Chap. 1
Introduction à l'agronomie et la pédologie
1. Agronomie : définition et champs d’application
Agronomie est une discipline pluridisciplinaire qui combine :
- Sciences naturelles fondamentales : biologie, chimie, physique, mathématiques.
- Sciences naturelles appliquées : pédologie (étude des sols), hydrologie, climatologie, agroécologie, zootechnie, génétique, biotechnologies.
- Aspects économiques et sociaux liés à l’agriculture.
- Compétences transversales : gestion de projets, communication, développement durable, anglais, etc.
Les agronomes ont pour objectifs principaux :
- Étudier et améliorer les diverses productions agricoles (alimentaires et non-alimentaires).
- Optimiser les techniques et méthodes de production en intégrant les transitions agroécologiques et l’adaptation aux ressources locales.
- Participer à l’aménagement durable des territoires.
2. Interactions fondamentales en agronomie
L’agriculture repose sur l’interaction entre plusieurs éléments clés :
| Élément | Rôle principal |
|---|---|
| Climat | Influence la croissance des plantes et la disponibilité en eau |
| Animaux et micro-organismes | Contribuent à la fertilité et à la santé des sols |
| Plantes | Production agricole, fixation du carbone |
| Sols | Support physique, réservoir d’eau et de nutriments |
| Roche mère et topographie | Déterminent la nature du sol et les conditions de culture |
Ces éléments forment un système complexe, la géosphère, qui conditionne la productivité agricole.
À retenir : L’agronomie intègre sciences naturelles, aspects socio-économiques et compétences transversales pour améliorer durablement les systèmes agricoles.
Chap. 2
Fonctions et services écosystémiques des sols
1. Fonctions des sols
Le sol joue un rôle fondamental dans les écosystèmes et les activités humaines. Ses fonctions principales sont :
- Habitat et réservoir de biodiversité : Le sol abrite une grande diversité d'organismes vivants (micro-organismes, nématodes, insectes, vers de terre) essentiels au fonctionnement des écosystèmes.
- Support de la production végétale : Il fournit un milieu pour la croissance des plantes, en apportant eau, nutriments et ancrage.
- Réservoir et filtre d'eau : Le sol stocke l'eau de pluie, la filtre et régule son écoulement vers les nappes phréatiques.
- Cycle des éléments nutritifs : Il participe à la décomposition de la matière organique et au recyclage des nutriments indispensables aux plantes.
- Régulation climatique : Par le stockage du carbone organique, le sol joue un rôle dans la séquestration du CO₂ et la régulation des gaz à effet de serre.
- Support des infrastructures : Le sol sert de base aux constructions et aux aménagements urbains.
2. Services écosystémiques des sols
Les services écosystémiques sont les bénéfices que les sociétés tirent du fonctionnement naturel des sols. Ils se classent en quatre catégories :
| Catégorie | Description | Exemples |
|---|---|---|
| Services d'approvisionnement | Production directe de ressources naturelles. | Aliments, fibres, bois, eau potable |
| Services de régulation | Régulation des processus écologiques et climatiques. | Filtration de l'eau, stockage du carbone, contrôle de l'érosion |
| Services culturels | Valeurs non matérielles liées au sol. | Patrimoine, loisirs, éducation |
| Services de soutien | Fonctions écologiques nécessaires aux autres services. | Formation du sol, cycle des nutriments |
3. Importance économique et sociale
- La valeur des sols constructibles est très élevée, souvent bien supérieure à celle des terres agricoles (exemple : en 2010, terrains constructibles valaient 55 fois plus que terres agricoles).
- La gestion durable des sols est cruciale pour assurer la sécurité alimentaire, la qualité de l'eau, la biodiversité et la lutte contre le changement climatique.
- La pédologie est une discipline interdisciplinaire, impliquant biologistes, géologues, agronomes, climatologues, hydrologues, gestionnaires et économistes.
Le sol est un écosystème vivant indispensable, support de la biodiversité et fournisseur de services essentiels à la vie humaine et à la planète.
Chap. 3
Artificialisation et dégradation des sols
1. Artificialisation des sols
Définition : L'artificialisation des sols correspond à la transformation des sols naturels ou agricoles en sols artificiels, principalement par imperméabilisation partielle ou totale (routes, bâtiments, parkings).
- Elle entraîne une perte de la fonction biologique et écologique des sols.
- En France, entre 1982 et 2022, la part des terres agricoles a diminué de 54,8 % à 50,4 %, soit une baisse de 7,9 %, principalement due à l'étalement urbain.
- La superficie des sols artificialisés augmente trois fois plus vite que la population.
2. Conséquences de l'artificialisation
| Conséquence | Impact principal |
|---|---|
| Perte de terres agricoles | Réduction de la production alimentaire |
| Imperméabilisation | Diminution de l'infiltration de l'eau, augmentation du ruissellement et des risques d'inondation |
| Disparition de la biodiversité | Détérioration des habitats naturels et des fonctions écologiques |
| Dégradation des sols | Perte de matière organique, compactage, érosion |
3. Dégradation des sols
Définition : La dégradation des sols regroupe l'ensemble des processus qui réduisent la qualité et la fonctionnalité des sols, incluant l'érosion, la pollution, la perte de matière organique, et la compaction.
- Elle est souvent liée à l'activité humaine (agriculture intensive, urbanisation, déforestation).
- La dégradation affecte la fertilité, la structure et la capacité de rétention d'eau des sols.
4. Évolution récente en France
- Le territoire métropolitain est constitué pour environ 50 % de sols agricoles.
- L'augmentation rapide des sols artificialisés menace la sécurité alimentaire et la biodiversité.
- La gestion durable des sols est essentielle pour limiter ces impacts.
L'artificialisation des sols réduit la surface agricole utile et altère les fonctions écologiques essentielles des sols.
Chap. 4
Formation et profil des sols
1. Définitions clés
- Sols agricoles : zones cultivées ou en herbe (prairies) utilisées pour des usages agricoles.
- Sols naturels : sols boisés, landes, friches, sols nus naturels et zones sous eaux.
- Sols artificialisés : zones non agricoles ni forestières, incluant constructions, parcs, jardins, terrains vagues.
- Artificialisation des sols : altération durable des fonctions écologiques d’un sol (biologiques, hydriques, climatiques) et de son potentiel agronomique par son occupation ou usage.
2. Évolution et répartition de l’artificialisation des sols en France
| Type de sol | Part du territoire (%) | Évolution récente |
|---|---|---|
| Sols agricoles | ~50 % | Disparition de ~600 000 ha de SAU (2006-2015) |
| Sols naturels | ~40 % | Stable ou en légère diminution |
| Sols artificialisés | 9,5 % (2024) | Augmentation de 52 000 ha/an (1982-2024) |
- L’équivalent d’un département comme la Lozère est artificialisé tous les 10 ans.
- 61 % des sols artificialisés sont des terrains imperméables (44 % constructions/routes, 56 % perméables : parcs, jardins, terrains vagues).
- 39 % restent sols forestiers ou naturels.
3. Caractéristiques de l’artificialisation
- Concentration : surtout dans les agglomérations.
- Densification urbaine : depuis 2010, a réduit le rythme d’artificialisation à moins de 38 000 ha/an.
- Consommation d’espaces naturels, agricoles et forestiers (ENAF) : 60,7 % entre 2011 et 2024 dans des communes à faible tension immobilière (zone C du zonage ABC).
- Zones rurales : augmentation forte des surfaces artificialisées par habitant, plus élevée que dans les grandes villes.
- Grandes villes : plus économes en surfaces artificialisées par habitant.
4. Points essentiels à retenir
L’artificialisation des sols correspond à une perte durable des fonctions écologiques et agronomiques des sols, avec une progression rapide en zones rurales, tandis que la densification urbaine limite cette progression dans les grandes agglomérations.
Chap. 5
Classification et cartographie des sols
1. Classification des sols
La classification des sols repose sur leurs propriétés physiques, chimiques et biologiques, ainsi que sur leur formation et leur usage. Elle permet d’identifier les sols selon leur potentiel agronomique et leur aptitude à différentes cultures.
- Sols de très bonne qualité agronomique : sols fertiles, bien structurés, riches en matière organique.
- Ces sols sont souvent artificialisés (urbanisation, infrastructures) ; entre 2000 et 2006, ils représentent plus d’un tiers des surfaces agricoles artificialisées en France.
a) Artificialisation des sols agricoles
- L’artificialisation touche en priorité les sols avec les meilleures potentialités agronomiques.
- Dans plusieurs régions (Aquitaine, Bourgogne, Île-de-France, Rhône-Alpes, etc.), entre 33 % et 62 % des surfaces agricoles artificialisées concernent ces sols de haute qualité.
- Cette tendance pose un enjeu majeur pour la gestion durable des terres agricoles.
2. Cartographie des sols
La cartographie des sols consiste à représenter spatialement la répartition des types de sols, leurs caractéristiques et leur usage.
- Elle s’appuie sur l’observation des profils de sol et la différenciation en horizons (couches distinctes du sol).
- Les horizons résultent de processus comme :
- Météorisation de la roche mère (altération physique et chimique).
- Enrichissement en humus (matière organique décomposée).
- Différentiation en horizons (A, B, C, etc.).
La cartographie des sols est essentielle pour comprendre la biodiversité du sol et son rôle dans l’activité humaine.
3. Concepts clés à retenir
| Notion | Définition / Importance |
|---|---|
| Sol | Couche superficielle de la Terre, support de la vie végétale. |
| Artificialisation | Transformation des sols naturels en surfaces urbaines ou industrielles. |
| Horizons du sol | Couches distinctes formées par la pédogenèse (ex : horizon A riche en humus). |
| Potentialité agronomique | Capacité d’un sol à produire des cultures de manière durable. |
| Cartographie pédologique | Représentation spatiale des types et qualités de sols. |
4. Exemples d’utilisation
- La cartographie permet d’orienter les pratiques agricoles et la gestion des terres.
- Elle aide à identifier les zones à protéger contre l’artificialisation pour préserver la production agricole.
L’artificialisation prioritaire des sols les plus fertiles menace la durabilité agricole et nécessite une gestion raisonnée des espaces.
Chap. 6
Composition minéralogique et roches mères
1. Composition minéralogique
- La composition minéralogique du sol dépend directement de la nature des roches mères dont il dérive.
- Les minéraux présents influencent la texture, la fertilité et la capacité de rétention d'eau du sol.
- Les principaux minéraux sont classés en fonction de leur résistance à l'altération :
- Minéraux primaires : peu altérés, issus directement de la roche mère (ex. quartz, feldspaths).
- Minéraux secondaires : formés par altération des minéraux primaires (ex. argiles, oxydes de fer).
2. Roches mères
- La roche mère est la roche d’origine à partir de laquelle le sol s’est formé par altération.
- Elle conditionne la composition chimique et minéralogique du sol, ainsi que sa texture.
- Types de roches mères selon leur origine :
| Type de roche | Origine | Exemple | Influence sur le sol |
|---|---|---|---|
| Roches magmatiques | Refroidissement du magma | Granite, basalte | Sols souvent riches en minéraux primaires, texture variable |
| Roches sédimentaires | Accumulation de sédiments | Craie, grès, marne | Sols souvent calcaires ou argileux, influence pH |
| Roches métamorphiques | Transformation sous pression/température | Gneiss, schiste, marbre | Sols avec minéraux recristallisés, souvent résistants |
3. Impact sur la pédogenèse et l’agronomie
- La profondeur du sol ne correspond pas toujours à la profondeur d’enracinement, car des obstacles physiques (roches dures) ou chimiques peuvent limiter la croissance des racines.
- Les sols issus de roches meubles (ex. lœss, marne) favorisent un enracinement profond, adapté aux cultures pérennes.
- La connaissance de la roche mère est essentielle pour adapter les pratiques agricoles (fertilisation, protection des cultures) en fonction des propriétés pédologiques locales.
La nature de la roche mère détermine la composition minéralogique du sol, ce qui influence directement ses propriétés physiques, chimiques et biologiques.
Chap. 7
Structure et propriétés physiques des sols
1. Composition élémentaire des sols
- Le sol est majoritairement composé d'oxygène (O), représentant environ 46,6 % en masse et 93,77 % en volume.
- Les autres éléments importants sont :
- Silicium (Si) : 27,72 % masse, 0,86 % volume
- Aluminium (Al) : 8,13 % masse, 0,47 % volume
- Fer (Fe) : 5,00 % masse, 0,43 % volume
- Magnésium (Mg), Calcium (Ca), Sodium (Na) et Potassium (K) complètent la composition.
2. Principaux groupes minéraux dans les sols
| Groupe minéral | Exemple | Formule chimique |
|---|---|---|
| Amphiboles | Hornblende | NaCa₂(Mg,Fe)₄(Al,Fe)(Si,Al)₈O₂₂(OH,F) |
| Pyroxènes | Augite | (Ca,Mg,Fe,Al)₂(Al,Si)₂O₆ |
| Péridots | Olivine | (Mg,Fe)₂SiO₄ |
| Feldspaths | Orthose, Albite, Anorthite | KAlSi₃O₈, CaAl₂Si₂O₈ |
| Feldspathoïdes | Leucite, Néphéline | KAlSi₂O₆, NaAlSiO₄ |
| Quartz | Quartz | SiO₂ |
| Micas | Muscovite, Biotite, Chlorite | KAl₂(AlSi₃)O₁₀(OH,Fe)₂, etc. |
3. Minéraux secondaires et argileux
| Type | Exemple | Formule chimique |
|---|---|---|
| Argileux | Illite, Kaolinite, Smectites | Varie, ex : Al₄Si₄O₁₀(OH)₈ (kaolinite) |
| Carbonates | Calcite, Dolomite | CaCO₃, (Ca,Mg)CO₃ |
| Sulfates | Gypse | CaSO₄·2H₂O |
| Phosphates | Apathite | Ca₅(F,Cl)(PO₄)₃ |
| Oxydes | Hématite | Fe₂O₃ |
4. Structure physique du sol
- Le sol est un système poreux constitué de :
- Solides minéraux (particules minérales)
- Eau (liquide)
- Air (gazeux)
- La répartition des volumes dans le sol est essentielle pour ses propriétés physiques (aération, rétention d'eau, perméabilité).
5. Propriétés physiques clés des sols
| Propriété | Description |
|---|---|
| Texture | Proportion relative des différentes tailles de particules (argile, limon, sable) |
| Structure | Organisation des particules en agrégats ou mottes |
| Porosité | Volume total des pores, influence la circulation de l'eau et de l'air |
| Densité apparente | Masse de particules par unité de volume, affecte la compaction |
| Capacité de rétention d'eau | Quantité d'eau que le sol peut retenir utilement pour les plantes |
La structure et la composition minérale du sol déterminent ses propriétés physiques, qui influencent directement la fertilité et la gestion agronomique.
Chap. 8
Matière organique et carbone du sol
1. Matière organique du sol (MO)
- La matière organique est constituée de résidus végétaux et animaux en décomposition, ainsi que de substances synthétisées par les micro-organismes du sol.
- Elle joue un rôle fondamental dans la fertilité, la structure et la rétention d'eau du sol.
- La MO est un réservoir important de carbone dans les sols.
2. Carbone du sol
- Le carbone du sol est principalement contenu dans la matière organique.
- Il existe sous plusieurs formes :
- Carbone labile (rapidement décomposable)
- Carbone stable (humus, résistant à la décomposition)
- Le sol est un puits de carbone important, contribuant à la régulation du CO₂ atmosphérique.
3. Évolution et gestion de la matière organique
- En France, on observe une baisse de la matière organique liée à :
- La diminution des prairies (source importante de MO)
- Le labour qui accélère la fragmentation et la décomposition de l’humus
- Les rotations courtes qui augmentent la minéralisation et réduisent l’entrée de carbone dans le sol
4. Impacts agronomiques
| Facteur | Effet sur la matière organique et le carbone du sol |
|---|---|
| Labour | Accélère la décomposition de la MO et la perte de carbone |
| Rotation courte | Augmente la minéralisation, diminue l'entrée de carbone |
| Prairies | Favorisent l'accumulation de MO |
| Apport de compost | Améliore la teneur en MO et la qualité du sol |
5. Restitution de compost
- Exemple : Le Grand Nancy organise depuis 2006 des campagnes de restitution de compost issu des déchets verts.
- Le compost distribué respecte la norme NF U 54-051 sur les amendements organiques.
- Environ 910 tonnes/an sont distribuées, contribuant à enrichir la MO des sols locaux.
La matière organique du sol est essentielle pour la fertilité, la structure et le stockage du carbone, mais elle est menacée par certaines pratiques agricoles comme le labour intensif et les rotations courtes.