Les sols Élément de la lithosphère et de la biosphère

Les sols

Élément de la lithosphère et de la biosphère

Pourquoi étudier les sols?

Plus de 90% de notre production mondiale de nourriture dépend des sols.

La conservation des sols est à la racine des civilisations durables.

Les sols sont à la base de toute vie terrestre.

Règles de gestion durable des sols

Ne jamais laisser les sols exposés aux éléments.

Utilisez un labourage minimal ou zéro des sols.

Utilisez la matière organique comme source de nutriments.

Conservez l’activité microbienne du sol.

Le sol

Un sol est cette couche de terre plus ou moins épaisse qui recouvre les roches au sein de laquelle les plantes plongent leurs racines pour se nourrir. C’est la partie de la terre dans lequel se joue la vie.

Le sol est une composante importante de la lithosphère ainsi que la biosphère.

Composition du sol

Les 4 principaux constituants du sol sont: Eau

Capacité à retenir l’eau, poricité du sol Air

Aération du sol Minéraux

Dégradation de la roche-mère Minéraux importants: NPK

Matières organiques Plantes, organismes, etc.

Formation d’un sol

Un sol se forme d’abord par effritement. On entend par effritement la destruction des roches et des minéraux proches de la surface de la terre sous l’action de l’eau, l’air le vent et des êtres vivants.

Horizons pédologique du sol

Les horizons du sol sont les différentes couches du sol que l'on distingue par leur épaisseur et par leur composition.

Il y a normalement 5 horizons dans le sol.

Le profil d'un sol correspond à l'ensemble des horizons qui composent un sol, de sa surface à la roche-mère.

http://bv.alloprof.qc.ca/science-et-technologie/la-terre-et-l'espace/les-caracteristiques-generales-de-la-terre/la-lithosphere/le-sol/les-horizons-du-sol.aspx

Horizon O

Il s'agit de la couche superficielle comprenant des débris végétaux et de l’humus, ce que l'on nomme « litière ».

L'humus est riche en éléments nutritifs puisque les décomposeurs dégradent les débris.

Ces éléments nutritifs sont entraînés vers les horizons inférieurs par les eaux de pluie.

Horizon A

Il s’agit d’une couche composée d’un mélange d’humus et de particules de roches.

On qualifie ce mélange de « terre arable ». Sa couleur est généralement foncée.

Comme elle est riche en matière organique, cette couche est très importante pour la croissance des végétaux.

Son aération est assurée par des animaux fouisseurs.

Elle est fortement soumise à l'érosion.

Horizon B

Cette couche est très pauvre en humus, mais très riche en éléments minéraux tels que les oxydes de fer et les silicates.

Il est souvent de couleur plus pâle que l'horizon A ou encore de teinte rougeâtre.

Les débris provenant des horizons supérieurs s'y accumulent.

Horizon C

On note l’absence de matière organique dans cette couche uniquement composée de roche-mère altérée et fragmentée par des facteurs physiques et chimiques.

Il peut être sableux, argileux ou dur.

Horizon R

L'horizon C repose sur l'horizon R qui est appelé « substratum rocheux ».

Elle est uniquement constituée de roche-mère primaire (non altérée).

Le profile des sols

Humus=matière organique décomposée

Terres arables

Zone de lixiviation

Tréfonds

Roche décomposée

La formation de terres arables

DétritusParticules minérales

Interactions dynamiques

Détritus, réseau alimentaire

Fonctions du sol

Le sol nourrit le monde.

Le sol filtre et épure les eaux qui le traversent.

Le sol influence la composition de l’atmosphère.

Le sol est une richesse puisqu’il assure la biodiversité.

N’oubliez pas que le sol est vivant

La composition granulométrique des sols

C’est le pourcentage de chaque type de particule dans le sol.

Loam : Classe texturale dont le matériau du sol contient de:

7 à 27 % d'argile,

28 à 50 % de limon et

moins de 52 % de sable.

Limon – une sorte de micro-sable

Argile – provient de minéraux siliceux

Texture de sol

Sable

Silt

Argile

0,06 mm

Petites particules

Grosses particules

La texture des sols

Pourcentage silt

Pour

cent

age

argi

le

Pourcentage sable

La textures des sols et leurs propriétés

Texture Pénétration d’eau

Capacité de retenir l’eau

Capacité de retenir les nutriments

Porosité

Sable Bonne Pauvre Pauvre Bonne

Silt Moyenne Moyenne Moyenne Moyenne

Argile Pauvre Bonne Bonne Pauvre

Loam Moyenne Moyenne Moyenne Moyenne

Sol sableux

Texture: Contient surtout du sable; sol très poreux qui ne retient pas l'eau; sèche et se réchauffe en peu de temps.Structure: Glisse entre les doigts en raison de l'absence de cohésion entre les particules; très sensible à l'érosion par le vent et au lessivage.Culture: Ne convient pas aux végétaux ayant besoin de beaucoup d'eau; convient à la culture de l'asperge, de la carotte, de la pomme de terre, des cactus, etc.

Sol limoneux

Texture: Contient surtout du limon; adhésion partielle des particules du sol qui se désagrègent en petits morceaux sous l'effet de l'environnement; porosité moyenne.Structure: Particules relativement serrées permettant à l'air et à l'eau de circuler plus ou moins facilement; sujet à la formation superficielle d’une croûte sèche qui limite l’infiltration d’eau, tout en favorisant le ruissellement; très grande sensibilité à l’érosion par l’eau, surtout là où les pentes sont abruptes.Culture: Convient à la culture du blé, du maïs, des betteraves, etc.

Sol argileuxTexture: Contient surtout de l'argile; sol lourd et compact dont les particules demeurent collées entre elles comme de la pâte à modeler; risque de compaction du sol si des masses lourdes (comme des camions) se retrouvent en surface; un sol compacté sera alors difficilement drainé; souvent désigné sous le nom de « glaise ».

Structure: Peu de place pour la circulation de l'eau et de l'air; retient bien l'eau et les éléments nutritifs; sensibilité à l’érosion par le vent, car si la surface est sèche, cette couche superficielle peut être littéralement pulvérisée; tendance à être alcalin.

Culture: Sol très fertile car il est riche en éléments nutritifs; il ne doit pas être gorgé d'eau afin de ne pas affecter la croissance végétale; convient à la culture de la tomate, de l'orge, du soya, etc.

Sol humifère

Texture: Contient surtout de la matière organique; particules foncées relativement lâches qui glissent entre les doigts; permet à l'eau de s'écouler facilement.

Structure: Peut retenir une grande quantité d'eau sans devenir collant comme le sol argileux; retient bien les engrais; peut être sensible à l'érosion par le vent.

Culture: Souvent utilisé pour la culture des légumes.

Le rapport entre plantes, l’eau et sol

Précipitation

Sol non compacté Sol compactéRuissellement

Capacité de retenir l’eauBonne

Mauvaise

Humus, un composant important du sol

Il est fait de matières organiques partiellement décomposées.

Il possède une excellente capacité de rétention de l’eau et de minéraux.

Il est normalement localisé dans l’horizon O.

La création du humus et sa destruction

Terres arables

Une perte de humus donne un sol à composition minérale:

-pauvre capacité de rétention de l’eau

-pauvre capacité de rétention de nutriments

L’addition de humus

-meilleure capacité de rétention de l’eau

-meilleure capacité de rétention de nutriments

Menaces du sol

Menaces chimiques

Contamination des solsArsenicAluminiumMercurePlombNickelCuivreAcides nitriques/nitrateAcides sulfurique/sulfateDDTUranium/CésiumHuilesPolychlorobiphényles (PCB)

Menaces chimiques

Salinisation

Menaces physiques

Érosion

L’érosion – une importante menace aux sols

agents d’érosion: l’eau et le vent l’eau – écoulement en feuille l’eau – délogement et compaction du sol

gouttesol délogé

sol nu

Érosion progressive

l’argile et l’humus sont perdus en premier qui laisse juste le sable et les cailloux (alors, rien pour

absorber l’eau) c’est la première étape de la désertification

L’effet du vent sur un sol exposé

Vannage éolien Concentration de cailloux

Désert

Temps

Menaces physiques

Diminution de la matière organique

Menaces physiques

Imperméabilisation des sols

Menaces physiques

Tassement du sol

Menaces physiques

Diminution de la biodiversité

Menaces physiques

Inondation

Causes de la dégradation des sols …

Une culture de sol trop intensive se traduit à un labourage excessif.

Le sol se trouve exposé entre les cultures.L’équipement lourd compacte le sol.

SolutionsAucun labourage de solLes graines sont plantées sans déranger le sol.On laisse les parties non récoltées en place.

Causes de la dégradation des sols …

L’utilisation de l’engrais artificielLe problème est souvent l’absence de

matière organique pour retenir l’engrais.L’engrais finit dans les cours d’eau.

Les coupes forestièresElles peuvent laisser les sols exposés.Dans le cas des forêts, le sol est souvent

déjà pauvre en nutriments.

La géographie de la dégradation des sols

Agriculture

Vocabulaire en agriculture

ProductivitéLa quantité de plantes produites par

hectare par année.

Capacité d’un siteLa capacité d’un champ à soutenir

un niveau de productivité.

Un sol productif:

a un excellent approvisionnement en nutriments et une bonne capacité de les retenir.

a une excellente percolation de l’eau et une bonne rétention de minéraux.

a une bonne porosité et une bonne aération.

a un pH (acidité) presque neutre (7).

a une basse tenure en sel.

Productivité…

Des sols qui ont une résistance à l’érosion sont plus productifs. Des sols avec beaucoup de matière organique Dans un climat favorable Dans un endroit ni trop humide ou venteux

Engrais

Engrais

Pour accomplir le processus de leur vie végétative, les plantes ont besoin:

-eau

-près de vingt éléments nutritifs (minéraux)

-dioxyde de carbone (CO2) apporté par l'air

-énergie solaire nécessaire à la synthèse chlorophyllienne.

Engrais

Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments d'éléments nutritifs, de façon à améliorer leur croissance, et à augmenter le rendement et la qualité des cultures.

Éléments de base N, P, K

l'azote (N) contribue au développement végétatif de toutes les parties aériennes de la plante.

le phosphore (P) renforce la résistance des plantes et contribue au développement des racines.

le potassium (K) contribue à favoriser la floraison et le développement des fruits

Éléments de base N, P, K

Lequel est le plus important? Pourquoi est-il controversé?

Type d’engrais

Engrais organiques

Les engrais organiques sont généralement d'origine animale ou végétale.

-des déchets d'abattoirs: sang desséché, corne torréfiée

- déchets de poissons

- boues dépuration des eaux.

Types d’engrais

Engrais minéraux

- substances d'origine minérale, produites par l'industrie chimique, ou par l'exploitation de gisement naturels de phosphate et de potasse.

- production des engrais azotés, passant par la synthèse de l‘ammoniac et de nitrate à partir de l'azote de l'air,

Types d’engrais

Engrais organo-minéraux

Les engrais organo-minéraux résultent du mélange d'engrais minéraux et d'engrais organiques.

Application

Incorporé directement au sol

Dans l’eau d’irrigation

Pulvérisation (voie foliaire)

Effet sur la santé

Consommation d’eau riche en azote peut affecter le nourrisson (chez une femme qui allaite)

Un surplus de potassium est très problématique au niveau du système cardiaque (utiliser lors de l’injection fatale)

Effet sur l’environnement

-l'eutrophisation des eaux

-effet de serre (protoxyde d’azote (N2O))

Restauration d’un sol

Procédés de décontamination d’un

solIl y a trois types de procédés

de décontamination d’un sol.Décontamination passiveDécontamination active

In-situEx-situ

Décontamination biotechnologique

Procédés de décontamination d’un

solDécontamination passive

Isolation : Sécurisation des sites contaminés (souvent pour empêcher la contamination de la nappe phréatique) barrières (couvertures étanches pour

enfermer les polluants) pompes (abaisser le niveau de la nappe

phréatique ou la dévier)

Procédés de décontamination d’un

solDécontamination active (in-situ) Pompage de l’air au sol (venting) : Utilisé avant tout pour les

hydrocarbures chlorés volatils. Il s’agit d’une extraction sous vide de l’air de la matrice poreuse du sol. L’air pollué doit être traité de manière appropriée avant d’être rejeté : charbon activé, oxydation catalytique, incinération, etc.

Utilisation de matières absorbantes Procédés microbiologiques (bioventing) : Biodégradation des

polluants dans les sols. Injection d’air (oxygène) dans la zone contaminée. Les microorganismes utilisent les substances polluantes comme nourriture et les transforment en CO2 et H2O. Particulièrement efficaces avec des substances organiques. Toutefois, efficacité limitée dans une grande surface de sol contaminé…

Immobilisation : Introduction de produits chimiques qui immobilisent les polluants. Ce faisant, les polluants sont rendus insolubles et ils ne peuvent être lessivés et ensuite transportés.

Procédés de décontamination d’un

solDécontamination active (ex-situ)Échange de sol : Enlever le sol contaminé et le

remplacer par un sol non contaminé.

Lavage, extraction : Les sols sont transférés dans un liquide qui contient de l’eau, des acides, des bases, des solvants organiques, etc. Procédé souvent utilisé pour les métaux lourds et les cyanures et certains hydrocarbures. Ne Fonctionne pas bien si le sol contient des particules de sols fines. 

Procédé thermique : Un peu comme la combustion des ordures ménagères, le sol est pyrolysé ou brûlé. Sol devient calciné et devient vraiment un sol « mort ».

Procédés de décontamination d’un

solDécontamination biotechnologiqueUtilisation de microorganismes ou de la

génétique pour prévenir la contamination d’un sol.

Ex. Utilisation de coccinelles pour lutter contre la punaise.

Ex. Utilisation de patate BT (pesticide dans la patate)