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TD/TP N°10 : SOLS Image d’un podzol (http://s0.geograph.org.uk/photos/21/88/218892_a7bac297.jpg) Briand Cyrielle

TD/TP N°10 : SOLS Image d’un podzol ( Briand Cyrielle

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TD/TP N°10 : SOLS

Image d’un podzol(http://s0.geograph.org.uk/photos/21/88/218892_a7bac297.jpg)

Briand Cyrielle

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Comment se forme un sol?

Roche-mère

solAltération de la

roche-mère

Apport de matières organiques

• Un sol se forme par altération d'une roche superficielle sous

l'influence du climat, de la végétation et des organismes vivants

• Le développement du sol se propage avec le temps en couches

superposées appelées horizons formant un profil caractéristique du

milieu, de la roche sous jacente, du climat et de la végétation

Roche-mère

solAltération de la

roche-mère

Apport de matières organiques

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- A = horizon de surface contenant de la matière

organique

Qu’est-ce qui caractérise un sol?

C

B

A

Les horizons

Zones (épaisseur) du sol ayant des caractéristiques

et des propriétés différentes

- B = horizon minéral, différent de A e de C par

son altération et/ou sa structure

- C = matériau, roche d’origine encore peu

transformée

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caractéristiques de la roche et des processus

pédogénétiques

Les couleurs des sols

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- les argiles (< 2 µm)- les limons fins (2-20 µm) et grossiers (20-50 µm)- les sables fins (50 µm–200µm) et grossiers (200µm-2mm)- les graviers (2-20 mm)- éléments grossiers (cailloux, galets, roches)

Proportion des différentes tailles granulométriques des minéraux

du sol

La texture des sols

Argilo-limoneux

1 2

50% (A) + 40% (L) + 10% (S)

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La structure des sols

Agencement des particules du

solMassive

Grumeleuse PolyèdriqueLamellaire

Horizons A : agrégats organo-minéraux

Horizons B : plus massifs (prismatique)

Horizons C : plus grossiers

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Ex 2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols

Podzol : Sol à horizon cendreux de zones boréales (Taïga) et tempérées humides.

Pauvres en argiles + quelques débris végétaux en surface

Les podzols (terme russe signifiant: sols cendreux) • sols de milieu acide • faible activité biologique• L’humus (horizon O) subit une lente décomposition • horizon E : cendré, amorphe, formée de grains de quartz détritique• horizon BP : colorée et compacte, chargée d’aluminium, d’hydroxydes de

fer, d’oxydes de fer, de silice et de matière organique prend l’aspect d’un ciment de quartz

Le froid de la zone boréale du Nord de la Russie peut participer au mécanisme de décomposition de l’ humus. Mais la podzolisation se trouve aussi, du fait de l’acidité, dans des zones tempérées.

(d’après Christophe CORONA)

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Rendosol :

Brun Argileux + nombreuses racines et débris végétaux + petits agrégats

Roche mère : calcaire crayeux

Sol issu de processus liés à l’humification

Activité biologique intense

Horizon humifère : épais, bien structuré en grumeaux irréguliers, gris à bruns-noirs, formés de complexes argile-humus-calcaire

Ex 2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols

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Luvisol : Sol brun lessivé• Y = horizon à agrégats organo-minéraux

(surface, horizon A), • X = horizon à agrégats argileux (horizon A), • V = horizon plus compact avec traces de

racines (horizon B), • W = horizon à taches de rouille (oxydation le

long des racines, horizon B). • Classement selon la profondeur pour le luvisol

: Y-X-V-W.

Ex2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols

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• Turricules de vers

: les rejets des lombrics présents à la surface du sol

Elles jouent un rôle important dans la structuration des sols car elles sont un mélange de matière organique et matière minérale

: la taille des turricules varie de quelques millimètres à quelques centimètres et dépend de celle des espèces.

Ex2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols

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Indice de battance R = (1.5 LF + 0.75 LG) / (A + 10 MO)

Aptitude du sol à maintenir son état d’agrégation lors d’une agression par l’eau. C’est une mesure indirecte de la résistance au ruissellement et à l’érosion.

A = teneur en argiles (<2 µm) en ‰LF = teneur en limons fins (2-20 µm) en ‰LG = teneur en limons grossiers (20-50 µm)

en ‰MO = teneur en matières organiques en

Ex 3 . Stabilité Structurale du sol

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Résistance à l’érosion, ruissellement

agriculture-de-conservation.com

Formation d’une croûte de battance

Ruissellement et érosion du sol

Ex 3 . Stabilité Structurale du sol

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Prof. (cm)

A (‰) LF (‰) LG (‰) TOC (‰)

MO (‰) R

0-2 87 131 51 72.6 124.9 0.18

12-43 79 74 44 3.5 6.0 1.03

43-50 334 72 39 4.8 8.3 0.33

72-90 439 186 98 2.2 3.8 0.74

98-162 606 233 123 2.6 4.5 0.68

MO + argiles =agrégats stables et hydrophobes résistants à l’érosion hydrologique.

Calcul de l’indice de battance

Ex 3 . Stabilité Structurale du sol

Une forte sensibilité à la battance donne des indices R > 1,8→ Ce sol est plutôt très stable

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2

4

6

8

10 pH (eau)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

[TOC] (poids %)

0

10

20

30 CEC (10-2 mol.kg-1)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Profondeur (cm)

0

10

20

30

40

50 [Argiles] (poids %)

2

4

6

8

10 pH (eau)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

[TOC] (poids %)

0

10

20

30 CEC (10-2 mol.kg-1)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Profondeur (cm)

0

10

20

30

40

50 [Argiles] (poids %)

2

4

6

8

10 pH (eau)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

[TOC] (poids %)

0

10

20

30 CEC (10-2 mol.kg-1)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Profondeur (cm)

0

10

20

30

40

50 [Argiles] (poids %)

• Le sol tropical est nettement plus acide • Le luvisol présente une CEC élevée

Ex 4 : Propriétés Physico-chimiques du sol

Ferrasol - Luvisol

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CEC = (CEC*100)/AUnités : 10-2 moles de charges positives par kg de

sol)

CEC = capacité d’échange cationique ou quantité maximale de cations

qu’un sol peut fixer. Elle est liée à la MO (groupements COO-) et aux

argiles.

Type de sol Profondeur (cm)

TOC (%) CEC (10-2 mol C.kg-

1)

Luvisol (Grèce) 49 0.32 23.9

Ferrasol (Zaïre) 58 0.30 3.7

Propriétés chimiques

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- en profondeur :

-MO faible donc CEC liée à MO est négligeable

- CEC liée aux Argiles!

CECargiles (luvisol) = (23.9*100)/31 ≈ 77.1 10-2 mol C.kg-1

CECargiles (ferrasol) = (3.7*100)/25 ≈ 14.8 10-2 mol C.kg-1

Propriétés chimiques

CEC élevée: argile type « kaolinite »

CEC élevée: argile type « smectite »

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ATMOSPHERE

VEGETATION

SOLS (0 - 1 m)

Photosynthèse Respiration Déforestation106 50 1.5

Respiration sols 54.5

Erosion 0,5

Ex 5. Sols et cycles superficiels du carbone

Temps de résidence (an) = Stock (gC) / Flux d’entrée (gC/an)

41,82 =Stock / 55.1015

Stock ≈ 2300 1015 gC

67,4 % Organique 2300 1015 * 67,4/100 SCO = 1550 1015

SCI = 750 1015 gC (ex : carbonates des sols

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Ex 5. Sols et cycles superficiels du carbone

Temps de résidence (an) = Stock (gC) / Flux d’entrée (gC/an)

Stock végétation = Temps résidence * flux d’entrée = 5,52 * 106 1015

= 585 1015 gC

A = D + H – O => A = 5,5 + 1,6 – 2,0

4.

3.

5,1 – 3.3 = 1.8 GtC : puits manquant!

LES SOLS!!

Fixent CO2 atm par Photosynthèse et l’intègrent en profondeur sous forme de carbone organique dans les matières humiques

Or A réelle = 3,3 GtC

= 5,1 GtC (1 GtC = 1015 gC)

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Prof. (cm) S <50 mm S 50-200 mm

S 200-2000 mm

Sh

0-5 960.7 229.4 1127.1 593.2

5-10 1133.0 138.0 850.8 667.6

10-20 1899.4 312.6 1651.2 1133.7

20-30 2433.9 435.5 1617.6 1477.9

30-40 2083.2 271.7 1157.6 1277.0

St - - - 5149.2

Ex 6 : Stockage de carbone organique dans les sols

(stock) mgC.cm-2 = (concentration) mgC.g-1 x (densité) g.cm-3 x (épaisseur) cm