Impact de lagriculture sur le sol

Sommaire

INTRODUCTION1I.Fonctions des sols2II.Agriculture intensive4III.Sol support de lagriculture5IV.Impact de lagriculture intensive sur les sols5V.Aspect de dgradation des sols par agriculture61.Tassement des sols62.Salinisation des sols93.Acidification des sols11CONCLUSION13

INTRODUCTIONLvolution des pratiques agricoles au cours des dernires dcennies a permis aux populations de bnficier dun approvisionnement rgulier, diversifi et suffisant en denres vgtales et animales. Mais, soumises une trs forte logique de productivit, les pratiques agricoles ont favoris de nouveaux procds tels que les levages intensifs, lemploi de fertilisants, de pesticides, les pandages deffluents dlevage, de boues dpuration, etc. Lapport agronomique a alors t accompagn deffets indsirables pour lenvironnement.En temps actuel, la pression sur le sol et sur les ressources deau amne leur dgradation et leur pollution. Dailleurs, la pression excessive affecte la capacit productive du sol. Il serait donc primordial de prserver le sol contre la pollution en vue de bnficier le plus de ses ressources et de le prserver pour les gnrations futures.Or, le lien environnemental entre le sol, la rcolte, et le besoin en eau a un grand impact sur le sol : si ce dernier sest dgrad ou sest pollu, la chane alimentaire et leau potable seront probablement affectes. Ceci revient la production agricole et lagro-biodiversit qui sont par suite de leur part affectes.Par consquent, le contrle effectu sur la qualit du sol, et le taux de pollution de leau souterraine et lenregistrement des diffrentes causes de changement savrent dune importance remarquable.

Fonctions des solsLe sol joue un rle essentiel dans lenvironnement, car il est linterface avec les autres milieux : atmosphre, biosphre, eaux superficielles et souterraines, sous-sol. Si le sol volue naturellement, essentiellement sous leffet du climat et des flux deau et dnergie le traversant, les activits humaines ont galement un impact sur son volution. LHomme utilise le sol pour se nourrir, pour en extraire des matriaux et y construire des habitations et des infrastructures. Le sol rend ainsi des services qui interagissent : production agricole et forestire, support des paysages et des infrastructures, gisement de matriaux, mmoire du pass, puration des polluants, rgulation des eaux et des cycles de gaz effet de serre et rservoir de biodiversit.Mais les nombreuses pressions anthropiques exerces sur les sols peuvent induire des conflits dusage. De plus, certains flux de composs organiques ou minraux, issus principalement de lagriculture et de lindustrie, qui transitent par les sols, participent fortement leur dgradation.Malgr les nombreux services cosystmiques quil rend, le sol reste assez mconnu. Ses fonctions sont pourtant nombreuses : support de production, support du paysage, source de matriaux, mmoire du pass, filtration et puration, rgulation des eaux et des cycles du carbone et de lazote et rservoir de biodiversit. Il est donc primordial de prserver ses fonctions essentielles dans un contexte de proccupations environnementales grandissant.Le sol rsulte de la pdogense, cest--dire de laltration des roches sous linfluence du climat, du relief et des activits biologiques et anthropiques. Parmi les diffrentes composantes de lenvironnement, le sol demeure le moins familier. Les services quil rend lHomme sont pourtant nombreux.Le sol est le support des activits humaines et notamment de la production agricole et forestire. Il fournit ainsi les lments indispensables la production vgtale pour nourrir les animaux et les hommes et produire des fibres, des matriaux et de lnergie renouvelable. Les lments de nos paysages agricoles, forestiers et urbains prennent appui sur le sol. Il fournit des matriaux de construction via lexploitation des carrires et des gravires. Le sol conserve la mmoire et lempreinte des passages de lHomme et des activits humaines au fil du temps. A linterface entre latmosphre et les aquifres, il filtre les polluants et autres substances apports entre autres par les activits humaines : lments traces(cadmium, mercure, plomb, etc.), polluants organiques persistants (hydrocarbures, pesticides, etc.), micro-organismes pathognes, etc. Le sol rgule le rgime des eaux superficielles et lalimentation des eaux souterraines, ainsi que le cycle du carbone, de lazote et des gaz effet de serre (dioxyde de carbone, mthane, protoxyde dazote). Enfin, il abriteune biodiversit faunistique, floristique et microbienne considrable.

Figure 1: Diffrents fonctions des solsAgriculture intensiveL'agriculture intensive est un systme de production agricole caractris par l'usage important d'intrants, et cherchant maximiser la production par rapport aux facteurs de production, qu'il s'agisse de la main d'uvre, du sol ou des autres moyens de production (matriel, intrants divers).Elle est parfois galement appele agriculture productiviste. Elle repose sur l'usage optimum d'engrais chimiques, de traitements herbicides, de fongicides, d'insecticides, de rgulateurs de croissance, de pesticides...Ce mode de production fragilise (voire met en pril) l'Environnement. De nombreux problmes lis l'utilisation massive des engrais commencent voir le jour : pollution des eaux et des sols. Dans le monde les rendements sont diffrents en fonction des pratiques agricoles, des cultures du climat, etc.

Figure 2: photos illistrant l'agriculture intensive

Sol support de lagricultureLe sol est le support des plantes, cultives ou non. Cest la zone exploite par les racines. Il englobe le domaine de la rhizosphre zone dchanges dions, de comptition pour leau, loxygne o lactivit microbienne est stimule par la libration de composs organiques. Principal objet dtude des agronomes le sol, en tant que zone travaille par les instruments aratoires, est le support des cultures. Son potentiel de production se traduit par la notion de fertilit, variable en fonction de ses caractristiques intrinsques mais aussi des apports extrieurs (fertilisation, amendements minraux ou organiques, traitements phytosanitaires), des amliorations foncires (drainage, irrigation, sous-solage) ou des techniques culturales appropries aux modes de cultures envisags (labours, et faons aratoires diverses dont les rcentes techniques culturales simplifies (TCS).Impact de lagriculture intensive sur les solsLagriculture est la premire utilisatrice des sols. Aujourd'hui, 12 % des terres merges dans le monde sont cultives.Pendant longtemps, les hommes se sont adapts au sol et aux climats pour cultiver ce dont ils avaient besoin. Les cycles naturels des vgtaux taient respects, ainsi que la qualit des sols.Le dveloppement duneagriculture plus intensive, mme si elle a permis daccrotre les productions vivrires,a contribu la pollution des solsnotamment suite lusage intensif dengrais de synthse et de produits phytosanitaires pour lutter contre les mauvaises herbes et les parasites. Ces produits contiennent des lments qui ne sont pas tous dgradables. Ils peuvent donc rester dans le sol ou tre entrans par la pluie vers les nappes phratiques ou les rivires ou tre transfrs vers les plantes, les animaux et lhomme.Lagriculture peut aussi agresser le sol en provoquant sontassementpar lepassage dengins de plus en plus lourds. Le sol compact ne laisse passer ni leau, ni lair et la faune des recycleurs du sol (par exemple, les vers de terre) diminue.Le sol laiss nu une bonne partie de lanne voit une part non ngligeable de ses lments fertiles emports par leau (rosion hydrique) ou le vent (rosion olienne. En cas de temptes ou de fortes pluies, cest plusieurs dizaines de tonnes de sol par hectare et par an qui peuvent disparatre et tre entrans vers les cours deau quils rendent boueux.La baisse de la qualit des sols peut donc induire une baisse des rendements des rcoltes et de leur qualit nutritive.

Figure 3: Aspect de dgradation des sols par agricultureAspect de dgradation des sols par agricultureTassement des solsLe tassement du sol rsulte dune rorganisation de ses constituants solides suite lapplication dune pression dont leffet se propage du point dapplication vers les cts mais surtout vers le bas (ondes de propagation).Le tassement (ou compactage) se fait par le mouvement des agrgats jusqu atteindre un nouvel quilibre entre la rsistance quoppose le sol et la pression exerce.Larrangement spatial, la taille, la forme, et ltat interne des agrgats dstabiliss sont modifis, conduisant la formation dagrgats anguleux ou aplatis, une diminution de la porosit, en particulier les grands pores (et donc une augmentation de la densit du sol) et la rupture de la continuit des pores. Par exemple, sous leffet du passage dun tracteur dont le poids est transmis au sol par les pneus, le sol se densifie jusqu pouvoir porter cette charge. La consquence visible en surface est la formation dune ornire.Le tassement de surface est le rsultat dun mouvement vertical et horizontal des particules du sol: le mouvement vertical se produit par leffet statique poids, et le mouvement horizontal se produit par acclration, dclration, patinage et changement de direction de lengin roulant. Dans le sous-sol, la compression se produit essentiellement par leffet poids.Le tassement de surface se limite la couche arable (selon les situations, jusqu 20 30 cm de profondeur). Il sobserve suite au passage des roues des engins agricoles et sous les sabots du btail. Son intensit est dautant plus grande que la pression exerce sur le sol est importante et que le sol est humide ou meuble. La semelle de labour est une couche compacte et peu permable leau, aux racines et aux vers de terre. Dune paisseur de quelques centimtres, elle se trouve justeen-dessous de la couche arable. Forme par rptition du labour une mme profondeur, elle est exacerbe par un soc de charrue non affut qui crase le sol en-dessous. Sous leffet dun poids (trs) important, le sous-sol se retrouve tass. Le tassement du sous-sol peut dpasser largement la semelle de labour et atteindre une profondeur de 60 cm (et plus). La semelle de labour et les cailloux prsentsdans le sous-sol protgent quelque peu ce dernier contre dimportantes charges en surface. Au cours des dernires dcennies, on assiste une augmentation du tassement du soussol. Le tassement du sous-sol est persistent.Figure 4: les causes du tassementLe tassement du sol dpend essentiellement de deux paramtre savoir: La susceptibilit ou de la tendance naturelle dun sol donn se tasser, c..d. de ses caractristiques intrinsques, notamment la texture, la structure et le taux de matire organique. Figure 5: Le tassement selon lhomognit de la taille des particules du sol La vulnrabilit ou de la facilit tre tass un moment donn, c..d. du degr dhumidit en surface (ou du sous-sol).

Figure 6: Variation de la profondeur du tassement en fonction de l'humidit du solLes consquences du tassement sont lies la cration dune barrire physique localise oucontinue dans le sol. Des mottes de terre compactes, la semelle de labour, et le sous-sol tropdense mettent en pril le bon fonctionnement du sol. Les consquences du tassement sont multiples: Comportement de leau dans le sol Linfiltration de leau dans le sol est ralentie, et lcoulement superficiel ou latral faible profondeur est favoris par rapport au drainage vertical. Le sol se sature plus rapidement et reste plus longtemps humide. Le sol se rchauffe plus lentement au printemps, retardant les processus biochimiques. Les travaux sur les champs dbutent plus tard et les oprations de rcolte peuvent tre plus difficiles. Par ailleurs, la semelle de labour empche en partie le mouvement capillaire ascendant de leau en priode sche. La leve des semences est disparate, le risque dattaques parasitaires est augment et la maturation des cultures est retarde et ingale. Les produits solubiliss (engrais, produits phytosanitaires) ont un temps de sjour rduit dans le sol et sont rapidement entrans vers les eaux de surface, dgradant la qualit de celles-ci. De plus, sur des parcelles en pente, les risques drosion (et particulirement dans des ornires descendant une pente) et dboulement sont amplifis. La capacit du sol stocker de leau est diminue, provoquant en t un dficit en eau prmatur ou des besoins darrosage accrus. Aration du sol Laration du sol est rduite, pouvant mener une anoxie du sol. A cause du manque en oxygne, la germination et le fonctionnement optimal des racines se retrouvent hypothqus.La minralisation des engrais organiques et de la matire humique du sol est diminue, pnalisant surtout les sols pauvres. Les risques de dnitrification (avec production du gazNO2) sont augments, obligeant une utilisation plus leve dengrais (chimiques). Vie du sol La vie du sol est altre. Un sol tass en surface rend la survie des arthropodes (insectes, acariens, millepattes, ) difficile par la perte de leur habitat que sont les macropores. Quant aux nmatodes, ils se concentrent autour des racines, rendant les dgts plus probables.La prdation de la biomasse bactrienne par les nmatodes est elle aussi affecte par cette distribution modifie, affectant le cycle de lazote. Capables de percer des couches fortement tasses, les vers de terre anciques ( galeries verticales) sont cependant sensibles un taux doxygne rduit et un sol dtremp.Salinisation des sols La salinisation a t identifie comme un processus majeur de la dgradation des terres. Cest un processus denrichissement dun sol en sels solubles qui aboutit la formation dun sol salin. La salinisation peut aussi tre dfinit comme un processus daccumulation des sels solubles.La salinisation peut entraner: Un accroissement de la pression osmotique qui rend leau plus difficilement mobilisable par les plantes; Une toxicit de certains ions pour les vgtaux (Cl-, Na+, etc.); Une dgradation du sol (modifications de ltat structural, diminution de la conductivit hydraulique, etc.).La salinisation secondaire, induite par lactivit humaine, est lie aux pratiques agricoles et en particulier lirrigation.Cette dernire altre le bilan hydrique du sol en gnrant un apport deau supplmentaire ; cet apport est toujours associ un apport de sels. En effet, mme une eau douce de la meilleure qualit contient des sels dissous et, si la quantit de sels apporte par cette eau peut sembler ngligeable, les quantits deau apportes au fil du temps entranent un dpt cumul de sels dans les sols qui peut savrer considrable. Leau pure est perdue par vaporation mais les sels restent et saccumulent. Dans les rgions arides, leffet est dautant plus marqu : les eaux de surface et les eaux souterraines sont relativement riches en sels (parce que leau sest infiltre dans des sols qui contiennent gnralement des minraux facilement altrables) et le climat sec cre une demande vaporative leve ce qui se traduit par la ncessit de grandes quantits deau pour lirrigation des cultures. Un agriculteur en rgion semi-aride peut avoir appliquer jusqu 90 cm deau pour rpondre aux besoins en eau des cultures annuelles. Mme si leau dirrigation est relativement pauvre en sels, cela entrane le dpt dau moins 6 tonnes/ha (2,4 tonnes/acres) de sels sur le sol par an. Si leau dirrigation applique contient des quantits relativement significatives dions sodium (Na+) par rapport aux quantits prsentes dions magnsium (Mg2+) et dions calcium (Ca2+), et en particulier si lion bicarbonate (HCO3-) est aussi prsent ; les ions sodium peuvent alors saturer la majeure partie des sites dchanges collodaux, ce qui est lorigine de la formation de sols sodiques. Cest un type de sol extrmement peu fertile. Figure 7: ffet de la salinisation sur le solLe problme de salinisation lie lirrigation peut tre trait comme suit: La prvention par drainage des terres irriguesLe drainage permet dviter la concentration des sels qui diminueraient les potentialits productives de terres irrigues mais gnre des effluents quil faut grer. Les externalits associes la salinisation ne sont pas immdiates : en gnral, il faut au moins une dcennie pour quelles se manifestent (baisse des rendements, etc.). La gurison par rhabilitation des terres salinises.La rhabilitation des terres salinises est coteuse : elle peut reprsenter de 65% 100% des cots dinvestissement. Elle est parfois impossible techniquement.Acidification des solsAcidification des solsL'acidification consiste en une baisse du pH. C'est l'augmentation en ions H+de la solution du sol ou la tendance du complexe argilo-humique se charger, fixer des quantits importantes d'ions H+ au dtriment de cations minraux (19). L'acidit se mesure par le pH qui varie habituellement de 4,5 8 de faon inversement proportionnelle la concentration en ions H+, c'est--dire que plus la concentration est leve, plus le pH est bas. Suivantqu'il est infrieur, gal ou suprieur 7, le sol est acide, neutre ou basique (calcaire). Aucune plante ne tolre un pH infrieur 3 ou suprieur 9.Plusieurs phnomnes naturels crent une acidification du sol si la roche mre nest pas de nature calcaire.La minralisation de la matire organique, la respiration des micro-organismes du sol, les apports de certains engrais minraux ainsi que la scrtion dacides organiques par les racines des plantes pour permettre la solubilisation des minraux ncessaires leur nutrition conduisent invitablement lacidification du sol. Elle se marque essentiellement par la dcalcification du complexe argilo-humique : le calcium, qui est lessiv ou absorb par les plantes, est remplac progressivement par des ions H+, ce qui diminue le pH. Lorsque le sol devient acide, lalimentation minrale des plantes est perturbe, laluminium et le manganse sont mis en solution et deviennent toxiques si le pH H2O < 5 - 5,5, le phosphore est bloqu et la vie du sol est fortement ralentie ainsi que les processus dont elle est responsable (minralisation, fixation de lazote atmosphrique par les lgumineuses...). Les pertes de Ca+ ont galement pour effet de diminuer la stabilit structurale du sol. Ce dernier point est surtout important pour les cultures et dautant plus si le sol est limoneux et pauvre en MO et en argile.Plus spcifiquement dans les prairies, une flore spcifique qualifie dacidophile fera son apparition et avec elle une srie dadventices indsirables ainsi quune baisse du taux de trfle. Lensemble de ces problmes se marque gnralement par une baisse des rendements bien que la fertilisation soit correcte.Dans les sols cultivs, les engrais peuvent devenir une importante source dions dhydrogne. Les engrais modernes contiennent gnralement de lammonium (NH4+) en tant que source de nitrogne, mais la conversion ventuelle de lammonium en nitrate (NO3-) comporte la libration dions dhydrogne.

En dautres mots, deux ions dhydrogne sont crs lors de la conversion dun ion dammonium en nitrate. Lure est un engrais de nitrogne populaire qui, dans un sol dont le pH est infrieur 6,3, est dcompose comme suit :

En dautres mots, deux ions dhydrogne sont consomms lors de la dcomposition duneMolcule dure. Cela tend accrotre le pH du sol environnant, mais lion dammonium est ensuite converti en nitrate conformment la formulation indique ci-dessus, avec quatre ions dhydrogne librs par les deux ions dammonium. Ainsi, mme si le pH peut augmenter court terme lorsque lure est applique, lensemble des ractions ont comme effet dacidifier le sol. (Si le pH du sol est suprieur 6,3, la raction est similaire, et laugmentation court terme du pH peut causer une perte dammonium par volatilisation).

CONCLUSION

Les sols constituent le support de la production vgtale. Leurs caractristiques conditionnent lenracinement des plantes et leur alimentation en eau et en lments minraux. Pour remplir cette fonction, les sols doivent possder des proprits et des tats physiques permettant le stockage et linfiltration de leau, laration et la croissance racinaire.

La qualit de la structure des sols conditionne celle de lenracinement et de laration. De grandes incertitudes subsistent sur ltat de tassement des sols agricoles et sur lvolution de leur structure long terme. De mme, lvolution des teneurs en matires organiques des sols sensibles la dgradation structurale reste incertaine.

En position dinterface dans lenvironnement, les sols sont susceptibles de recevoir ou dmettre un certain nombre de contaminants. Ces derniers peuvent se rvler prjudiciables la sant humaine, via leur ingestion directe ou leur transfert dans les eaux, les plantes et la chane alimentaire, et se transmettre dans lensemble des cosystmes.En zone agricole, lexception des zones priurbaines et pri-industrielles, les sources principales de contamination dans les sols sont lies aux usages et aux pratiques agricoles (engrais, traitements phytosanitaires, effluents dlevage).

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