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Pédologie.

 

Constituants des sols:
Minéraux.
Organiques ( Humus ).
Phénomènes de migration.
Le profil.
Introduction
Etude pratique des sols.
Le sol dans l'écosystème - Relations sol - plantes.

 

Propriétés du sol.

 

Propriétés physiques.

TEXTURE.

Définition:

La TEXTURE du sol se définit par les PROPORTIONS RELATIVES DE PARTICULES DE DIMENSIONS DIFFERNTES.

La texture peut s'apprécier sur le terrain ou être déduite de l'analyse granulométrique qui permet, précisément, de déterminer les proportions des diverses particules, réparties en classes de dimentions.

Importance de la texture:

La connaissance de la texture permet d'indiquer les tendances du sol quant à ses qualités physiques.

Par exemple:

- Les sols riches en sables sont perméables, filtrants, ce d'autant plus que le sable est grossier.
- Si aux éléments grossiers, s'adjoignent beaucoup de sable fin et de limon, ceux-ci tendent à colmater les interstices entre les éléments grossiers, rendant le sol plus ou moins imperméable.
- Si des proportions suffisantes d'argile s'ajoutent aux limons et aux sables, surtout en présence d'humus, une structure fragmentaire peut prendre naissance, garantissant, à la fois, une perméabilité tout en retenant assez d'eau pour la végétation.

Appréciation de la texture:

Sur le terrain, l'appréciation tactile est possible directement, mais elle demande un minimum d'expérience.
Divers éléments peuvent modifier les sensations: l'état d'humidité, la présence de graviers fins, etc...

Quelques critères d'appréciation permettent, au moins, de ranger les sols parmi les grandes catégories: sols argilleux, limoneux ou sableux:

- Les sables grattent sous les doigts à partir de 0.1mm.
- Les sols riches en limons donnent, entre les doigts, des sensations d'onctuosité.
- Les argiles peuvent se pétrir en pâtons qui ne s'effritent pas dans la main.

 

STRUCTURE:

Définition:

La SRUCTURE du sol se définit par le MODE D4ASSEMBLAGE DES CONSTITUANTS SOLIDES.

Elle est due à la CIMENTATION des grains grossiers ( limon, sable ) par éléments colloîdaux, argile et humus associés en COMPLEXES ARGILO-HUMIQUES.

La structure est un ETAT susceptible de MODIFICATIONS dans le temps, sous l'influence de FACTEURS, FAVORABLES ou DEFAVORABLES.

"L'ETAT STRUCURAL DU SOL EST UN DES INDICES FIDELES DE L'ETAT DE FERTILITE."

Facteurs de structuration:

Facteurs favorables:

teneurs équilibrées en argile et en humus, riche en acides humiques
présence de calcium
teneurs suffisantes en oxydes de fer et d'aluminium
présence de vers de terre ( surtout les espèces fouisseuses ) jouant un rôle primordial dans la formation des complexes argilo-humiques.

Facteurs défavorables:

tassement et compaction par passage des engins lourds
actions mécaniques des pluies battantes
altération des ciments colloîdaux.

Caractérisation morphologique de la structure:

Trois critères sont pris en considération:

1) le TYPE de structure, relatif à la forme générale des agrégats structurés;
2) la TAILLE ( ou CLASSE ), relative aux dimensions des agrégats;
3) la NETTETE ( ou DEGRE DE DEVELOPPEMENT ), relative aux proportions d'agrégats structurés dans la masse du sol.

Effet de la structure:

1) Porosité du sol, c'est-à-dire, le volume non occupé par les constituants solides du sol.

On distingue les PORES CAPILLAIRES des PORES NON CAPILLAIRES.
La porosité du sol est d'importance primordiale pour la circulation de l'eau et de l'air, influençant les possibilités d'activités biologiques ( racines, microflore, faune ).

L'expérience semble montrer que l'otimum correspond à des proportions (sub)égales des deux types de pores.

2) Résistance de l'érosion: la structure facilite l'infiltration des eaux de pluie et réduit le ruissellement en surface.

3) Contacts sol-racines.

4) Echanges thermiques entre le sol et l'atmosphère.

5) Quelques moyens de conservation de la structure.

- Maintien sous couverture végétale
- Maintien des réserves humiques et calciques
- Eviter le travail du sol ou le passage d'engins lourds en conditions hydriques inadéquates.

 

REGIME HYDRIQUE.

"LE REGIME HYDRIQUE APPARAIT, AVEC LA STRUCTURE, COMME LE FACTEUR ECOLOGIQUE LE PLUS IMPORTANT DE L'ETAT DE FERTILITE
DU SOL".

Quelques éléments d'un billan hydrique.

L'alimentation en eau des végétaux dépend de plusieurs facteurs:

1) La quantité d'eau météorique infiltrée dans le sol.
Celle-ci varie en fonction notamment:
- du climat ( quantité, nature et répartition des précipitations )
- des pertes par évaporation directe d'eau n'atteignant pas le sol ( 10-40% en forêt )
- du ruisselement en surface, dépendant, lui-même, de la pente, de la porosité, de la texture, etc...

2) La quantité d'eau emmagasinée sur l'épaisseur correspondant au développement du système radiculaire.
Cette quantité d'eau dépend, entre-autres:
- de la texture
- du taux de matière organique
- de la perméabilité ( galeries diverses )
- de l'évaporation

- etc...

3) L'importance de la fraction effectivement utilisable par les végétaux.
Cette fraction correspond à l'eau contenue dans les pores de "diamètre" supérieur à 2µ

L'eau remplissant les pores les plus larges ( EAU DE GRAVITATION )est très facilement absorbable par les végétaux mais, normalement, elle ne séjourne que peu de temps dans le sol.

L'eau contenue dans les pores fins ( EAU CAPILLAIRE ) est de moins en moins facilement absorbable, au fur et à mesure de l'augmentation de la finesse des pores; la plante doit fournir un effort de plus en plus grand pour se procurer l'eau dont elle a besoin.
Cet effort peut s'apprécier par la mesure du POTENTIEL CAPILLAIRE.

Potentiel capillaire:

Le potentiel capillaire se mesure par l'énergie nécessaire pour déplacer les diverses formes d'eau du sol ( eau de gravitation, eau capillaire ).
Cette énergie correspont à la hauteur d'une colonne d'eau, exprimée en cm.
Le potentiel capillaire, ou pF, exprime le logarithme de cette hauteur.

Influence du régime hydrique sur les propriétés du sol:

Influences pédogénétiques.

Transport de substances dissoutes ou en suspension colloîdale, voire de grains limoneux ou sableux.
Le transport peut être:

- Vertical

. descendant ( climat humide ou pluie > évaporation )
. ascendant ( climat aride ou évaporation > pluies )

- Oblique ( sol en pente avec niveau imperméable ).

Gley et pseudo-gley.

Un ENGORGEMENT du sol par l'eau crée des conditions plus ou moins asphyxiques influençant les activités biologiques et augmentant le pouvoir réducteur de l'humus.
Certains composés chimiques peuvent ainsi changer d'état et passer par des phases de réduction et d'oxydation.
Les effets les plus spectaculaires sont fournis par les composés du fer et du manganèse dont les changements de couleur sont importants en fonction de leur état.
On dit que le sol devient HYDROMORPHE.
L'engorgement peut être temporaire ou plus ou moins permanent.

- Engorgement PERMANENT: la nappe aquifère se trouve en permanence au niveau du sol, plus ou moins près de la surface.
Il y a réduction des substances réductibles, sans transport appréciable des composés réduits: c'est le phénomène de GLEY.
Le sol prend des couleurs gris-bleuâtre, verdâtre,..., plus ou moins uniforme.

- Engorgement TEMPORAIRE: nappe aquifère suspendue ou zone de battement d'une nappe permanente.
Il y a alternante de périodes de réduction et d'oxydation, avec transport des substances réduites: c'est le phénomène de PSEUDO-GLEY.
Le sol présente un aspect moucheté ou marbré, de taches grisâtres ( décolorées par départ de composés du fer à l'état réduit, ou ferreux ) et ocre, plus ou moins vif ( colorées par le fer à l'état oxydé, ou ferrique, qui précipite lors des périodes de retrait de la nappe ).

 

 

Propriétés chimiques et physico-chimiques.

 

ELEMENTS NUTRITIFS.

Sources d'éléments nutritifs dans le sol:

Les principales sources d'éléments nutritifs dans le sol sont:

- les éléments en solution
- les réserves minéralogiques, libérées au fur et à mesure de l'altération des roches et des minéraux
- les éléments retenus par le complexe sorbant
- les éléments immobilisés sous forme organique.

Le complexe sorbant - Phénomènes de sorption et d'échange:

Les colloîdes du sol ( argile, humus ) possèdent la propriété de retenir, plus ou moins énergiquement, diverses substances.
Ils forment le COMPLEXE SORBANT.
En ce qui concerne les argiles, la sorption peut se faire en surface des cristallites ( adsorption ) ou dans les espaces interlamellaires ( absorption ), du moins pour les argiles de type 2/1.

Les ions ADsorbés peuvent être déplacés par les ions des exsudats radiculaires ( ou les ions d'une solution mise en contact avec le sol ).
Ils sont dits ECHANGEABLES.
Les ions ABsorbés sont plus ou moins énergiquement liés aux colloîdes.
Ils sont peu échangeables ou FIXES ( non échangeables ), comme, par exemple, K dans les espaces interlamellaires des argiles du type illite.

Immobilisation sous forme organique:

Azote, phosphore, souffre font, dans des proportions diverses, partie intégrante de la matière organique, sous forme de protides, acides aminés, etc...

Le plus souvent, ces réserves ne sont utilisables par les plantes qu'après décomposition et minéralisation de la matière organique.
Il y a donc intérêt à ce que celles-ci soient suffisament rapides.
Nous reviendrons, plus tard, sur ce point.

Equilibre ionique - Rétrogradation:

Dans le sol, nous l'avons vu, les éléments nutitifs existent sous différentes formes:

- soluble
- facilement échangeable
- difficilement échangeable
- non échangeable, ou fixée, non utilisable.

Les plantes se nourrissent, principalement, aux dépens des formes soluble et facilement échangeable.
Au fur et à mesure des prélèvements, un nouvel équilibre tend à s'établir, plus ou moins rapidement, entre les diverses formes, des ions difficilement échangeables passant dans la phase échangeable ou, même, dans la phase soluble.

Inversement, en cas d'apport d'engrais, pae exemple, un déplacement d'équilibre se produit dans le sens soluble => facilement échangeable => difficilement échangeable => fixé.
C'est la rétrogradation ( potassium, phosphore ).

 

ACIDITE DU SOL.

Rappelons qu'un milieu acide est caractérisé par la présence d'ions H* et un milieu alcalin, par la présence d'ions OH*.
Lorsque ces deux types d'ions sont en proportion équivalentes, le milieu est neutre.
L'acidité peut se mesurer par l'indice pH ( logarithme de l'inverse de la concentration en H ).
En milieu neutre, le pH vaut 7.0, en milieu acide, ses valeurs sont inférieures à 7.0.

Ecologiquement, l'acidité revêt une grande importance car, au fur et à mesure des prélèvements d'éléments nutritifs par les plantes, le sol tend à s'acidifier.

Sources d'ions H dans le sol:

Elles sont de deux grands types:

1) organiques:
- dissociation des acides organiques ( COOH => COO + H ), des phénols ( OH ), des alcools, etc...

2) minérales:
- dissociation de radicaux OH, surtout aux faces de rupture des cristallites argileux,
- dissociation de molécules d'eau ( H - OH ) associés aux ions AI***, dans la phase échangeable.

On distinguera, ainsi, deux formes d'acidité: une acidité organique et une acidité minérale, celle-ci devenant, proportionnellement, de plus en plus importante dans les horizons minéraux du profil.

Expressions de l' acidité:

- Acidité actuelle.

Image de la quantité d'ions H présents dans la solution du sol.
Elle s'exprime par le pH ou le titrage d'un extrait aqueux de sol.

- Acidité d'échange.

Image de la somme des ions H présents dans la solution et dans la phase échangeable du sol.
Elle est exprimée par le pH ou le titrage d'un extrait salin de sol.
Cette expression paraît la plus intéressante, du point de vue écologique, car elle intéresse des échanges se passant dans les conditions naturelles du sol.

- Acidité totale.

Image de la quantité totale d'ions H dissociables et titrables par une base forte.
Exprimée par le titrage d'un extrait salin de sol à pH élevé.

- Acidité potentielle.

Image de la qualité d'ions H dissociables au delà du pH naturel du sol, au fur et à mesure de la neutralisation.
Exprimée par différence entre acidité totale et acidité d'échange.

L'expression la plus couramment utilisée est le pH ( eau ) qui peut donner une idée très générale des conditions dans lesquelles le sol "fonctionne" et des conséquences qui peuvent en découler.
Idéalement, le pH se mesure au moyen d'un potentiomètre mais l'utilisation des méthodes colorimètriques de terrain peut donner des résultats suffisants, pour autant que l'on se contente de les interpréter en fonction de classes, assez larges, de valeurs ( 0.5 à 1 pH ).

Facteurs de variation de l'acidité:

Les facteurs de variation sont multiples.
Citons, principalement:

- Les conditions climatiques générales et locales ( ces dernières en relation avec l'orientation et le degré de la pente ), influençant les conditions d'humidification;
- La nature de la roche-mère ( roche calcaires, roches chimiquement pauvres de l'Ardenne);
- Les prélèvements d'éléments nutritifs par les plantes, éléments remplacés sur le complexe sorbant par des ions H et/ou AI;
- Les processus d'humidification, provoquant l'apparition de composés acides, plus ou moins neutralisés, ensuite, par les bases échangeables;
- Les pratiques culturales, notamment les apports d'engrais, ceux-ci pouvant être à action acidifiante ou alcalinissante.

Effets de l'acidité:

Nous retiendrons, entre autres effets possibles:

- Modification des équilibres entre cations et anions;
- Influence sur l'assimilabilité des éléments nutritifs et sur les phénomènes de carence;
- Apparition d'éléments toxiques pour les plantes;
- Influence sur la nature et les activités des organismes vivants;
- En corollaire du point précédent, influence sur les conditions d'humidification et, par là, sur les propriétés physiques des sols;
- Etc...

 

 

Constituants des sols: