Sol (pédologie)

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270px Le sol représente la couche superficielle, meuble, de la croûte terrestre, résultant de la transformation de la roche mère enrichie par des apports organiques. On différencie le sol de la croûte terrestre par la présence de vie.
Sol (pédologie)

270px Le sol représente la couche superficielle, meuble, de la croûte terrestre, résultant de la transformation de la roche mère enrichie par des apports organiques. On différencie le sol de la croûte terrestre par la présence de vie.

Sol vivant et milieu de vie

Végétaux et animaux profitent de la désagrégation des roches de la croûte terrestre et ils y contribuent, co-produisant le sol, et y puisant l'eau et les sels minéraux, et y trouvant parfois abris, support ou milieu indispensables à leur vie. Le sol était autrefois considéré comme un facteur abiotique, résultant de facteurs tels que la géologie, le climat, la topographie... L'ensemble de ces facteurs abiotiques, mobilisés par le Vivant, et en particulier par les microorganismes, qui recyclent également la nécromasse et les excréments dans le sol constituent la base des écosystèmes terrestres. Hors virus, ce sont de 100 à 100 millions de micro-organismes qui vivent dans un gramme de solGérard Catroux, INRA CMSE. Le sol abrite aussi la rhizosphère, interface complexe entre monde végétal aérien et monde minéral. Les processus d'échange, de décolmatation et d'excrétion du tissus racinaire et des champignons symbiotes y vivant jouent un rôle fondamental dans le processus de production et d'entretien des sols et de l'humus, qui peut être fortement affecté par les activités humaines. Connaître les sols, c'est apprendre à identifier, localiser et cartographier les éléments indispensables à la vie sur Terre et se donner la possibilité d'identifer des secteurs géographiques aux qualité et enjeux variés pour produire les denrées alimentaires, la protection de l'eau et de la biodiversité. Le pédologue peut repèrer des sols favorables ou défavorables à certains organismes et produire des cartes de pédopaysages. Le botaniste et le phytosociologue peuvent également, au moyen de plantes bioindicatrices, identifier les caractéristiques de certains sols : par exemple les plantes de milieux calcaires secs, groupe au sein duquel on pourra repèrer quelques orchidées emblématiques. La production d'agrocarburants est une des nouvelles vocations, dont l'intérêt et le bilan écologique restent discutés, que certains groupes industriels et états veulent donner aux sols.

Définitions

Il existe plusieurs définitions du sol :
- Les agronomes nomment parfois sol la partie arable (pellicule superficielle) homogénéisée par les labours et explorée par les racines des plantes. on considère qu'un bon sol agricole est constitué de 25% d’eau, 25% d’air, 45% de matière minérale et de 5% de matière organique. Le tassement et la semelle de labour peuvent induire une perte de rendement de 10 à 30 %.
- Les pédologues estiment que la partie arable ne constitue que la partie superficielle du sol. Le pédologue Albert Demolon a défini le sol comme étant « la formation naturelle de surface, à structure meuble et d'épaisseur variable, résultant de la transformation de la roche mère sous-jacente sous l'influence de divers processus, physiques, chimiques et biologiques, au contact de l'atmosphère et des êtres vivants ».
- Les responsables de l'aménagement du territoire distinguent les sols agricoles, les sols boisés, les sols bâtis et les autres sols. La science qui étudie les sols, leur formation, leur constitution et leur évolution, est la pédologie.

Constituants des sols

La fraction minérale

La fraction minérale représente l'ensemble des produits de la dégradation physique puis chimique de la roche mère. On peut les classer par diamètres décroissants :
- les sables
- les limons
- l'argile granulométrique Voir l'article détaillé Granulométrie. Tous ces éléments constituent le « squelette » du sol dans lequel on les trouve en différentes phases: gazeuse, liquide, solide, et à l'état de plasma.

La fraction organique

La matière organique peut être définie comme une matière carbonée provenant de la décomposition d'êtres vivants végétaux et animaux. Elle constitue l'humus. Elle est composée d'éléments principaux (le carbone-C, l'hydrogène-H, l'oxygène-O et l'azote-N) et d'éléments secondaires (le soufre-S, le phosphore-P, le potassium-K, le calcium-Ca et le magnésium-Mg). Elle se répartit en 4 groupes :
- la matière organique vivante, animale et végétale, qui englobe la totalité de la biomasse en activité,
- les débris d'origine végétale (résidus végétaux, exsudats) et animale (déjections, cadavres) appelés « matière organique fraîche »,
- des composés organiques intermédiaires, appelés matière organique transistoire (évolution de la matière organique fraîche),
- des composés organiques stabilisés, les matières humiques, provenant de l'évolution des matières précédentes. La végétation fournit des débris végétaux qui constituent la litière de l'horizon Ao. Sa décomposition se fait sous l'action de la microflore et de la microfaune du sol, et produit l'humus et les composés minéraux de l'horizon A. Les deux processus sont d'une part la minéralisation (produisant les composés minéraux tels que le , le , les nitrates et les carbonates) et l'humification (polymérisation en composés organiques amorphes qui se lient aux argiles). Le processus d'humification aboutit à la formation de l'humus.(anas)
- En milieu peu actif, la décomposition des litières est lente, l'horizon organique Ao est brun noir, fibreux et acide. On parle de mor ou terre de bruyère.
- En milieu biologiquement plus actif, l'horizon Ao est moins épais et constitue un moder.
- En milieu biologiquement très actif, la décomposition est très rapide, l'horizon Ao disparaît et apparaît un horizon A1, composé d'agrégats argilo-humiques à Fer et Aluminium. On parle de mull.

La texture du sol

Une des caractéristiques des sols est la taille des éléments minéraux qui le composent.
- Les cailloux ou blocs sont les éléments de taille supérieure à 2mm.
- Les éléments de taille inférieure à 2 mm sont définis par classe de texture (sables, limons et argiles). Ces roches appartiennent au groupe des silicates.
- Des ions (Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, NO3-, ...) arrivent dans le sol en solution dans l'eau infiltrée, ou fixés aux particules colloïdales citées ci-dessus. Les particules colloïdales chargées négativement peuvent se présenter à l'état dispersé ou floculé.
-À l'état dispersé, les particules se repoussent en raison de leur polarité, et occupent tous les interstices du sol. Ce dernier devient asphyxiant, et l'eau ne s'y infiltre plus. Le sol est difficile à travailler.
-À l'état floculé, les particules colloïdales sont neutralisées par les ions chargés positivement, et s'agglutinent avec ceux-ci. Les flocons formés laissent un sol lacunaire, perméable à l'eau et à l'air. C'est un sol avec une bonne structure.

Le profil du sol

Pour décrire un sol, il est nécessaire de l'observer en tranches parallèles à la surface, appelées horizons. Deux types d'horizons se superposent habituellement : une suite d'horizons humifères, au-dessus des horizons minéraux. En résumé, la structure rescpecte cet agencement (voir Le profil du sol pour plus de précisions). Les horizons humifères sont les horizons les plus riches en être vivants.
- L - litière. La litière comprend l'ensemble des débris bruts (restes de bois, d'herbes et de fleurs fanées).
- O, comprenant les matières organiques en cours de transformation :
-Of - horizon de fermentation. La température et l'humidité y sont optimales, en raison de la protection solaire fournie par l'Ol.
-Oh - horizon humifié. Cet horizon est composé exclusivement de matière organique directement utilisable.
- Ah - horizon mixte. Composé d'éléments minéraux et d'humus. Sa structure dépend de l'incorporation plus ou moins rapide de l'humus. Les horizons minéraux sont les moins riches en organismes vivants.
- E - horizon lessivé. Il est drainé par l'eau qui s'infiltre, ce qui le rend pauvre en ions, en composés d'argiles, humiques, et en hydroxydes de fer et d'aluminium.
- B - horizon d'accumulation. Horizon intermédiaire apparaissant dans les sols évolués. Il est aussi appelé horizon structural ou d'altération et est riche en éléments fins ou amorphes: argiles, oxydes de fer et d'aluminium, humus, arrêtant leur descente à son niveau.
- C - roche-mère peu altérée.
- R - roche-mère non altérée. Couche géologique dans laquelle se sont formés les hydrocarbures. Chaque profil de sol a une histoire, que les pédologues tentent de retracer grâce aux caractéristiques des différents horizons. La répartition des différents types de sols dans l'Union européenne (à 15).

Les différents types de sols

Il existe un grand nombre de types de sols, parmi lesquels le sol brun, le podzol, le sol hydromorphe, le sol rouge, le sol isohumique, le sol ferralitique, le sol ferrugineux. Voir la liste des sols pour plus de détails.

Fonctions des sols

Le sol est une ressource naturelle, peu ou lentement renouvelable, globalement en voie de dégradation (surtout dans les pays pauvres, où celle-ci n'est pas compensée par les hausses de productivité permises par la mécanisation, les engrais et les pesticides). Ce patrimoine est aussi en régression quantitative selon l'ONU (FAO), essentiellement consacré à l'agriculture à la sylviculture ou aux écosystèmes, mais aussi et de plus en plus aux "établissements humains" ( villes, habitations, zones d'activité, parking, etc.). Des fonctions nouvelles lui sont reconnues dont un rôle majeur dans le cycle de l'eau, pour la santé publique (cf. sols pollués) et des écosystèmes, ainsi qu'une importance dans les cycles biogéochimiques du CO2, de l'Azote, le potassium, le calcium, le phosphore, les métaux. Les sols de qualité limitent les risques d'érosion et de salinisation. Sa fonction « puits de carbone », est encore mal comprise ou mal évaluée, et semble fortement varié selon les conditions biogéographiques, mais le protocole de Kyoto souligne l'importance du sol comme puits de carbone important, surtout en zone tempérée. Le groupe de travail du Programme européen sur le changement climatique (PECC) consacré aux puits de carbone liés aux sols agricoles a par exemple estimé que ce potentiel représentait l'équivalent de 1, 5 à 1, 7 % des émissions de CO2 de l'UE. Une conférenceConférence internationale, Puits de Carbone et Biodiversité, Liège, 2001. Actes publiés en 2003 par la de la Région Wallonne. Ed : Ir. J. Stein. européenne a rappelé en 2001 l'importance entre Puits de carbone et Biodiversité. En France le Grenelle de l'Environnement a proposé en 2007 les concepts de trame verte de remembrement environnemental qui pourraient tous deux contribuer à restaurer les sols. Un « bail environnemental » avait été créé (décretDécret n° 2007-326 du 8 mars 2007 (JO du 10 mars 2007) , pris « après discussion avec les organisations professionnelles agricoles » pour les bailleurs associatitifs agréés au titre de la protection de l'environnement et les personnes morales de droit public, en application de la Loi d’orientation agricole (LOA) du 6 janvier 2006). de mars 2007). Ce bail ne vaut cependant que dans certaines zones géographiques précisées par le décret et pour des bailleurs privés (si leurs parcelles sont situées dans des espaces naturels particuliers et les clauses conformes au document de gestion officiel en vigueur dans ces zones). Ce bali permet d'imposer une liste limitative de pratiques culturales susceptibles de protéger l'environnement. Leur non respect par le repreneur du bail peut entrainer sa résilisation.

Menaces

Quand les sols ne sont pas simplement "consommés" par la construction (urbanisation, périurbanisation, routes, parkings..), ils sont surtout menacés par certaines pratiques agricoles qui induisent diverses formes de régression et dégradation des sols ; : - une diminution des taux de matière organique (labour, cultures intensives) ; : - la compaction et l'asphyxie, l'apparition d'une semelle de labour ; : - l'acidification, la salinisation et éventuellement la désertification ; : - l'érosion (hydrique ou éolienne)... Dans les basses-terres, ils peuvent aussi être menacés de submersion marine (Cf. montée des océans). Les retombées atmosphériques, les boues d'épuration, certains engrais (phosphates riches en cadmium en particulier), les pesticides et parfois les eaux d'irrigation y apportent des quantités significatives de métaux lourds (non dégradables, bioaccumulables) et de divers polluants ou contaminants microbiens, dont pathogènes parfois.

Pollutions

Les sols agricoles contiennent souvent des micropolluants qui ont pour origine le fond géochimique, les séquelles de guerre, ou plus souvent les retombées atmosphériques (45 000 t/an de zinc et 85 000 t de plomb/an estimés dans les années 1990 par Juste, 1995, pour l'Europe des 12) et parfois les eaux d’irrigation. En France, l’INRABlaize, Teneurs totales en éléments traces métalliques dans les sols, Inra a étudié sept métaux (Cd, Cr, Co, Cu, NI, Pb et Zn) dans 460 horizons de sols agricoles, en en trouvant un taux médian de 0, 22 mg/kg, contre 0, 10 en sols forestiers équivalents. Dans une région industrielle (Nord de la france), P. Six (1992, 1993) confirme ces résultats avec sur 1000 horizons labourés analysés dans le département du nord, n’ayant pas subi d’apports de boues, pour lesquels la valeur médiane était de 0, 37 mg/kg, 60 % des échantillons se situant entre 0, 12 et 0, 58 mg/kg. Hormis dans le cas d'espèces métallophytes, l'exportation naturelle par les végétaux est faible (moins de 1% des apports de boues résiduaires dans les récoltes étudiées sur 15 à 10 ans) Certains sols forestiers, à condition d’avoir été exposés à des retombées de polluants ou s’ils en contiennent naturellement s’aèrent cependant mieux conserver certains de ces polluants que les sols agricoles (c’est le cas des radionucléides). Les polluants sont plus ou moins biodisponibles selon les sols. Ils le sont généralement le plus (jusqu’à 100 fois plus L'INRA d'Orléans, d'Arras et de Bordeaux (Mench et al., 1996, Cadmium availability to wheat (triticum aestivum) and mobility in soils from the yonne district, Environmental Pollution) en France a montré que le coefficient de transfert du cadmium d'un sol vers des grains de céréale variait de 0, 01 à 1 selon les sites, alors que dans le 1 cas le sol en contenant 4 à 10 fois plus)) dans les sols acides.

Qualité d'un sol

Elle concerne les aptitudes d'un sol à remplir ses fonctions de production agricole, sylvicole ou écologique et sa résilience. Elle est mesurée par ses composantes biologiques (bioindicateurs, tels que vers de terre), la fertilité, son état sanitaire (au sens large), à comparer avec un stade climacique ou idéal, qui varie selon la zone biogéographique et l'altitude et le contexte considérés. On cherche maintenant à mesurer les externalités environnementales sur l'eau, l'air et les risques liés aux inondations/sécheresses, nitrates, pesticides, aérosols, etc. On différentie les impacts de polluants biodégradables (nitrates) de polluants non dégradables (éléments traces métalliques ou ETM), et on s'intéresse à leurs voies de dissémination ou aux synergies qu'ils peuvent développer avec d'autres polluants ou éléments du système sol.

Voir aussi

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Sujets connexes
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