territorium dieselbe GesetzmäBigkeit der klimatischen Zonengliederung und Faziesdifferenzierung der äolischen Sedimente des pannonischen Raumes besteht, die J. FINK (1959) in seiner grundlegenden Arbeit im angrenzenden österreichischen Teil des westlichen Randes des pannonischen Beckens beschrieben hat. In der Fazies des tag­wasservergleyten, kalkfreien Lösses (Staublehm nach J. FINK) treten jene äolischen Sedimente auf, die in der feuchteren, gebirgs-

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näheren Zone des untersuchten Gebietes sedimentiert wurden. Weiter nach NO, in der Richtung zur pannonischen Ebene, folgt dann die Zone der löBähnlichen äolischen Sedimente, der «kalk­freie LöB» (Krizevci), ohne oder mit nur schwachen Tagwasser­vergleyungs-Erscheinungen im Profil. Dieser Zone schlieBt sich dann die groBe LöBtafel der pannonischen Ebene an.

Die Profile dieser äolischen Sedimente haben einen deutlich ausgeprägten regionalen Charakter. Aus dem Vergleich der ana­logen Horizonte, d.h. aus den Resten der fossilen Böden, sieht man, daB die klimatischen Unterschiede im Würm nur im Prinzip den heutigen ähnlich, jedoch viel ausgeprägter waren. Aus diesem Zeit­abschnitt ist im Gebiete Krizevci-N asice, das ein « übergangsgebiet »

. ist, ein löBoider, karbonatfreier Horizont verblieben, während im hügelreichen peripannonischen Gebiete im gleichen Zeitabschnitt ein sehr ausgeprägter Tundra-Nassboden (Typ Kulasi) gebildet wurde. Es ist erkennbar, daB die Schlichten der Sedimente in der Richtung der feuchten Zone dünner werden. Bestimmt war die Solifluktion und die Erosion in der Richtung der feuchteren Zone stärker, vielleicht war ab er auch die Sedimentation schwächer, was weitere Forschungen zeigen werden.

Auch in der mechanischen Zusammensetzung der Sedimente besteht eine regionale Anordnung, wie schon in einer früheren Publikation dargelegt wure (Gj. JANEKOVIC 1961). Die Fraktion von 6 - 20 ~ und der Tongehalt wachsen in Richtung der humideren Bedingungen.

Aus den obigen Darlegungen kann man schlieBen, daB der typische marmorierte Horizont des Pseudogleyes im peripanno­nischen Gebiete Jugoslawiens ein fossiler Tundra-Nassboden ist. Jenach den lokalen Erosionsbedingungen und der mehr oder weniger erhaltenen jüngsten Decke des karbonatfreien LöBes kornmt dieser Boden in Gesellschaft mit einer schwach entwik­kelten Parabraunerde aus karbonatfreiem LöB vor.

Obzwar die Möglichkeit best(~ht, daB zukünftige Forschungen gewisse Korrekturen in die quartärgeologische Einstufung der be­schriebenen Bodenformen bringen könnten, ist für die Praxis von grundsätzlicher Wichtigkeit, daB der marmorierte Horizont ein fossiler Boden ist, dessen Morphologie nicht im Einklang mit den heutigen klimatischen Bedingungen steht.

Wie die heutigen klimatischen Bedingungen der «mäBigen» Bodendurchfeuchtung bei den vorliegenden Bodenformen auf die rezenten Prozesse der Staunässe usw. wirken, ist eine Frage wei­terer Untersuchungen.

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2. TERRA ROSSA

Der rote Boden des groBen Karstgebietes J ugoslawiens hat schon seit einem halben J ahrhundert das Interesse unserer Forscher geweckt. Im allgemeinen wird dieser Boden in der Lite­ratur ruit dem Namen « Terra rossa JO oder kroatisch «crvenica» bezei~hnet. Der Begriff der Terra rossa ist ziemlich breit. M. GRACANIN (1960, S. 3) bezeichnet als Terrae rossae « die Roterden des Mediterrangebietes und der benachbarten Gebiete, vornehm­lich des Dinarischen Karstgebietes lt. F. TucAN (1911) meint, daB Terra rossa der unlösliche Rückstand der Karbonatgesteine ist. In der neuesten Zeit haben M. Cmlc und D. ALEK8ANDROVIC (1959) die Meinung vertreten, daB die Entstehung der Terra rossa ein einfacher ProzeB der Auflösung des Kalksteines ist, bei welchem der rote, residuale Ton frei wird. Die chemische Eigenschaften des Residuurns sind sehr ähnlich denen der Terra rossa, 80 daB nach M. CmIC und D. ALEK8ANDROVIC kein Rubefikationsprozess nötig ist, urn das Residuum in die Terra rossa zu übèrführen. Falls das Residuum nicht rot ist, würde Terra rossa auch unter aus­gesprochen mediterranen Bedingungen nicht vorkommen.

M. GRACANIN (1951, 1960) und Z. GRACANIN (1956) betrachten Roterden als relikte Bildungen aus dem Tertiär, die unter günstigen Bedingungen des mediterranen Klimas ihre Eigenschaften behalten und im kontinentalen Klima verbraunen.

V. NEUGEBAUER (1958) meint, daB flachgründige autochthone und gewisse, nicht degradierte allochthone Roterden rezente Bildungen sein können. Er weist auch darauf hin, daB die allitische Terra rossa einen speziellen Fall der bauxitischen Roterde vorstellt und keinesfalls in die typischen mediterranen Terrae rossae eingereiht werden kann.

N. PAVICEVIC (1958) betracht et den BildungsprozeB der Terra rossa als einen rezenten Prozess in den wärmsten Teilen unseres Mediterrans.

Die Ansicht von M. GRACANIN (1960, S. 13) über die Verwand. schaft zwischen der Terra fusca und der Terra rossa ist auch interessant, weil nach diesem Forscher beide Böden zum Teil eine gemeinsame Entwicklungsgeschichte haben. Entstanden als ein Pro­dukt des feucht-warmen Klimas, wahrscheinlich des Tertiärs, ist ihre Entwicklung - nach M. GRACANIN - in späteren geologischen Zeiten in verschiedenen Richtungen verlaufen. In der Zone mit feuchtem Sommer haben sie eine vornehmlich braune Farbe he­halten und in den etwas humiden Gebieten mit warmem und trockenem Sommer wurden sie in Roterden umgewandelt.

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Bei der Betrachtung über die Genese der Terra r@ssa, sollte man einige Tatsachen hervorheben.

Die Terra rossa fin den wir im weit ausgebreiteten Karstgebiet, in welchem sehr verschiedenartige klimatische Bedingungen herrschen. Auf den InseIn z.B. sinkt der Regenfaktor nach R. LANG bis auf 33 (Vis, H var 46) urn auf dem Festland bis auf 300 an­zuwachsen (M. GRACANIN 1960). Die Terrae rossae sind verbreitet sowohl weit im Flachland, wie auch hoch in den Bergen. Sie sind entweder flachgründig, in Spalten der Gesteine eingebettet oder in einige Meter mächtigen Schichten sedimentiert.

Wenn man an die Lösung der Frage herantritt, ob die Terra ros sa nur ein unlösbarer Rest des Kalksteins oder eine klima­togene Bodenhildung ist, die auch heutzutage im mediterranen Raum entsteht, muB man als erstes die lithochrome Roterde aus­nehmen, die aus dem rotgefärbten Kalkstein der Adriaküste ent· steht und bis hoch in die Gebirgsgebiete vorkommt. Weiterhin solI man auch die tiefgründige Roterde, in welche fossile Horizonte mit Fe-Mn-Absätzen und Konkretionen eingelagert sind, aus­schlieBen. Auch bearbeitete Roterden auf Terrassen, in Dolinen und in ähnlichen Anhäufungen sind auszuschlieBen, da dieselben aufgetragen und durch die landwirtschaftliche Kultur verändert sind. Es bleiben zur Lösung der Frage über den eventuellen klima­togenen Charakter der Roterde (Terra rossa) und Terra fusca nur solche Formen über, die in flacheren Schichten zwischen den Steinen und durch die Vegetation vor der Erosion geschützt sind. Sehr interessante Beobachtungen wurden auf der neu ausgebauten StraBe zwischen Trebinje und Dubrovnik gemacht. Die hier auf­geschlossenen Profile aus Kreidekalk, zeigen im tieferen Bereich Terra fusca und im oberen Profilteil, im Durchschnitt bis zu einer Tiefe von etwa 40-50 cm, « typische» Terra rossa. Es hat den Anschein, als ob sich im kalten pleistozänen Klima in den Spalten Terra fusca und später im postglazialem Wärmeoptimum Terra rossa gehildet hat, oder dass der obere Teil des Profils unter dem EinfluB des heiBen Sommerklimas rot geworden ist. Diese Beob­achtungen sprechen für die genannte Meinung von NEUGEBAUER und N. PAVICEVIC (1958) über die rezente Bildung der Terra rossa.

Aus den oben gegebenen Tatsachen folgt mindestens der SchluB, dass sich auf dem gleichen Substrat (Ausgangsmaterial) sowohl die Terra fusca als auch die Terra rossa bilden kann, was gegen die Lösungsrückstands-Theorie spricht. Weiterhin isF' auch ein Befund in der Umgebung von Mostar interessant. Dort hat der Verfasser unter einer 6-10 m tiefen Schicht von WürmlöB ange­schwemmte Terra fusca gefunden, obwohl sich heute auf dem Terrain, von welchem sie abgetragen sein könnte, Terra rossa be-

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findet. Auch hier sind also auf gleichem Ausgangsmaterial die Terra fusca wie auch die Terra rossa zu sehen. Wenn wir die oben genannten Formen der lithochromen und der kolIuvialen Roterden ausschlieBen, sprechen die eigenen zahlreichen Beobachtungen dafür, daB die Terra fusca ein zonaIer Boden unseres Gebirgs­karstes, während die Terra rossa ein zonaier Boden des medi­terranischen Karstes ist. Man kann also sowohl die Terra fusca als auch die Terra rossa als klimatogene Bildung betrachten. Auf dem gleichen Ausgangsmaterial ist im Laufe- der geologischen Klima­schwankungen in bestimmten Perioden die Terra fusca entstanden, wo heute (d.h. im Postglazial) unter ausgeprägt mediterranen Bedingungen Terra rossa gebildet wird.

Weiter vertritt der Verfasser die Meinung, daB man die Bildung der Terra rossa als einen rezen ten ProzeB in den wärmsten Teilen unseres kahlen mediterranen Karstes betrachten soli.

Die Frage der Bildung und Systematisierung der Terra rossa verlangt bestimmt noch weitere Untersuchungen, bei welchen man lithochrome, fossile, relikte und kultivierte Formen getrennt unter­suchen solIte. Die weitere Untersuchungen dieser Böden solite man jedenfalis mit der mikromorphologischen Methode der Boden­untersuchung unterbauen.

Diese Arbeit ist der zweite Teil des Vortrages, gehalten anlä13lich eines gemeinsamen Kolloquiums der Landwirtschaftlichen und Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Bonn am 28.VI.1962. Dieser Teil des Vortrages war mit 63 Farbdias illustriert. (Der erste Teil dieses Vortrages wurde bereits in Pédologie, XIII,l, S. 181-194, 1963, veröffentlicht.) Der Verfasser benutzt hiermit die Gelegeneheit, seine Dankbarkeit auch hier Herrn Professor Dr. Dr. E. Mückenhausen, Direktor des Instituts für Bodenkunde der Rheinischen Friedrich-Wilhelms­Universität Bonn, und seiner Spektabilität, dem Dekan, der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Bonn, Prof. Dr. Kordes, für die Organisierung dieses wissenschaft­lichen Kolloquiums, sowie auch Herrn Prof. Mückenhausen rur die Mühe beim Durchlesen dieser Arbeit vor dem Druck und für die Korrekturen hinsichtlich der deutschen Sprache, auszu­drücken.

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Zusammenfassung

Der im peripannonischen Raum Jugoslawiens, in Nord- und Nordost-Kroatien sowie in Nord-Bosnien vorkommende Diluviallehm wird nicht mehr als fluviatiles, sondern als ein kalkfreies äolisches Sediment angesehen und ist identisch mit dem Staublehm Österreichs. Auf diesem Sediment hat sich ein marmorierter Pseudogley gebildet, der früher als Podsol bezeichnet wurde. In diesem Falle handelt es sich hier aber urn ein Schichtenprofil, welches aus Resten fossiler Bodenformen des jüngeren Pleistozäns gebildet ist. Der mar­morierte Horizont ist ein fossiler Tundra-Na13boden aus der Zeit der max. Vereisung des Würm. Nach NO, in Richtung der pannonischen Ebene, folgt kalkfreier LöB mit nur geringer Pseudovergleyung, und dann kommt die trockene LöBtafel der pannonischen Ebene. Mit Hilfe von Artefakten konnte das Alter einiger fossiler Böden oder Bodenrelikte genauer datiert werden.

Die Terrae calcis werden als klimatogene Bodenbildungen und nicht als Residual-Bildungen angesehen. Die Terra fusca entsteht oder entstand unier feuchteren und kühleren, die Terra rossa unter trockeneren und wärmeren Bedingungen, aber auf dem gleichen Ausgangsgestein (Kalkstein). Die Terra rossa, die in verschiedenen FOl'men auftritt, ist der typische Boden des dal­matinischen Karstes.

SPECIAL SOIL FORMATIONS OF JUGOSLA VIA

Summary

The c diluvial lehm., that occurs in the Peripannonic area of Yugoslavia, in northern and north-eastern Croatia and in northem Bosnia, is no longer considered a fluviatile but a non-calcareous eolian sediment; it is identical with the c dust lehm. (Staublehm) of Austria. On this sediment developed a mottled pseudogley, earlier called podzoL However, in this case it concerns a profile with several layers, that was formed on the remnants of fossile soil formations of the Upper Pleistocene. The mottled horizon is a fossile hydro­morphic tundra soil from the period of the maximal Würm glaciation. To the north-east, in the direction fo the Pannonic plain, follows a non-calcareous lcess with only a weak pseudogleyification, and finally occurs the dry lcess plateau of the Pannonic plain. The study of artefacts permitted a more precise dating of some fossile soils or soil relicts.

The terrae calcis are considered climatogenic soil formations and not residu al formations. The terra fusca develops or developed in more humid and cooler-, the terra rossa in drier and warmer conditions, both however on the same parent rock (limestone). The terra rossa, that occurs under different forms, is the typical soi! of the Dalmatic karst.

BIJZONDERE BODEMVORMINGEN IN JOEGOSLA VIlt

Samenvatting

Het c diluviale leem., dat in het Peripannonisch gebied van Joegoslavië, in Noord- en Noordoost-Kroatië alsook in Noord-Bosnië voorkomt, wordt niet meer als een fluviatiel, maar als een kalkvrij, eolisch sediment beschouwd; het wordt gelijk gesteld met het c stofleem • (Staublehm) van Oostenrijk. Op dat sediment heeft zich een gemarmoriseerde pseudogley ontwikkeld, die

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vroeger podzol genoemd werd. Het betreft hier echter een meeriagig profiel, dat bestaat uit de resten van fossiele bodemvormen van het Jong-Pleistoceen. De gemarmoriseerde horizont is een fossiele hydromorfe toendrabodem uit de periode van de maximale uitbreiding van de Würm. Naar het noordoosten, in de richting van de Pannonische vlakte, treft men kalkvrije löss met slechts geringe pseudogleyifikatie aan; verder volgt het droog lössplateau van de Pannonische vlakte. Aan de hand van artefakten kon de ouderdom van enkele fossiele bodems of bodemrelikten nauwkeuriger gedateerd worden.

De terrae calcis worden als klimatogene bodemvormingen en niet als residuele vormingen beschouwd. De terra fusca ontstaat of ontstond in voch­tiger en koeler, de terra rossa in droger en warmer milieu, beide echter op eenzelfde moedergesteente (kalksteen). De terra rossa, die onder verschillende vormen voorkomt, is de typische bodem van de Dalmatische karst.

FORMATIONS PEDOLOGIQUES SPECIALES DE LA YOUGOSLAVIE

Résumé

Le c lehm diluvial lt, que l'on trouve dans la région penpannonienne de la Yougoslavie, dans Ie nord et Ie nord-est de la Croatie ainsi que dans Ie nord de la Bosnie, n'est plus considéré comme un dépot fluviatile, mais bi en comme un sédiment éolien non calcarifère; il est identique au c lehm poussiéreux" ( Staublehm) de l'Autriche. Sur ce sédiment s'est développé un pseudogley mar­morisé, que l'on a nommé antérieurement podzol. Dans ce cas il s'agit cepen­dant d'un profil à plusieurs couches, qui s'est formé sur des formations de sols fossiles du Pléistocène supérieur. L'horizon marmorisé est un sol de toundra hydromorphique fossile, datant de l'extension maximale du Würm. Vers Ie nord-est, en direction de la plaine pannonienne, suit un kess non cal­carifère à faible pseudogleyification et, finalement, Ie plateau sec lressique de la plaine pannonienne. Grace à des artéfacts on a pu déterminer de façon plus précise l'age de quelques sols fossiles ou relictes.

Les terrae calcis sont considérées comme étant des formations pédologiques climatogènes et non comme des formations résiduelles. La terra fusca se forme ou s'est formée dans des conditions plus humides et plus fraîches, la terra rossa dans un milieu plus sec et plus chaud, mais toutes les deux à parti.r d'une même roche-mère (calcaire). La terra rossa, qui se présente sous plu­sieurs formes, est Ie sol typique du karst dalmatien.

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eOMPTES RENDUS BOEKBESPREKINGEN

Geologische kaart van Nederland

Blad Goeree-Overflakkee

met toelichting door Ir. B. P. HAGEMAN

Geologische Stichting, Afd. Geologische Dienst, Haarlem, 1964. Prijs: f. 10.

Goeree-Overflakkee is het eerste blad van de nieuwe geologische kaart van Nederland; het komt niet overeen met de normale indeling van de topo­grafische kaarten, maar is een montage dat het gehele eiland omvat.

Het blad met de geologische kaart (schaal 1/50000) omvat eveneens de legende, die zeer duidelijk geformuleerd is en geïllustreerd wordt door een schematisch profiel, een korte toelichting bij de kaart en een reeks geologische profielen. In de legende worden dezelfde termen gebruikt als diegene die als basis dienden voor de legende van de bodemkaart van de Westvlaamse polder­streek. Zowel stratigrafische en lithologische elementen als variaties in dikte zijn erin verwerkt.

Op een tweede blad worden bijkaarten op schaal 1/100000 voorgesteld. De eerste bijkaart verstrekt nadere bizonderheden aangaande indeling, samen­stelling en dikte van de afzettingen van Duinkerken. De volgende twee bij­kaarten geven gelijkaardige inlichtingen omtrent resp. het Hollandveen en de afzettingen van Calais; op beide kaarten zijn de isohypsen van de top van voornoemde formaties aangegeven. De vierde bijkaart is een isohypsenkaart van de top van de pleistocene afzettingen.

Al de teksten zijn voorzien van een ~gelse vertaling, uitgezonderd de korte toelichting bij de eigenlijke kaart. ~ uitvoering van de twee bladen in kleurendruk is zeer verzorgd.

De gedetailleerde toelichting bij deze kaarten werd geschreven door Ir. B. P. Hageman, die de leiding van de kartering in handen had. Ook deze uitgave verdient alle lof, zowel wat betreft inhoud als presentatie. De tekst is eerder een bondige, doch veelzijdige geologische studie van het gebied dan wel een gewone toelichting bij de kaart.

Na een kort historisch-geologisch overzicl1t van de genese van het eiland, worden de mariene sedimentatie gedurende de holocene transgressie alsmede de subrecente ontwikkeling en de vorming ' van de huidige topografie vrij uitvoerig besproken. In het tweede gedeelte ~orden de diverse onderseheiden afzettingen op grond van gegevens uit boringen en karteringen zowel strati­grafisch, lithologisch als paleontologisch behandeld. Een korte paragraaf wordt daarna gewijd aan de hydrologie van het gebied en aan de drinkwaterwin­ning in het duingebied. Verder wordt een excursieroute doorheen het eiland beschreven; hierbij past een kaartje op de rechter binnenzijde van de omslag. Het rapport wordt besloten met een Engelse samenvatting, een literatuurlijst, een lijst van de afbeeldingen, een stratigrafische tabel van het Pleistoceen in het gebied (bijlage 1), een verslag van de boring Sommeisdijk (bijlage 2) en een rapport van de heer A. van der Werff betreffende diatomeeën en ecologie

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van boring Ooltgensplaat. Het geheel is geïllustreerd met talrijke, goed ver­zorgde en zeer duidelijke figuren en met enkele mooie foto's.

Een deel van de oplage is op vouwbaar papier gedrukt, zodat de kaart kan geleverd worden gevouwen in de afmetingen van de toelichting en tezamen hiennede in een plastiek mapje.

Dit werk mag als een voorbeeld beschouwd worden van een moderne geologische kaart met passende bijkaarten, die bepaalde aspecten van de geologische gesteldheid nader belichten, en met een goed gedocumenteerde toelichting. Indien de uitgave van de talrijke andere bladen van de geolo­gische kaart van Nederland in een redelijk tempo volgt, zal deze reeks publi­katies onze noorderburen tot grote eer strekken, en voor ons misschien een spoorslag zijn tot het drukken, althans voor de gebieden met aanzienlijke kwartaire bedekking, van een gelijkaardige reeks kaarten, die niet enkel voor de geologen, doch ook voor de bodemkundigen, de geografen, de hydro­logen en de bouwkundige ingenieurs van uitzonderlijke praktische betekenis zijn.

Einführung in die Bodenkunde

Ernest SCHLICHTING

Verlag Paul Parey - Hamburg und Berlin, 1964. 94 p., 27 fig., cartonné 16,5 X 24,5 cm.

Prix: 9,80 DM.

R. Maréchal.

Le but de l'auteur a été d'initier dans la pédologie tous ceux qui de par leur métier sont appelés à faire connaissance avec cette science, depuis Ie cultivateur à l'jngénieur. Dans cet esprit il a écrit son livre, tout en évitant autant que possible de faire appel à des notions de base appartenant à des disciplines des sciences de base. TI va de soi que des connaissances élémen­taires de sciences comme la chimie et la physique sont cependant requises si Ie lecteur veut suivre l'auteur dans son exposé tenu volontairement simpie. Nous pensons néanmoins que l'agriculteur praticien, à qui ce livre s'adresse particulièrement, devra faire preuve d'érudition plus qu'élémentaire.

Ce fascicule ' comprend 4 chapitres. J. A propos du sol et des sols (p. 9-13).

IT. Que se passe-t-il et que c'est-il passé dans les sols? (p. 13-71).

lIl. Comment se distinguent les sols? (p. 72-93).

IV. Conclusions (p. 94).

Les nombreux diagrammes sont conçus de façon très synthétique, bien que parfois assez compliqués.

La présentation typographique est très soignée et porte la marque de la maison d'édition.

J. Ameryckx.

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Südwest-Afrika, Böden und Bodenkultur

R. GANSSEN

Verlag Dietrich Reimer - Berlin, 1963. 160 pp., tabl., 32 phot., 4 color phot., 25 fig., 3 maps. Price : 32 DM.

This very interesting book gives a complete description of soil formation, soil distribution and soil utilization in South West Africa.

The first chapter illustrates the geographic characteristics of pedogenesis in this part of the wor ld.

South West Africa covers about 836000 km2 and is situated on the Atlantic Ocean between the parallels 17°36'S and 28°30'S. The West coast has a lengtli of about 1000 km. Two important rivers : the Kunene and the Okavanjo form the northern limit with Angola, while the Oranje river marks the southern boundary. The 2r and the 20° meridians delimit the country to the East respectively with Betchuanaland and South Africa.

Most rivers are temporary streams with no water during the long dry season.

The population of South West Africa is composed of 70 000 Europeans and 400 000 colored people, the density of the population is 0,5-0,6 per km2 •

The whole territory is characterized by high evaporation and little rainfall. The evaporation in Windhoek (centra! part) is 2480 mm, while the correspon­ding annual rainfall ensures only 360 mmo Rains occur very irregularly from November to March. Rainfall increases gradually from the coastal belt (30 mm) to the north-eastern plateaus (400-500 mm).

Temperatures shows also seasonal fluctuations. The warmest summer months (December, January) have a mean temperature of about 23°C (max. 30°C, min. 17°C), while the colder months (June and July) have a mean tempera­ture of about 13°C (max. 19°C, min 6°C).

A great many parent materials of soils are to he found. Coherent rock covers an important part of the territory. The Damara

system is composed of metamorphic rocks principally gneiss and micaschist, with important intrusions of granite. The Khomas series with biotite and muscovite shales, quartzitic sandstones and some dolomites belong to the Paleozoic. As Mesozoic rocks some sandstones are to be found.

Loose parent materials are widespread: windblown sands (Kalahari), alluvial sands and weathered materials (sands and red loams) formed under more humid climatic conditions.

Banks and crusts of calcium carbonate are formed under the presently dry climatic conditions by ascent of Ca(HCOS)2 solutions to the surface.

The ground water table influences the present soil forming conditions when not de eper then 3-4 meters. In most cases no permanent ground water occurs, a temporary water table in some depressions results from an accumulation of rainwater during the rains. Only some river valleys have a permanent ground water tabie.

The dry climatologic conditions with high evaporation are responsible for an ascent to the surface of soil water af ter the rains. The result is the forming of a calcium carbonate crust and other salt deposits.

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The geographic distribution of the vegetation is in accordance with the climatological conditions. The dunes of the almost .rainless coast belt are without vegetation. A discontinuous Arist:'da obtusa grass cover characterizes the very dry steppes of the South while adenser Aristida H ochstetteriana grassland occurs in the somewhat more humid steppes. Under still more humid conditions a woodland savannah with T archanatus marks a gradual transition between the Southern steppes and the savannahs of the North and the North­East. These northern savannahs are characterized by taU grasses among which occur some trees: Albizia, Accasia, Lonchocarpus and Peltophorum.

In a second chapter the author describes the factors of soi! forming process under warm-arid conditions.

The most important tesult of rock weathering seems to be the formating of thick calcium carbonate crusts. These crusts are formed because of the hydrolysis of aluminosilicate minerals (Ca-AI-silicate) according to foUowing reactions:

CaSiOa + 2 H + + 2 OH- ~ Ca(OH) 2 + H2SiOa Ga(OH)2 + 2 CO2 ~ Ca(HCOa)2

Ca(HCOa)2 ~ CaCOa + H 20 + CO2 According to a similar process the Na-aluminosilicate minerals are trans­

formed in sodium carbonate:

NaAl SiaOs + 5 H+ + 5 OH- ~ AI(OH) a + NaOH + 3 H2SiOa 2 NaOH + CO2 ~ Na2COa + H20

As a result of the alcaline reaction in the surface soil, ionic solutions of silica and alumina may form. Fe- and Mn-ions are liberated under the influence of free silica acids and their oxydes move to the surface; af ter precipitation they show red and black bands and rings.

Under warm arid conditions chemical weathering is temporarily very inten­sive during the short rains but no leaching of the weathering products takes place.

As a result of the specific weathering conditions the soils of the warm­arid areas show following typical characteristics: - low content in organic matter as a result of the absence of a dense vegeta­

tion cover - superficial soH forming

- high concentration of bivalent cations associated with soluble salts in the surface horizons

- presence of high quantities of calcium carbonate in the surface horizons - alcaline reaction, with exception of some soils formed on quartz sands - presence of soH water with high concentration of Ca++, Mg++, Na+

and K + - absence of solonetzic B horizon, which forms more generally under cold­

arid climatic conditions as a result of leaching by snow water af ter melting. In a third chapter the most important soil types of South West Africa

are described. The zonal soH types are classified as geographic soil units according to the

phyto-climatological are as. The dry woodland soils of the North and North-East form on silicate rocks

under a rainfall of 450 to 600 mmo They are reddish brown with a pH of 8 to 7; the organic matter content is about 2 % with a C/N ratio of 10 to 11; calcium carbonate is absent.

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Under savannah woodland with 300-500 mm ranifal1, the soils have a browner topsoil and a lower organic matter content; calcium carbonate is sometimes present.

Brown and gray soils of the semi-desert form under a rainfall of 150-300 mm. The brown soils include very small amounts of calcium carbonate and have a slightly alcaline reaction. The gray soils with prominent calcium carbonate layer characterize the driest parts of this geographic unit.

The desert soils of the West and the South have accumulations of salts and carbonates; of ten a coarse stony material covers the topsoil. Horizons colored by organic matter are only present under isolated grasspatches and saltplants, the organic matter content is lower as 1 %.

Following subtypes and variations of the zonal soil groups are described : - mountain soils on slopes - subtypes on specific rocks - subtypes on calcium carbonate crusts - subtypes with accumulation of salts in the subsoil.

A complete description of following intrazonal soils is given: - gray soils of heavy texture - brown soils of heavy texture - poor soils on reddish quartzitic sands - gray soils on light-textured calcareous material - other soils on limestones and dolomites - solonchacks and solonetzic soils - soils on fossil « Rothlehm,..

The « gray soils with heavy texture ,. represent the most common group of intrazonal soils; they are related with «Tirs ,. and « Regurs ,. .

These groups are distinct from the chernozemic steppe soils by the follo­wing characteristics : - a more important difference in humidity between the wet and dry soils - a higher content of exchangeable and soluble Na+ ions - a lower humus content for similar colors - quasi absence of grumelar structure and development of a more angular

blocky and prismatic structure - in both soils the depth of organic matter infiltration is important; however,

in chernozems organic matter is mixed in the deeper horizons by grubbing animals (krotovinas), in gray soils of heavy texture organic matter is mixed in the deeper horizons as a re sult of an inwash of superficial soi! material with the first rainwaters into the cracks formed during the dry season.

In the same chapter the author describes how zonal and intrazonal soils fit together in catenas and complexes. A detailed description is ma.de of the most important soil catenas and soil complexes of South West Africa.

In a fourth chapter a description is made of parent materials without soi! formation.

Finally the author gives a complete description of soil utilization in South West Africa. The most common soil use seems to be extensively grazed grassland. Under the arid climatic conditions it is impossible to establish an intensive agricultural scheme without irrigation.

A very detailed comparative study is made between irrigation under humid and arid climatic conditions.

c. Sys.

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Tropische Böden

Arnold FINCK

Verlag Paul Parey - Hamburg und Berlin, 1963. 188 p., fig., tab!., relié 16,5 X 25 cm. Prix: 26 DM.

Ce livre, Ie premier depuis 30 ans en allemand traitant de pédologie tro­picaie, nous a plu énormément.

Dans un stricte minimum de pages, l'auteur a réussi à réunir un maximum de données en utilisant judicieusement les publications des plus récentes. Le tout est exposé dans un language simple et clair et illustré au moyen de nombreux graphiques, dessins et photographies. La présentation et la typo­graphie sont extrêmement soignées.

Le volume comprend 9 chapitres. 1. Les tropiques en tant qu'espace de production agricole. 2. Classification, cartographie et données sur la genèse des sols tropicaux. 3. Sols des tropiques humides. 4. Sols des tropiques arides et des régions subtropieales. 5. Sols intrazonaux des tropiques. 6. Fertilité des sols tropicaux. 7. Irrigation et salinisation des sols arides. ~. Erosion, désertification et conservation des sols tropicaux. 9 Mise en valeur des sols tropicaux.

Chaque chapitre est suivi d'une bibliographie. Trois registres terminent Ie livre: auteurs, géographique, alphabétique.

J. Ameryckx.

Bodenschätzungs-tJbersichtskarte des Regierungsbezirkes

Niederbayem - Blatt 111

im MaJ3stab 1 : 100 000

Bearbeiter : F. KOHL

Herausgegeben vom Bayerischen Geologischen Landesamt - München, 1963.

En 1961 sortait de presse la feuille II de la carte générale de la taxation des sols de la Basse-Bavière (voir Ie compte rendu dans Pédologie 1962-1, p. 146).

Nous signaions que la feuille III de cette série (qui comprend 3 feuilles) vient d'être éditée.

J. Ameryckx.

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Zeitschrift für Pflanzenernährung, DÜDgung und Bodenkunde

Generalregister der Originalarbeiten

Bd. 56 (1952) - 100 (1963)

W. BUSSLER

Verlag Chemie GmbH - Weinheim, Deutschland, 1964. 136 Seiten.

Preis: 25 DM.

Dies ist das dritte Generalregister der weltbekannten deutschen Zeitschrift, so daJ3 jetzt eine Übersicht der Arbeiten bis 1963 vorliegt.

Ein derartiges Register ist allerdings verantwortet, da es die zeitraubenden N achschläge der einzelnen Bände ersätzt.

Das Generalregister enthält ein Sachregister und ein Autorenregister. Im Sachregister sind die c Schlagworte ", die den Titeln bzw. Untertiteln der 1718 Originalarbeiten entnommen wurden, alphabetisch geordnet und durchgehend numeriert. Diese Ordnung nach dem Schlagwort ist besonders geeignet für eine systematische Klassifizierung.

Zugleich gibt dieses Register eine Übersicht der bodenwissenschaftlichen Kenntnisse der letzten zehn J ahre.

L. Walschot.

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SOMMAIRE INHOUD

JURION, F. - V. Van Straelen. In Memoriam . 5

CHENG, H. H. & VAN HOVE, J. - Characterization of organic matter in European soils by nitrogen fractionation . 8

V ANDERDEELEN J. - Equilibres physico-chimiques de radio-isotopes dans un système "sol-eau" . 24

MANIL, G. & HANOTIAUX, G. - Etudes sur la dynamique du phosphore et du potassium dans Ie sol.

Troisième partie. - Essais de fixation du phosphore et du potassium.

Quatrième partie. - Formes du phosphore et du potassium extraites par l'acétate ammonique . 36

DELECOUR, F. & El ATTAR, A. - Note sur la détermination du car-bone et de la matière organique dans les couches holorganiques des sols forestiers 55

FÖLSTER, Horst. - Die Pedi-Sedimente der südsudanesischen Pediplane. Herkunft und Bodenbildung . 64

JANEKOVIC, Gj. - SpezielIe Bodenbildungen Jugoslawiens . 85

Comptes rendus 105 Boekbesprekingen

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