Caractérisation pédologique de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu en province du Kongo Central, RD Congo
Didier B. Mvila1*, Emilie wa M. Kayiba1, Emmanuel T. Kalala1, Tony M. Muliele1,2.
1Université Pédagogique Nationale (UPN), Faculté des Sciences Agronomiques et Environnement, B.P. 8815, Kinshasa / Binza, RD Congo.
2 Institut National pour l’Étude et la Recherche Agronomiques (INERA). B.P. 2037, Kinshasa I, RD Congo.
*Auteur correspondant : didierbinda05@mail.com, (+243 82 34 92 466).
Keywords: Tropical soil, soil fertility, physical properties, chemical properties, Kasangulu.
Mots-clés : Sol tropical, fertilité du sol, propriétés physiques, propriétés chimiques, Kasangulu.
Submitted 20/06/2026, Published online on 30th September 2026 in the Journal of Animal and Plant Sciences (J. Anim. Plant Sci.) ISSN 2071 – 7024
1 RESUME
La caractérisation des propriétés des sols constitue une étape essentielle en vue de déterminer la vocation du sol et orienter sa gestion durable. L’objectif de cette étude était de contribuer à la caractérisation pédologique (propriétés physiques et chimiques) du sol de la ferme universitaire de l’Université Pédagogique Nationale (UPN) située à Kasangulu, dans la province du Kongo Central en République Démocratique du Congo. Pour atteindre cet objectif, les échantillons de sol (perturbés et non perturbés) ont été prélevés, et un profil pédologique a été ouvert (1 m x 1 m x 1 m) et décrit. Les analyses au laboratoire ont porté sur les propriétés physiques et chimiques du sol. Sur le plan morphologique, quatre horizons distincts étaient observés : horizon Ap, mince et humifère, de couleur brun très sombre (10YR 2/2) ; horizon A1, épais et homogène, de couleur marron foncé (10YR 3/3) ; horizon A1,2, couche intermédiaire, de couleur brun légèrement foncé (10YR 4/4) et horizon B, de teinte claire et grisâtre (10YR 6/4). La densité apparente a varié entre 1,16 et 1,50 g/cm³ tandis que la densité apparente critique limitante pour la croissance racinaire (GLBD) a été évaluée à 1,55 g/cm³, seuil dépassé dans les horizons A1,2 et B. Les analyses chimiques ont montré que le sol est fortement acide (pH eau 4,5-5,4 et pH KCl 3,7-4,9), avec une faible capacité d’échange cationique (CEC 6 à 6,98 méq/100 g) et un taux de saturation en bases inférieur à 20%. Les teneurs en carbone organique (0,59-1,26%) et en matière organique sont faibles, tout comme celle de l’azote total (0,037-0,067%) et du phosphore (10-20 ppm). Les oligo-éléments ont de très faibles teneurs, le zinc a cependant atteint 4,9 ppm. Les cartes spatiales indiquent une acidité généralisée et une faible teneur en matière organique sur l’ensemble de la zone d’étude. Le sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu a donc une faible fertilité intrinsèque, caractéristique des sols tropicaux fortement altérés et lessivés, nécessitant des pratiques de gestion du sol adaptées pour améliorer sa productivité agricole.
Pedological characterization of the UPN university farm in Kasangulu, Kongo Central Province in DR Congo
ABSTRACT
The characterization of soil properties is an essential step in determining land use potential and guiding sustainable management. The objective of this study was to contribute to the pedological characterization (physical and chemical properties) of the soil at the university farm of the National Pedagogical University (UPN) located in Kasangulu, in the Kongo Central province of the Democratic Republic of Congo. To achieve this objective, soil samples (disturbed and undisturbed) were collected, and a soil profile (1 m x 1 m x 1 m) was opened and described. Laboratory analyses focused on the physical and chemical properties of the soil. On the morphological level, four distinct horizons were observed: the Ap horizon, thin and humic, with a very dark brown color (10YR 2/2); the A1 horizon, thick and homogeneous, with a dark brown color (10YR 3/3); the A1,2 horizon, an intermediate layer, with a slightly dark brown color (10YR 4/4); and the B horizon, with a light and grayish hue (10YR 6/4). Bulk density varied between 1.16 and 1.50 g/cm³, while the critical limiting bulk density for root growth (GLBD) was assessed at 1.55 g/cm³, a threshold exceeded in the A1,2 and B horizons. Chemical analyses showed that the soil is strongly acidic (pH in water 4.5-5.4 and pH in KCl 3.7-4.9), with a low cation exchange capacity (CEC 6-6.98 meq/100 g) and a base saturation rate below 20%. Organic carbon contents (0.59-1.26%) and organic matter are low, as are total nitrogen (0.037-0.067%) and phosphorus (10-20 ppm). Trace elements are present in very low concentrations, although zinc reached 4.9 ppm. Spatial maps indicate generalized acidity and low organic matter content throughout the study area. The soil of the UPN/Kasangulu university farm therefore has low intrinsic fertility, characteristic of highly weathered and leached tropical soils, requiring adapted soil management practices to improve its agricultural productivity.
2 INTRODUCTION
En Afrique subsaharienne, la croissance démographique rapide entraîne une augmentation constante de la demande alimentaire. Pour y répondre, les agriculteurs privilégient désormais les jachères courtes et l’agriculture sédentaire, délaissant les longues périodes de jachère (Saïdou et al., 2009 ; Kaho et al., 2011). Cependant, dans la majorité des pays de la région, les sols présentent une faible fertilité intrinsèque et les nutriments prélevés par les cultures ne sont pas suffisamment restitués. L’intensification agricole et la mise en valeur de nouvelles terres accentuent la pression environnementale et aggravent la dégradation de la fertilité des sols (Milleville & Serpantié, 1994 ; Diwediga et al., 2012). Cette situation occasionne des rendements limités et une baisse progressive de la productivité des sols (Shepherd et al., 2003 ; Saïdou et al., 2009).Le sol est composé des matières organiques et minérales essentielles au développement des plantes. Toutefois, il subit différentes formes de dégradation qui altèrent ses propriétés physiques, chimiques et biologiques. En Afrique subsaharienne, cette dégradation est principalement liée à l’érosion hydrique, à la pression démographique, à la disparition du couvert végétal, aux activités minières ainsi qu’aux pratiques agricoles inadéquates. Bien que l’agriculture demeure le principal moteur de la croissance économique dans de nombreux pays africains, elle prélève, cependant, chaque année davantage des nutriments qu’elle n’en restitue au sol (Biga et al., 2021 ; Coulibaly et al., 2020), en raison de pratiques culturales inadaptées (Akpo et al., 2016). Selon la FAO (2015), la dégradation chimique des sols résulte de phénomènes tels que l’acidification, l’appauvrissement en nutriments, la pollution industrielle ainsi que l’utilisation excessive d’engrais et de pesticides. Ces processus compromettent la productivité et mettent en péril la durabilité des terres agricoles. La perte des éléments nutritifs essentiels (par ex. azote, phosphore et potassium) et l’acidification apparaissent particulièrement préoccupantes. Cette forme de dégradation entraîne une réduction des réserves nutritives et limite fortement la capacité productive des sols. En tant que ressource naturelle vitale pour l’humanité, le sol joue un rôle central dans les performances agricoles et nécessite des pratiques adaptées pour préserver et améliorer sa fertilité (Alifua & Mafuka, 2020). Comme les relèvent Mbonigaba et al. (2009), l’exploitation des sols des zones tropicales humides se heurte souvent à des contraintes liées à l’inadéquation des pratiques agricoles aux caractéristiques spécifiques de ces milieux. Dans la perspective de gestion durable des sols, la caractérisation pédologique s’avère indispensable afin d’identifier /définir les potentiels des sols et d’apporter des réponses appropriées aux défis de leur productivité (Alifua & Mafuka, 2020). En République Démocratique du Congo (RDC), les sols présentent une grande diversité spatiale. En effet, on y trouve, côte à côte, des sols très fertiles mais localisés sur de petites surfaces dispersées, et des sols pauvres occupant des surfaces beaucoup plus vastes (Mulaji, 2011). La majorité des sols du pays (79%) appartient au groupe des ferralsols, caractérisés par une faible teneur en matière organique, une capacité réduite de rétention d’eau ainsi qu’une disponibilité limitée en azote et en phosphore (Nsombo, 2016 ; Nsombo et al., 2016). Ces propriétés résultent à la fois de leur nature pédologique (roches acides) et des facteurs climatiques, notamment les températures élevées qui accélèrent la minéralisation de la matière organique et les précipitations abondantes qui provoquent le lessivage des nutriments essentiels (Alongo et al., 2013). Dans la province du Kongo Central, par exemple, les sols sont fortement altérés et se distinguent nettement des sols tempérés en raison de différences minéralogiques marquées. Alors que les sols tempérés se caractérisent par une prédominance de minéraux à charge permanente dans la fraction argileuse, les sols tropicaux contiennent surtout des minéraux à charge variable, tels que la kaolinite et les sesquioxydes. Sur le plan minéralogique, les sols des zones tropicales humides, comme ceux du Kongo Central, présentent des propriétés défavorables à l’agriculture : faible capacité d’échange cationique, faible rétention des éléments nutritifs, faible teneur en nutriments, faible disponibilité en eau, forte adsorption du phosphore, etc. (Van Ranst, 1991, 1995). En conséquence, ces sols nécessitent des pratiques de gestion adaptées afin d’améliorer leur productivité, généralement très faible pour la plupart des cultures. L’Université Pédagogique Nationale (UPN) a acquis une concession dans le territoire de Kasangulu (Province du Kongo Central en RDC) pour y installer une ferme agropastorale. Pour une exploitation optimale, durable et économiquement rentable de cette concession, il est important d’en déterminer la vocation des terres c’est-à-dire, l’usage agricole qui convient le mieux. Dans le processus de détermination de la vocation des terres, la caractérisation pédologique est une étape importante. Elle permet de définir les propriétés physique, chimique et biologique d’un sol, et donc son potentiel agricole (FAO, 2025). Des études pédologiques antérieures conduites dans la province du Kongo Central ont été menées à grande échelle et basées sur quelques profils ponctuels. Les résultats ont mis en évidence des sols peu fertiles, pauvres en matière organique, à pH acide avec des faibles teneurs en éléments minéraux (Baert et al., 1991 ; Botula, 2013 ; CAID, 2015). Dans le territoire de Kasangulu, et particulièrement pour la concession universitaire de l’UPN, la caractérisation pédologique à l’échelle locale n’a pas encore été faite. Cette étude est conduite dans le but de combler cette lacune en vue d’une utilisation judicieuse du sol de la concession universitaire. Au regard de ce qui précède, la présente étude est focalisée sur les questions de recherche suivantes : (i) quelles sont les caractéristiques physiques et chimiques du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu ? ; (ii) quel est le degré de variabilité spatiale de fertilité chimique (notamment le pH et la teneur en matière organique) du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu ? Les hypothèses émises pour répondre aux questions de recherche susmentionnées sont : (i) le sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu serait sableux, très acide, poreux, pauvre en matière organique et en éléments minéraux essentiels pour la nutrition des plantes ; (ii) le sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu présenterait une variabilité spatiale importante en termes de fertilité chimique.
L’objectif général de cette étude est de contribuer à la caractérisation pédologique de la ferme universitaire de l’UPN à Kasangulu, dans la province du Kongo Central en RDC. Spécifiquement, cette étude vise à : (i) déterminer les propriétés physiques et chimiques, et (ii) caractériser la variabilité spatiale de la fertilité chimique du sol (notamment le pH et la matière organique) de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu.
3 MATERIEL ET METHODES
3.1.1 Présentation et localisation de la zone d’étude : Cette étude a été menée à la ferme universitaire de l’Université Pédagogique Nationale (UPN), située au village Kinsambi (4°31’28,4’’S, 15°05’21,1’’E et à 391 m d’altitude), territoire de Kasangulu dans la province du Kongo Central en RDC (Figure 1). Une campagne de collecte d’échantillons de sol y a été organisée en vue de la caractérisation pédologique.
3.1.2 Climat : Kasangulu bénéficie d’un climat tropical chaud et humide (Aw4, selon la classification de Köppen) caractérisé par une alternance de deux saisons (saisons de pluies et saison sèche). La saison de pluies débute à partir du 15 octobre et se termine au 15 mai de chaque année, intercalée par une petite saison sèche au mois de février. Les mois de novembre et avril sont les plus pluvieux de l’année. La température oscille entre 28 et 30°C. Il y a diminution de température pendant la nuit, atteignant jusqu’à 20°C. Par contre, et durant la journée, la température peut atteindre 28°C. La température la plus basse (17°C) est observée au mois de juillet. Les moyennes annuelles de précipitations varient de 700 à 1 800 mm, soit en moyenne 58,3 à 150,00 mm par mois (CAID, 2015).
Figure 1 : Localisation de la zone d’étude (Ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu).
3.1.3 Sol et végétation : Du point de vue de la texture, les classes texturales argilo-sablonneux et sablo-argileux prédominent. Le sol de Kasangulu est caractérisé par un faible niveau de fertilité du sol (pauvre en carbone organique : 0,2 à 0,6%). Il s’agit des sols Hypoluviques Arénosols. Selon CAID (2015), presque 90% des sols de Kasangulu est composé de ce type de sol. La flore colonisatrice de la ferme universitaire est dominée par des espèces végétales suivantes : Megathyrsus maximus (Jacq.) B.K. Simon & S.W.L Jacobs, Maprounea africana Müll. Arg., Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty, Lannea edulis (Sond.) Engl., Psidium guajava L., Eriosema psoraleoides (Lam.) G. Don., Annona senegalensis Pers., Dischrostachys cinerea (L.) Wight & Arn., Crossopteryx febrifuga (Afzel. Ex G. Don) Benth., Syzigium guineense, (Willd.) DC., Rotheca myicoides (Hochts.) Steane & Mabb., Maprounea africana Müll. Arg., Chromolaena odorata (L.) R.M. King & H. Rob., Achyranthes aspera L., Hymenocardia acida Tul., Hyparrhenia diplandra (Hack.) Stapf et Psorospermum febrifugum Spach.
3.2 Matériel : Pour mener cette étude, trois types de matériels ont été utilisés, à savoir : les matériels aratoires, les matériels de collecte et préparation d’échantillons du sol, et les matériels d’analyse de sol au laboratoire.
3.3 Méthodes : Les échantillons de sol ont été collectés dans la zone de la ferme universitaire de l’UPN/Kasangulu dominée par la savane clairsemée d’arbustes (Fig. 1.), couvrant 3,44 ha. L’échantillonnage du sol a été conduit de manière aléatoire (méthode zig-zag) de façon à couvrir, de manière représentative, la zone d’échantillonnage. Au total, 60 échantillons de sols perturbés ont été prélevés. Ces prélèvements ont été réalisés verticalement à l’aide d’une tarière (marque Eijkelkamp) et a concerné les vingt premiers centimètres du sol (profondeur 0 – 20 cm). Des 60 échantillons perturbés prélevés, 25 échantillons dont 14 composites (issus de 47 échantillons individuels) ont été analysés au laboratoire. Mis à part ces échantillons du sol perturbés, dix (10) échantillons du sol non perturbés et représentatifs ont également été prélevés, de manière aléatoire, à l’aide des cylindres de Kopecky de 100 cm3. Immédiatement après le prélèvement sur le terrain, ces échantillons étaient pesés pour relever le poids frais. Après échantillonnage sur le terrain, les échantillons perturbés du sol ont été emmenés au laboratoire et séchés à l’air libre sur papier duplicateur pendant 24h. Ensuite, ils ont été broyés (si nécessaire, à l’aide d’une bouteille de bière) puis tamisés au moyen d’un tamis (mailles de 2 mm de diamètre) pour obtenir la terre fine. Chaque échantillon a été étiqueté (numéro et date de prélèvement, profondeur de mesure, coordonnées GPS). Passant d’un échantillon à un autre, le tamis était nettoyé à l’aide d’une brosse et l’essuie tout pour éviter la contamination entre deux échantillons successifs. Ainsi préparés, les échantillons étaient prêts pour les analyses au laboratoire. Les échantillons non perturbés prélevés avec les cylindres de Kopecky ont été séchés à l’étuve, à 105°C pendant 72h en vue de déterminer la masse du sol sec. La caractérisation physique du sol a porté sur la description du profil pédologique, la densité apparente (Da), la teneur en eau du sol (teneur en eau gravimétrique et volumétrique), la porosité du sol et la texture du sol. La densité apparente (Da, masse d’un échantillon de sol sec sur le volume d’échantillonnage) a été mesurée suivant la méthode gravimétrique au moyen des cylindres de Kopecky (100 cm3) sur des échantillons non perturbés et frais (Okalebo et al, 2002 ; Van Ranst et al., 1999). Les données de la composition granulométrique des sols (texture) ont été projetées sur le triangle textural de densité apparente limitante pour la croissance (GLBD) (Daddow & Warrington, 1983) en vue d’en évaluer pour le sol de cette étude. La porosité totale du sol a été déduite de sa relation avec la densité apparente (Da) et réelle (Dr) du sol selon l’équation décrite par Arrouays et al. (2003) (Eq. 1) :
Eq.1
Où Pt : Porosité totale, Da : densité apparente et Dr : densité réelle (2,65 g/cm3).
La teneur en eau gravimétrique du sol qui correspond à l’humidité pondérale du sol a été déterminée par la formule suivante (Eq. 2) :
Eq.2
Où w : Eau gravimétrique (g eau/g sol sec).
La teneur en eau volumétrique du sol qui correspond au volume d’eau contenu dans un volume donné de sol a été déterminée par la formule suivante (Eq. 3) :
Où Θv : teneur en eau volumétrique (cm3 eau / cm3 total) ; w : Eau gravimétrique (g eau/g sol sec) ; Da : Densité apparente du sol ; Masse volumique de l’eau : 1 g/cm3.
La description morphologique du profil a été réalisée in situ, conformément aux directives standardisées pour la description des sols de la FAO (FAO, 2006). La couleur de la matrice du sol à l’état humide a été déterminée à l’aide de référentiels des couleurs des sols (Munsell Soil Color Charts, 2009). Quant aux analyses chimiques du sol, elles ont concerné le pH eau, la teneur en éléments minéraux du sol dont les macroéléments et éléments secondaires (N, P, K, Ca, Mg) ; les oligo-éléments (Cu, B, Zn) et la teneur en carbone organique (CO). Le pH, la teneur en carbone organique et en éléments nutritifs du sol (N total, P assimilable, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn et B) ont été analysés à l’aide du spectromètre ATR Platinum. Dix échantillons ont été analysés avec cet appareil. Un échantillon du sol (prise 5 g) est déposé sur le cristal de mesure du module ATR Platinum. Le spectromètre envoie un faisceau infrarouge dans le cristal permettant de détecter les liaisons chimiques caractéristiques des composés présents (matière organique, argile, etc.). Le spectre infrarouge obtenu, est enregistré et traité par le logiciel de gestion du spectromètre. Le logiciel qui pilote la machine corrige les spectres, puis applique un modèle de calibration statistique permettant d’estimer divers paramètres du sol. Le spectromètre produit un rapport des résultats de l’analyse du sol et les recommandations pour optimiser le rendement des cultures (actuellement les recommandations concernent uniquement la culture du maïs) (Cécillon et al., 2017). La teneur en matière organique (MO) du sol a été calculée en multipliant la teneur en carbone organique par 1,72 (soit une teneur moyenne de 58% de carbone organique dans la matière organique) (Baize, 2017). Le rapport C/N (carbone/azote) est le quotient de la teneur en carbone sur la teneur en azote. Par ailleurs, 15 échantillons de sol ont été analysés suivant les méthodes usuelles en vue de déterminer le pH-eau et KCl, la capacité d’échange cationique (CEC), la somme de bases échangeables, la teneur en oxydes de fer et d’aluminium (Fe2O3 et Al2O3), ainsi que l’acidité d’échange (Al3+ et H+). Le pH eau a été mesuré avec un pH mètre (marque Hanna) dans une suspension d’un mélange sol-eau avec un rapport de 1:2,5 (Sys, 1972) et le pH KCl 1 N, a été déterminé dans un rapport de 1:5. La capacité d’échange cationique (CEC) a été déterminée conformément à la méthode d’extraction (percolation) en milieu tamponné avec la solution d’acétate d’ammonium à pH = 7, adaptée aux sols acides (Pansu & Gautheyrou, 2006). Le taux de saturation en bases (V) est le quotient de la somme de bases échangeables sur la CEC, multiplié par cent. L’acidité d’échange (Al3+ + H+) a été déterminée suivant la méthode décrite par McLean (1965) : percolation sur 10 g de sol avec 100 ml de KCl 1 M (4 x 25 ml) et dosage par titrage avec NaOH (acidité totale) et HCl (aluminium échangeable). La quantité de H+ a été obtenue par différence entre l’acidité totale et la quantité d’aluminium échangeable. Le fer libre (Fedcb) et l’aluminium libre (Aldcb) ont été extraits avec la solution de dithionite et citrate de sodium tamponnés par le bicarbonate de sodium, et dosés par spectrophotométrie d’émission atomique (Mehra & Jackson, 1960). Les cartes illustrant la variabilité spatiale du pH et de la teneur en matière organique ont été réalisées à l’aide du GPS et du SIG, en utilisant l’outil d’interpolation de la boîte à outils ArcGIS, soutenu par l’outil de géotraitement. La méthode de Krigeage a été utilisée pour interpoler la distribution spatiale du pH et de la matière organique à partir des échantillons collectés (Oliver, 1990). Après la collecte des données, des analyses statistiques univariée (moyenne et écart-type), bivariée (analyse de corrélation de Pearson) et multivariée (analyse en composantes principales) ont été réalisées grâce aux logiciels R, version 4.5.0 et RStudio 2025 (R Development Core Team, 2025). Pour interpréter les résultats des analyses du sol, à défaut des normes d’interprétation des analyses des sols en RDC et plus particulièrement pour la zone d’étude, les normes de Mémento de l’Agronome (CIRAD-GRET, 1994) ; celles de Landon (1991) et la fiche d’interprétation des résultats des analyses des sols générée par le spectromètre ATR Platinum du Laboratoire des sols de l’Université Loyola du Congo (ULC) ont servi des références.
4 RESULTATS ET DISCUSSION
4.1.1 Propriétés physiques du sol :
- a) Teneur en eau, densité apparente et porosité du sol : Le tableau 1 présente les caractéristiques physiques du sol de la ferme universitaire de l’UPN/Kasangulu. Ce tableau montre que la densité apparente varie entre 1,16 et 1,50 g/cm3. Sur la profondeur de mesure (0-5 cm), la porosité totale la plus faible est de 43% et s’accroit d’environ 13% sur d’autres points de mesure. Quant à la teneur en eau du sol (gravimétrique et volumétrique), elle varie de 3 à environ 23%, avec des moyennes de 9% (teneur en eau gravimétrique) et 12% (teneur en eau volumétrique).
Tableau 1 : Propriétés physiques du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu.
| Echantillons du sol | Paramètres | |||
| Θv (%) | w (%) | Da (g/cm3) | P tot (%) | |
| 1 | 14,63 | 11,00 | 1,33 | 49,81 |
| 2 | 11,12 | 8,00 | 1,39 | 47,55 |
| 3 | 22,61 | 17,00 | 1,33 | 49,81 |
| 4 | 11,88 | 9,00 | 1,32 | 50,19 |
| 5 | 14,80 | 10,00 | 1,48 | 44,15 |
| 6 | 8,12 | 7,00 | 1,16 | 56,23 |
| 7 | 4,29 | 3,00 | 1,43 | 46,04 |
| 8 | 4,44 | 3,00 | 1,48 | 44,15 |
| 9 | 8,58 | 6,00 | 1,43 | 46,04 |
| 10 | 19,50 | 13,00 | 1,50 | 43,40 |
| Moyenne ± Ecart-type (n = 10) | 12,00±4,71 | 8,70±3,30 | 1,39±0,08 | 47,74±3,02 |
Légende : Θv (%) : Teneur en eau volumétrique ; w (%) : Teneur en eau gravimétrique ; Da : Densité apparente (g/cm3) ; P tot (%) : Porosité totale du sol.
- b) Densité apparente limitante (GLBD) des cultures : La projection des données granulométriques sur le triangle textural des densités apparentes limitantes pour la croissance (GLBD, selon Daddow & Warrington, 1983) montre que le seuil critique de GLBD est atteint plus rapidement (à une valeur plus faible) dans les horizons riches en argile (Figure 2). Indépendamment de la profondeur de l’horizon, cette valeur de GLBD se situe autour de 1,55 g/cm³. Le tableau 2 compare les densités apparentes mesurées sur le terrain aux valeurs critiques estimées à partir de la figure 2. Il en ressort que dans les horizons de surface, la densité apparente mesurée reste systématiquement plus éloignée du seuil critique. L’horizon Ap présente l’écart le plus important avec la valeur critique, suivi de près par l’horizon A1. Ces écarts marqués indiquent que la densité apparente actuelle de ces horizons n’exerce aucune contrainte majeure sur le développement des racines. Les horizons A1,2 et B, à l’inverse, dépassent ce seuil critique, ce qui traduit une résistance mécanique du sol limitant la croissance racinaire des plantes.
Tableau 2 : Comparaison des valeurs de densité apparente (Da) mesurée et critiques (GLBD) pour les échantillons du profil de la zone d’étude selon les profondeurs types.
| Echantillons du sol | Paramètres | |||
| Da mesurée (1) | Da Critique* (2) | (2) – (1) | Profondeur (cm) | |
| Horizon Ap | 1,28 | 1,55 | 0,27 | 0-7 |
| Horizon Ap | 1,37 | 1,55 | 0,18 | |
| Horizon Ap | 1,39 | 1,55 | 0,16 | |
| Moyenne | 1,34 | 1,55 | 0,20 | |
| Horizon A1 | 1,45 | 1,55 | 0,1 | 8-50 |
| Horizon A1 | 1,53 | 1,55 | 0,02 | |
| Horizon A1 | 1,61 | 1,55 | -0,06 | |
| Moyenne | 1,53 | 1,55 | 0,02 | |
| Horizon A1,2 | 1,64 | 1,55 | -0,09 | 51-68 |
| Horizon A1,2 | 1,65 | 1,55 | -0,10 | |
| Horizon A1,2 | 1,59 | 1,55 | -0,04 | |
| Moyenne | 1,62 | 1,55 | -0,08 | |
| Horizon B | 1,64 | 1,55 | -0,09 | 69-100 |
| Horizon B | 1,65 | 1,55 | -0,10 | |
| Horizon B | 1,59 | 1,55 | -0,04 | |
| Moyenne | 1,62 | 1,55 | -0,08 | |
Légende : Da : Densité apparente (g/cm3) ; * Valeurs estimées par interpolation à partir de la Figure 2.
Figure 2 : Positionnement des échantillons des sols du profil dans le diagramme textural de densité apparente limitante pour la croissance racinaire (Daddow & Warrington, 1983).
: Horizon Ap ; : Horizon A1 ; : Horizons A1,2 et B ; Echantillons du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu. Chaque point correspond à un échantillon non perturbé selon les profondeurs de chaque horizon. Les lignes discontinues représentent les compositions granulométriques d’égale densité apparente limitante pour la croissance.
- c) Description du profil pédologique : Le tableau 3 et la figure 3 présentent la description morphologique des horizons du profil FU1 (Série Kinsambi) du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu. Le profil montre quatre horizons différents suivant leurs couleurs : Horizon Ap, Horizon A1, Horizon A1,2 et Horizon B. La transition des couleurs (du brun très sombre au brun jaunâtre clair) traduit la diminution progressive de la matière organique et l’augmentation relative des minéraux oxydés (fer et aluminium). Biologiquement, la dynamique est concentrée dans les horizons supérieurs, tandis que les horizons A1,2 et B agissent comme une limite physique et chimique.
Tableau 3 : Description morphologique des horizons du profil FU1 (Série Kinsambi) du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu.
| Horizon | Type d’horizon | Code Munsell | Nom de la couleur | Description |
| Ap | Horizon de surface labouré | 10YR 2/2 | Brun très sombre (Very Dark Brown) | Mince couche supérieure humifère, de couleur sombre (accumulation de matière organique décomposée). Présence active de racines de graminées. |
| A1 | Horizon humifère supérieur/Eluvial ou Lessivé | 10YR 3/3 | Marron foncé (Dark Brown) | Couche plus épaisse, sombre du profil avec une bonne aération. Sa couleur brune à marron foncé provient d’une forte concentration en matière organique (humus). Présence de six racines d’arbustes et de deux macropores. |
| A1,2 | Horizon de transition | 10YR 4/4 | Brun jaunâtre foncé (Dark Yellowish Brown) | Couche avec couleur intermédiaire, de teinte claire (brun légèrement foncé) que l’horizon A1 sous l’effet d’une baisse progressive du taux d’humus. |
| B | Horizon d’accumulation ou altération/Illuvial | 10YR 6/4 | Brun jaunâtre clair (Light Yellowish Brown) | Couche inférieure peu affectée par les processus biologiques. Nuance plus claire, grisâtre ou beige (diminution de la matière organique, due à l’accumulation d’oxydes de fer et d’argiles, et une faible altération chimique). |
| Horizon A1 |
| Horizon A1,2 |
| Horizon B |
| Horizon Ap |
Figure 3 : Profil pédologique du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu.
4.1.2 Propriétés chimiques et classes texturales du sol : Les propriétés chimiques du sol du site d’étude sont présentées au tableau 4. Le pH est généralement très acide, avec des valeurs allant de 4,5 à 5,2. La teneur en carbone organique (CO) est faible, elle ne dépasse pas 1,26%. A certains points de mesure, elle est même très faible (0,59%). La teneur en matière organique (MO) suit la même tendance que le carbone organique (MO = CO x 1,72). L’azote total est très faible sur l’ensemble de la zone d’échantillonnage (0,037 à 0,067%). Le rapport C/N varie entre 15 et 30. Quant à la teneur en phosphore, elle est quasi-identique sur l’ensemble d’échantillons analysés sauf à un point de mesure dont la teneur est le double (20 ppm). Comme pour les autres éléments minéraux du sol, les teneurs en bases échangeables sont tout de même très faibles, avec des valeurs inférieures à 1 méq/100 g de sol. En ce qui concerne les oligo-éléments, le bore est caractérisé par des valeurs plus faibles comparées au cuivre et zinc dont les teneurs ont atteint jusqu’à 4,9 ppm. La texture du sol est dominée par les classes argilo-sableuse et limono-argilo-sableuse en surface. Dans certains points de mesure, la texture argileuse domine (Tableau 4).
Tableau 4 : Propriétés chimiques et classes texturales du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu.
| Paramètres | Echantillons | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | Moyenne ± Ecart-type (n = 10) | |
| pH | 4,8 | 5,2 | 4,7 | 4,5 | 4,7 | 4,8 | 4,7 | 4,8 | 4,8 | 5 | 4,8±0,19 |
| CO (%) | 1,16 | 0,59 | 1,1 | 1,24 | 1,11 | 0,93 | 1,26 | 0,69 | 1,24 | 0,74 | 1,0±0,25 |
| MO (%) | 1,99 | 1,02 | 1,89 | 2,14 | 1,91 | 1,6 | 2,17 | 1,19 | 2,14 | 1,28 | 1,7±0,43 |
| N tot (%) | 0,057 | 0,041 | 0,045 | 0,052 | 0,037 | 0,055 | 0,065 | 0,045 | 0,064 | 0,032 | 0,05±0,1 |
| P (ppm) | 10,0 | 20,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 11,0±3,16 |
| K (méq/100 g) | 0,21 | 0,14 | 0,18 | 0,28 | 0,18 | 0,20 | 0,28 | 0,19 | 0,24 | 0,20 | 0,2±0,04 |
| Ca (méq/100 g) | 0,35 | 0,70 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,65 | 0,19 | 0,15 | 0,37 | 0,60 | 0,3±0,23 |
| Mg (méq/100 g) | 0,43 | 0,41 | 0,44 | 0,49 | 0,44 | 0,67 | 0,49 | 0,40 | 0,60 | 0,37 | 0,5±0,09 |
| SBE (méq/100 g) | 0,99 | 1,25 | 0,77 | 0,92 | 0,77 | 1,52 | 0,96 | 0,74 | 1,21 | 1,17 | 1,0±0,25 |
| B (ppm) | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8±0,00 |
| Cu (ppm) | 1,8 | 1,8 | 4,9 | 4,9 | 1,8 | 1,8 | 4,9 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 2,7±1,50 |
| Zn (ppm) | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0±0,00 |
| C/N | 20,0 | 15,0 | 24,0 | 24,0 | 30,0 | 17,0 | 19,0 | 15,0 | 19,0 | 24,0 | 20,7±4,76 |
| Classe texturale | Argilo-sableuse | Limono-sableuse | Argilo-sableuse | Argileuse | Argilo-sableuse | Limono-argilo-sableuse | Argileuse | Limono-argilo-sableuse | Argilo-sableuse | Limono-argilo-sableuse | – |
Analyses faites à l’aide du spectromètre ATR Platinum.
Légende : pH : Potentiel hydrogène, CO : Carbone organique, MO : Matière organique, N tot : Azote total, P : Phosphore assimilable, K : Potassium, Ca : Calcium, Mg : Magnésium, SBE : Somme de bases échangeables, B : Bore, Cu : Cuivre, Zn : Zinc, C/N : Rapport carbone sur azote, ppm : Partie par million, méq/100 g : Milliéquivalent sur 100 g de sol
4.1.3 pH, SBE, CEC, saturation en bases, teneurs en oxydes de Fe et d’Al libres et acidité de réserve :Le tableau 5 présente les résultats des analyses du sol (15 échantillons) mesurées suivant les méthodes usuelles. Le sol est acide, avec des valeurs qui varient entre 4,8 et 5,4 tandis que le pH-KCl diminue d’une demie à une unité (3,7 et 4,9). La somme de bases échangeables varie de 0,34 à 1,05 méq/100 g de sol, et la CEC reste aussi très faible (6-6,98 méq/100 g de sol), indiquant une faible capacité de rétention en cations. Le taux de saturation en bases (V) est très bas (5,41-17,21 %), confirmant un sol acide et peu fertile (V < 20%). Les teneurs en oxydes de fer (1,65-2,87%) et d’aluminium (< 1%) sont très faibles. Quant à l’acidité de réserve, la teneur en aluminium échangeable (Al3+) s’accroit de 0,24 à 0,66 méq/100 g de sol, et celle de H+ varie largement selon les points de mesure (0,18 à 2,37 méq/100 g de sol).
Tableau 5 : pH, SBE, CEC, taux de saturation en bases, teneurs en oxydes de Fe et d’Al libres et acidité de réserve du sol de la ferme universitaire de l’UPN/Kasangulu.
| Echantillons | pH_
eau |
pH_KCl | SBE | CEC | V | Fe₂O₃ | Al₂O₃ | Al3+ | H+ |
| 1 | 5,3 | 4,9 | 1,05 | 6,10 | 17,21 | 2,14 | 0,58 | 0,24 | 0,88 |
| 2 | 5,3 | 3,9 | 0,4 | 6,16 | 6,49 | 1,92 | 0,75 | 0,26 | 0,95 |
| 3 | 4,9 | 3,9 | 0,4 | 6,24 | 6,41 | 2,29 | 0,84 | 0,28 | 1,01 |
| 4 | 5,2 | 4,2 | 0,69 | 6,98 | 9,89 | 1,89 | 0,67 | 0,26 | 0,95 |
| 5 | 5,1 | 3,8 | 0,44 | 6,30 | 6,98 | 1,96 | 0,71 | 0,30 | 1,08 |
| 6 | 5,3 | 3,7 | 0,34 | 6,29 | 5,41 | 2,87 | 0,57 | 0,65 | 2,36 |
| 7 | 5,4 | 3,7 | 0,41 | 6,32 | 6,49 | 2,65 | 0,37 | 0,50 | 1,80 |
| 8 | 5,2 | 3,8 | 0,52 | 6,45 | 8,06 | 1,65 | 0,44 | 0,61 | 2,20 |
| 9 | 4,9 | 3,8 | 0,44 | 6,38 | 6,9 | 1,89 | 0,19 | 0,41 | 1,48 |
| 10 | 5,3 | 3,9 | 0,56 | 6,52 | 8,59 | 2,13 | 0,15 | 0,24 | 0,19 |
| 11 | 4,9 | 3,9 | 0,37 | 6,28 | 5,89 | 2,13 | 0,08 | 0,26 | 0,18 |
| 12 | 5,2 | 3,9 | 0,47 | 6,41 | 7,33 | 2,13 | 0,0 | 0,28 | 1,02 |
| 13 | 5,1 | 3,9 | 0,54 | 6,55 | 8,24 | 2,11 | 0,08 | 0,26 | 0,96 |
| 14 | 5,3 | 3,8 | 0,43 | 6,36 | 6,76 | 2,23 | 0,15 | 0,30 | 1,09 |
| 15 | 4,8 | 3,7 | 0,48 | 6,47 | 7,42 | 2,21 | 0,23 | 0,66 | 2,37 |
| Moyenne ± Ecart-type | 5,1±0,2 | 3,9±0,2 | 0,5±0,11 | 6,39±0,14 | 7,87±1,68 | 2,15±0,20 | 0,42±0,24 | 0,37±0,13 | 1,23±0,54 |
Légende : Potentiel hydrogène eau (solvant eau) ; Potentiel hydrogène KCl (solvant chlorure de potassium) ; SBE (méq/100 g) : Somme des bases échangeables en milliéquivalent sur 100 g de sol ; CEC (méq/100 g) : Capacité d’échange cationique en milliéquivalent sur 100 g de sol ; V (%) : Taux de saturation en bases ; Fe₂O₃ (%) : Oxyde de fer ; Al₂O₃ (%) : Oxyde d’aluminium ; Al3+ (méq/100 g) : Aluminium échangeable en milliéquivalent sur 100 g de sol ; H+ (méq/100 g) : Hydrogène échangeable en milliéquivalent sur 100 g de sol.
4.1.4 Relation entre les propriétés chimiques du sol et la texture : La relation entre les propriétés chimiques et la texture du sol du site d’étude est illustrée à la figure 4. Les deux premiers axes expliquent 70,3% de la variance totale (47,4% pour Dim1 et 22,9% pour Dim2). L’ACP montre que l’axe 1 (horizontal) est plus important car il sépare les échantillons du sol en deux groupes distincts : à droite le groupe organique dont la matière organique, le carbone organique et l’azote total qui sont très proches et évoluent dans le même sens (r = 0,657), plus le sol est riche en matière organique plus il est riche en azote ; et à gauche le groupe pH, phosphore et calcium qui évoluent dans le même sens (r = 0,745 et r = 0,797), plus le pH remonte, le phosphore est plus présent dans le sol. Le magnésium et la SBE (Somme de bases échangeables) sont orientés vers le haut et le rapport C/N est orienté vers le bas (r = -0,437 et r = -0,216). Ceci indiquerait que là où la décomposition de la matière organique est lente (C/N élevé), le sol est moins riche en bases échangeables. Les échantillons de sol riches en argile (en rouge, points 4 et 7) sont caractérisés par des teneurs en carbone organique (CO%), en matière organique (MO%) et en azote élevées, montrant que l’argile aide à stocker et conserver la matière organique dans le sol. Les sols limono-sableux (en violet, point 2) sont relativement moins acides (pH élevé) et riches en phosphore assimilable et en calcium (Ca), mais très pauvres en matière organique. Les sols argilo-sableux (en vert, numéros 3 et 5) sont liés au rapport C/N élevé. Par contre, les sols limono-argilo-sableux (en bleu) sont plutôt riches en magnésium (Mg) et ont des valeurs de SBE supérieures, surtout pour les points 6 et 1. Bien plus, plus un sol est argileux et riche en matière organique, plus son pH a tendance à être bas (acide) (Figure 4).
Figure 4 : Relation entre les propriétés chimiques du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu et les classes texturales.
4.1.5 Variabilité spatiale du pH et de la teneur en matière organique dans la zone d’étude : Les figures 5 et 6 illustrent la variabilité spatiale du pH eau et de la teneur en matière organique du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu. Il s’observe que le pH eau du sol dans l’ensemble de la zone d’étude est fortement acide (4,6 à 5,2), la partie Nord du site d’étude est relativement plus acide que le Sud (Figure 5). Parallèlement, la teneur en matière organique est globalement faible (1 – 2,2%) sur l’ensemble du site d’étude (Figure 6).
Figure 5 : Variabilité spatiale du pH eau du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu.
Figure 6 : Variabilité spatiale de la teneur en matière organique du sol de la ferme universitaire de l’UPN / Kasangulu.
La présente étude avait pour objectif de contribuer à la caractérisation pédologique de la ferme universitaire de l’UPN à Kasangulu. Les résultats mettent en évidence un sol ferrallitique typique, marqué par une forte acidité, une faible fertilité et une variabilité spatiale importante des propriétés physiques et chimiques. La densité apparente varie entre 1,16 et 1,50 g/cm³, et la porosité totale, de 44 à 56%. La teneur en eau du sol varie entre 3 et 23%, traduisant une forte variabilité de l’humidité du sol selon les points de prélèvement. La texture du sol est argilo-sableuse, limono-sableuse, argilo-limono-sableuse ou argileuse. Les horizons supérieurs (Ap et A1) (0 – 50 cm de profondeur) offrent des conditions favorables au développement racinaire grâce à une densité apparente inférieure au seuil critique (1,55 g/cm3) et une porosité adéquate. En revanche, les horizons A1,2 et B présenteraient une résistance mécanique du sol susceptible de réduire la croissance racinaire. Du point de vue chimique, le sol est caractérisé par une forte acidité (pH eau = 4,5 – 5,4 et pH KCl = 3,7 et 4,9), une faible teneur en carbone organique (0,59 à 1,26%) et en matière organique (1,01 à 2,17%), CEC, en bases échangeables (< 1 méq/100 g de sol) et en oligoéléments, ainsi qu’une teneur très faible en azote total (0,037 à 0,067%). La cartographie spatiale confirme la prédominance d’une acidité forte et d’une pauvreté organique du sol. Les caractéristiques édaphiques susmentionnées confirment les hypothèses de cette étude selon lesquelles : (i) le sol de la ferme universitaire de l’UPN/Kasangulu est acide, pauvre en matière organique (carbone organique), en bases échangeables, en azote et oligo-éléments, et (ii) présente une grande variabilité spatiale des propriétés chimiques, notamment le pH et la matière organique. C’est donc un sol présentant un faible niveau de fertilité naturelle, typique des sols tropicaux fortement altérés et soumis à un lessivage intense des nutriments. La faible teneur en matière organique et en nutriments, combinée à l’acidité élevée du sol, constitue une contrainte majeure pour la production agricole. La mise en culture de ce sol nécessite notamment la correction de l’acidité du sol, l’apport de matière organique et des éléments minéraux ainsi qu’une gestion adaptée de la résistance mécanique du sol afin de favoriser la croissance racinaire. Pour améliorer dans la durée la fertilité du sol et la productivité des systèmes de culture, l’adoption de pratiques agricoles durables (gestion intégrée des nutriments, agroforesterie, agriculture de conservation) est indispensable.
6 REMERCIEMENTS
Les auteurs remercient les autorités académiques de l’Université Pédagogique Nationale (UPN) et les autorités décanales du Domaine des Sciences Agronomiques et Environnement pour tous les soutiens bénéficiés pendant la réalisation de cette étude.
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