Sciences du sol

1. Formation du sol

Le sol est un volume s'étendant de la surface terrestre jusqu'à une profondeur où la roche est peu altérée. Son épaisseur varie de quelques centimètres à plusieurs mètres. Il est constitué de plusieurs horizons, couches distinctes résultant de la pédogenèse (processus de formation du sol) et de l'altération du matériau parental.

Le sol est un milieu vivant, lieu d'une intense activité biologique (racines, faune, micro-organismes).

a) Processus de formation

La formation du sol résulte de deux processus principaux :

• Altération du matériau parental : fragmentation et transformation de la roche mère sous l'action du climat, de l'eau, de l'air.
• Accumulation de matière organique : apport par la végétation et les micro-organismes.

Le sol s'épaissit progressivement et se structure en horizons distincts, passant d'un sol jeune à un sol mature puis vieillissant.

2. Horizons du sol

Un sol est organisé en horizons pédologiques superposés, chacun ayant des caractéristiques physiques et chimiques propres. Ces horizons traduisent l'évolution du sol et la répartition des constituants organiques et minéraux.

3. Constituants du sol

Le sol est un mélange de phases solides, liquides et gazeuses. La phase solide comprend :

• Particules minérales : sable, limon, argile issues de la roche mère.
• Particules organiques : matière organique en décomposition (humus).

a) Composition moyenne du sol (en volume et masse)

4. Tests de mise en évidence des constituants

• Calcaire (CaCO₃) : présence détectée par effervescence avec HCl (acide chlorhydrique)
  $\mathrm{CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow}$

• Matière organique (MO) : mise en évidence par effervescence avec H₂O₂ (peroxyde d'hydrogène)
  $\mathrm{MO + H_2O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O + autres}$

5. Fonctions et importance du sol

Le sol remplit plusieurs fonctions essentielles :

• Support de la végétation et des cultures.
• Réservoir d'eau et de nutriments.
• Habitat pour une biodiversité importante (micro-organismes, faune).
• Filtre naturel et régulateur des cycles biogéochimiques.

6. Résumé clé

Le sol est un système complexe formé par l'altération du matériau parental et l'accumulation de matière organique, structuré en horizons distincts, et jouant un rôle vital dans les écosystèmes et l'agriculture.

1. Constituants du sol : phases solide, gazeuse et liquide

a) Phase solide

Le sol est composé de particules organiques (matière organique, MO) et de particules minérales issues de la dégradation du matériau parental. La combinaison de ces deux types forme le complexe adsorbant (humus, argile, Ca²⁺).

b) Phase gazeuse

La phase gazeuse du sol est constituée des gaz présents dans les pores, principalement :

• O₂ (oxygène)
• CO₂ (dioxyde de carbone)
• N₂ (azote)
• H₂ (hydrogène)
• CH₄ (méthane)

L'eau dans le sol occupe l'espace des gaz, influençant ainsi l'aération du sol.

c) Phase liquide

La phase liquide contient de nombreuses substances dissoutes, organiques et inorganiques, ionisées ou non. On distingue trois catégories de solutés dans cette phase, qui participent aux échanges nutritifs et chimiques du sol.

2. Propriétés liées aux phases

• Teneur en eau : influence la capacité du sol à retenir l'eau, sa perméabilité et son drainage.
• Teneur en air : détermine le niveau d'aération, essentiel pour la vie microbienne et racinaire.
• Organisation des phases : la proportion et la disposition des phases solide, liquide et gazeuse conditionnent les propriétés physiques et chimiques du sol.

La qualité d'un sol dépend de l'équilibre entre ses phases solide, liquide et gazeuse, qui conditionne sa fertilité, sa structure et son usage.

3. Texture du sol : granulométrie et minéralogie

La texture du sol dépend de la taille et de la nature des particules minérales.

a) Propriétés spécifiques de l'argile

• Gonflement et rétractation selon la teneur en eau.
• À l'état humide, argile très collante ; sèche, elle devient dure.
• Différence argile/limon : l'argile sèche ne produit pas de poudre au frottement.

4. Tests simples pour évaluer la texture

• Test du boudin : rouler une portion de sol humide en forme de boudin.

  Forme du boudin	Teneur approximative en argile	Texture dominante
  Pas de boudin	< 10 % argile	Sable dominant
  Boudin se fendille	~ 20 % argile	Limon présent
  Boudin forme boucle	> 40 % argile granulaire ou > 60 % argile plastique	Argile fine dominante

• Notion de terre fine : ensemble des particules argileuses et limoneuses, influençant la texture et la fertilité.

5. Minéralogie des éléments

• Calcaire : influence la réaction du sol (pH).
• Matière organique : améliore la structure et la fertilité.
• Grès et silice : éléments grossiers, peu réactifs.
• Argile minéralogique : silicates en feuillets, colloïdes, responsables des propriétés d'adsorption.

La texture et la minéralogie déterminent la capacité du sol à retenir l'eau, les nutriments et à supporter la vie biologique.

1. Texture du sol et granuloclassement

a) Types de texture du sol

• La texture du sol dépend de la proportion relative des particules : argile (A), limon (L), sable (S).
• Exemple : un sol avec 20% A et 55% L a une texture spécifique (nom à déterminer via le triangle des textures).
• Un paysan peut reconnaître la texture par le toucher : un boudin presque complet, sol brillant et légèrement abrasif indique une texture particulière.

b) Analyse du triangle des textures

• Permet de classer les sols selon la proportion d’argile, limon et sable.
• Solutions agronomiques selon la texture :
  • Augmenter la matière organique (MO) et l’activité biologique.
  • Travailler le sol dans de bonnes conditions pour éviter le lissage et la destruction des argiles.
  • Consolider la structure par le réseau racinaire et la MO stable.
  • Remplacer le travail mécanique par l’action de la pédofaune pour éviter la compaction.

c) Répartition des textures en France

• Les horizons supérieurs des sols en France métropolitaine présentent une diversité de textures, influençant la gestion agronomique.

2. Structure du sol

a) Définition

• La structure du sol est le « squelette » du sol, résultant de l’assemblage des particules en agrégats.

b) Formation de la structure

• L’effet de retrait des colloïdes argilo-humiques crée des fissures ou zones de moindre résistance.
• L’effet de granulation (dans les 5 à 8 premiers cm) est dû à la biologie du sol, favorisant la formation d’agrégats stables.

c) Complexe adsorbant (CAH)

• Le CAH est un assemblage d’argiles et d’humus, stabilisé par des cations comme Ca²⁺.
• La fertilisation influence la capacité d’échange cationique (CEC) du CAH, affectant la fertilité du sol.

d) Degrés de structure

e) Types de structures

f) Structures particulaires et compactes

• Structures particulaires : pauvres en colloïdes, sol sensible à l’érosion, MO lessivée.
• Structures compactes : défavorables par manque de porosité, mauvaise aération, risque de battance et compaction.

g) Structure grumeleuse

• Structure recherchée où les éléments sableux sont agglomérés en grumeaux par le CAH.
• Avantages :
  • Bonne aération
  • Meilleure infiltration de l’eau
  • Favorise la vie biologique du sol

h) Évaluation de la structure

• Score basé sur la taille et la forme des agrégats après test de gouttes :
  • 10 : agrégats arrondis, 2-10 mm (bonnes conditions)
  • 5 : grosses mottes fermes, 2-10 cm (conditions modérées)
  • 0 : forme massive anguleuse, absence de microstructure (mauvaises conditions)

3. Battance et croûte de battance

a) Effet « splash »

• Formation d’une croûte de battance due à l’impact des gouttes d’eau sur la surface du sol.

b) Indice de battance

$$\text{Indice battance} = \frac{1,5 \times LF + 0,75 \times LG}{A + 10 \times MO}$$

• $LF$ : teneur en limons fins (%)
• $LG$ : teneur en limons grossiers (%)
• $A$ : teneur en argile (%)
• $MO$ : teneur en matière organique (%)

c) Moyens de lutte contre la battance

• Augmenter la cohésion des éléments par apport de MO ou chaulage (modifie le pH et la CEC).
• Diminuer l’action de l’eau sur la surface : favoriser un bon écoulement, éviter excès de terre fine, créer un relief au semis.
• Réduire l’impact des gouttes d’eau par protection du sol avec un mulch (couche de paille).

1. Types de sols : texture et structure

Le type de sol dépend de la taille des particules et de leur agencement. La texture et la structure définissent les propriétés physiques du sol.

2. Points clés à retenir

• Aucun type de sol n'est intrinsèquement meilleur : la qualité dépend de l'usage et du climat.
• Le sol idéal pour l'agriculture est un sol équilibré, avec une bonne proportion d'argile, limon, sable, matière organique et une structure grumeleuse.
• La structure du sol influence la circulation de l'eau, de l'air et la stabilité face à l'érosion.
• La texture détermine la capacité de rétention d'eau et la facilité de travail.

3. Propriétés spécifiques des sols

a) Sol sablonneux

• Texture : prédominance de sable, très poreux.
• Structure : absence de cohésion, glisse entre les doigts.
• Sensible à l'érosion par le vent et au lessivage.
• Avantage : réchauffe rapidement, bon drainage.
• Inconvénient : faible fertilité, mauvaise rétention d'eau.

b) Sol limoneux

• Texture : prédominance de limon, adhésion partielle des particules.
• Structure : particules serrées, formation possible d'une croûte sèche limitant infiltration.
• Très sensible à l'érosion par l'eau, surtout en pente.
• Avantage : fertile, facile à travailler.
• Inconvénient : fragile, formation de croûte, ruissellement.

c) Sol argileux

• Texture : prédominance d'argile, sol lourd et compact.
• Structure : faible porosité, pâteuse, risque de compaction.
• Retient bien eau et nutriments, tendance alcaline.
• Avantage : très fertile, bonne rétention d'eau.
• Inconvénient : difficile à travailler, compactage, mauvaise aération.

À retenir : La stabilité et la fertilité d’un sol dépendent de sa texture, de sa structure et de sa gestion (ex : couverture végétale, absence de labour avant l’hiver).

1. Classification des sols argileux selon la teneur en argile

2. Sols humifères

• Texture : Riche en matière organique, particules foncées, structure lâche, bonne infiltration d'eau.
• Propriétés : Retient beaucoup d'eau sans devenir collant, retient bien les engrais, sensible à l'érosion éolienne.
• Usage : Favorisé pour le maraîchage.
• Avantages : Très fertile, bonne rétention d'eau, se réchauffe rapidement.
• Inconvénient : Peut être très acide, ce qui limite la croissance des plantes.

3. Résumé des grandes caractéristiques des sols

4. Texture des sols selon humidité et composition

À retenir : La teneur en argile influence fortement la capacité de rétention d'eau, la formation de croûte, la facilité de travail et la fertilité du sol. Les sols humifères sont très fertiles mais peuvent être acides, tandis que les sols sableux sont perméables mais pauvres en nutriments.