pH, Eh, pE : les clés pour comprendre le potentiel redox des sols
Le pH ne suffit pas toujours à expliquer le fonctionnement chimique d’un sol. Le potentiel redox, exprimé par le Eh, renseigne sur le caractère oxydant ou réducteur du milieu, notamment lié à la disponibilité en oxygène. Cette valeur reste toutefois sensible aux conditions du milieu et doit être interprétée avec le pH, l’humidité et l’état structural du sol.
Trois notions à ne pas confondre
Le potentiel redox revient régulièrement dans les échanges sur le fonctionnement biologique et la santé des sols. Derrière ce terme se cachent pourtant plusieurs grandeurs. Le pH, sans unité, décrit l’acidité ou l’alcalinité de la solution du sol à partir de l’activité des ions hydrogène. Le Eh, exprimé en millivolts, traduit la tendance du milieu à accepter ou à céder des électrons. Un milieu oxydant, généralement bien pourvu en oxygène, tend à capter des électrons. À l’inverse, un milieu réducteur, souvent associé à un manque d’oxygène, présente une plus grande disponibilité en électrons. Enfin, le pE, également sans unité, exprime cette activité électronique sur une autre échelle : il n’est pas mesuré directement, mais calculé à partir du Eh. À 25 °C, il s’obtient en divisant le Eh, exprimé en volts, par 0,059. Un Eh ou un pE élevé caractérise ainsi un milieu davantage oxydant, tandis qu’une valeur plus faible indique des conditions plus réductrices.
Un Eh élevé correspond à un milieu davantage oxydant, tandis qu’un Eh faible caractérise des conditions plus réductrices. À 25 °C, le pE peut être calculé en divisant le Eh, exprimé en volts, par 0,059. Le pE n’est donc pas une mesure supplémentaire : il constitue une traduction du Eh sur une échelle comparable à celle du pH. Les travaux méthodologiques d’Olivier Husson et ses coauteurs proposent également de considérer la somme pE + pH pour faciliter certaines comparaisons.
Relier le redox à l’oxygénation du sol
Dans un sol bien aéré, l’oxygène joue le rôle de principal accepteur d’électrons. Lorsque le sol se sature en eau, la diffusion de l’oxygène ralentit fortement. L’activité respiratoire des racines et des micro-organismes peut alors épuiser l’oxygène disponible et faire diminuer le Eh.
D’autres composés prennent progressivement le relais comme accepteurs d’électrons. Ces réactions modifient les formes chimiques de l’azote, du manganèse, du fer ou du soufre. Des conditions réductrices peuvent ainsi favoriser la présence d’ammonium et la mise en solution du fer et du manganèse. Dans les situations les plus réductrices, notamment en sol durablement engorgé, la réduction des sulfates peut conduire à la formation de sulfure d’hydrogène, toxique pour les plantes. Le comportement de ces éléments dépend toutefois conjointement du Eh et du pH.
Une valeur élevée n’est donc pas systématiquement synonyme de sol fonctionnel, pas plus qu’un Eh faible ne signifie nécessairement qu’il est dégradé. Le résultat dépend de la texture, de la teneur en eau, de la disponibilité de la matière organique, de la porosité et de l’activité biologique.
Mesurer le pH en même temps que le Eh
Un Eh communiqué sans son pH est difficile à interpréter. Les deux grandeurs ne sont pas indépendantes : pour une même activité électronique, le Eh évolue avec le pH. Il faut donc mesurer les deux paramètres sur le même échantillon et préciser la température, le type d’électrode ainsi que la référence utilisée.
Une mesure directe dans le sol renseigne sur son état au moment de l’observation. Elle est néanmoins très sensible à la profondeur, à l’humidité, à la proximité d’une racine ou à la position de l’électrode dans un agrégat. L’exposition d’un échantillon à l’air peut elle-même modifier son état redox. Les mesures doivent donc être répétées en plusieurs points et réalisées selon un protocole constant.
Les méthodes fondées sur un sol séché puis réhumecté améliorent la comparabilité entre échantillons, mais elles ne décrivent pas exactement les conditions présentes dans la parcelle au moment du prélèvement. Mesure in situ et test standardisé ne répondent donc pas au même objectif.
Éviter le diagnostic à partir d’une valeur isolée
Pour suivre une parcelle, mieux vaut comparer des mesures obtenues à la même profondeur, avec le même matériel et dans des conditions hydriques documentées. L’état structural, les traces d’hydromorphie, l’enracinement et les analyses de sol restent indispensables pour comprendre l’origine d’un Eh inhabituel.
Le potentiel redox peut ainsi compléter un diagnostic, mais il ne remplace ni l’observation du profil ni les indicateurs biologiques ou structuraux. Une étude publiée en 2024 confirme son intérêt comme indicateur complémentaire, tout en soulignant que son interprétation doit encore être consolidée selon les sols et les méthodes de préparation des échantillons.