Origines et compositions du sol

En bref : un sol est formé d’une fraction minérale issue des roches du sous-sol, d’humus et d’une multitude d’êtres vivants. Il provient le plus souvent de la dégradation de roches originelles dites matériau parental. Celles-ci subissent peu à peu et selon les conditions climatiques et biologiques des transformations plus ou moins profondes qui aboutissent à une couche de sol plus ou moins épaisse aux caractéristiques particulières. La texture et la structure d’un sol conditionnent ses propriétés physiques et chimiques, en particulier par rapport à l’eau qui y circule. Le sol, milieu de vie intense, regroupe différents écosystèmes selon la profondeur et l’humidité, le couvert végétal, la porosité… Siège de nombreuses réactions chimiques et de phénomènes biologiques, il constitue, en particulier avec l’atmosphère et l’hydrosphère, un des maillons des cycles indispensables à la vie.

Principaux composants du sol
Évolution d’un sol
Caractéristiques du sol
L’eau dans le sol
Vie du sol et relations alimentaires
Cycles biogéochimiques

Principaux composants du sol

Issu de l’évolution des roches, le sol est un système complexe formé de très nombreux composants minéraux et organiques soumis à des phénomènes physiques, chimiques et biologiques en constante interaction. Il comprend :

Une fraction minérale

faite de fragments de roche issus du sous-sol comprenant, du plus fins au plus gros, des argiles, des limons, des sables, et d’ions comme les anions phosphate, (PO43-), sulfate (SO42-) et nitrate (NO3-). Les silicates tels les argiles, constituent 95 % des roches de la croûte terrestre ; quant au grain de sable, il s’agit d’un cristal de quartz, forme cristalline de la silice.

Des organismes vivants

Racines, champignons, invertébrés, quelques vertébrés et une multitude de micro-organismes qui transforment la matière organique en matière minérale.

De l’humus

Matière organique en cours de minéralisation essentiellement issue des feuilles mortes, cadavres, excréments.

Système vivant, le sol contribue à la pérennisation des cycles de la matière comme ceux de l’azote, du carbone, du phosphore, du soufre…

En surface, les roches soumises à des variations de température, au vent et à l’eau éclatent en fragments de plus en plus petits. On parle de * gélifraction *, d’érosion éolienne et hydrique.
Transportés plus ou moins loin par l’eau et le vent, ceux-ci se déposent sous forme d’argiles, de sables et de limons et constituent la fraction minérale d’un sol.
Dans le sol, de nombreux phénomènes chimiques interviennent, telles l’hydrolyse et la dissolution des carbonates. Ils dépendent des conditions de pH, d’humidité, de température, d’oxygénation du milieu, ainsi que de la diversité des êtres vivants.
Des molécules de toute nature vont échanger et mettre en commun, des * électrons *, en quantité plus ou moins grande et plus ou moins rapidement.

Dessin d’un atome

C’est ainsi que les feldspaths et ferromagnésiens sont à l’origine de la formation des minéraux argileux oxydés, des oxydes de fer et d’aluminium et des éléments solubles non argileux. Il est à noter que les silicates tels les argiles, constituent 95 % des roches de la croûte terrestre et qu’un grain de sable correspond en réalité à un cristal de quartz, forme cristalline de la silice.

Évolution d’un sol

Les sols se forment sur des milliers d’années. Leur évolution dépend notamment du relief, de facteurs climatiques, des organismes qui y vivent, de la nature de la roche-mère du sous-sol et des activités humaines. Ainsi, selon les aires biogéographiques, les sols évoluent plus ou moins vite vers un substrat cultivable. Lors de son évolution, la roche-mère sera altérée dans sa partie supérieure par des réactions physiques, chimiques et biochimiques, ce qui « l’éloignera » progressivement de la surface.

On distingue ainsi dans le monde de nombreux types de sols plus ou moins fertiles et plus ou moins cultivables. Parmi eux, on compte notamment les podzols, les rendosols ou rendzines (sols peu évolués et caractérisés par leur richesse en carbonates), les brunisols (sols bruns pouvant se mettre en place sous des forêts à feuillage caduque), les rankosols ou rankers et les calcosols.

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Caractéristiques du sol

Le sol comporte trois phases : une phase solide (qui est minérale et organique), une phase liquide ou solution du sol (qui correspond à l’eau et aux éléments dissous), et une phase gazeuse (composée principalement de dioxygène, de méthane, de dioxyde de carbone)…

Les constituants du sol

Le sol est d’abord caractérisé par une texture et une structure qui vont fortement conditionner ses propriétés physiques et chimiques, notamment celles liées à l’eau.

La texture

Elle est la résultante du mélange argile, sable, limon, dont les pourcentages varient d’un sol à l’autre.

Échelle granulométrique de la texture du sol

Terre fine
Terre grossière
Argile Limons fins Limons grossiers Sables fins Sables grossiers Graviers Cailloux
< 2 mm 2 mm à 20 mm 20 mm à 50 mm 50 mm à 200 mm 200 mm à 2 mm 2 mm à 20 mm > 20 mm

Certains spécialistes, notamment agronomes et pédologues, savent déterminer approximativement, après humidification, si le sol est plutôt argileux, limoneux ou sableux. En effet, l’argile colle aux doigts, au toucher le limon est doux et le sable rugueux.

Test d’estimation de la texture dominante d’un sol

TEST
RÉSULTAT CONSÉQUENCE SUR LA TEXTURE
Toucher de la terre sèche Soyeux ou talqueux Abondance de limons fins
Savonneux Abondance de limons grossiers
Rugueux Sables grossiers
Réalisation d’un boudin de terre humide Possible A>10 %
Impossible A<10 %
Réalisation d’un anneau avec le boudin de terre Fissuration avant 1/2 fermeture de l’anneau L>A
A<30 %
Fissuration au 3/4 de la fermeture L<A
A<30 %
Anneau réalisable A>30 %
D’après A. Fleury et B. Fournier, INA P.G.

De retour au laboratoire, pour déterminer plus finement sa texture, on évalue pour cet échantillon de sol la teneur en sable, en argile et limon. Ensuite on utilise un diagramme qui permet de déterminer la classe texturale du sol, on le dit par exemple limoneux, argilo-sableux, limono-argilo-sableux…
Par exemple, si le sol a 40 % de sable, on trace la parallèle au côté limon et séquente au côté sable à 40 %. De même pour 20 % d’argile, on trace la parallèle au côté sable et séquente au côté argile à 20 %. Le point de rencontre des deux droites correspond à la texture de ce sol. La troisième parallèle permet de déduire la teneur en limon (40 % dans cet exemple).

Triangle des textures

A : argileux
As : argilo-sableux
Al : argilo-limoneux
La : limono-argileux
Laf : limono-argileux fins
Las : Limono-argileux sableux

L : limoneux
Ls : limono-sableux
Lfa : limoneux fins argileux
Lf : limoneux fins
Ltf : limoneux très fins
Sl : sablo-limoneux
S : sableux

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Le complexe argilo-humique

Le calcium du sol va constituer ce qu’on appelle un pont calcique. En effet, par réactions chimiques et mises en commun d’électrons, il va se lier à l’humus et à l’argile, pour former le complexe argilo-humique (CAH). En retenant, certaines pollutions, celui-ci joue un rôle prépondérant. Cependant, il est bon de savoir que cette capacité, appelée pouvoir épurateur est très limitée.

La structure

Elle correspond à la façon dont les minéraux sont agencés.

Structure fragmentaire
L’agencement des grains, appelés agrégats est suffisamment espacé pour permettre à la fois une infiltration et une rétention suffisante de l’eau nécessaire à la végétation. De plus ceci favorise les interactions chimiques, donc le bon fonctionnement des cycles de l’azote, du carbone, du phosphore et du soufre : c’est la structure la plus intéressante pour l’agriculture. Il existe plusieurs types de structure fragmentaire.

ASPECT DES AGRÉGATS
STRUCTURE POROSITÉ PÉNÉTRATION RACINAIRE
Polyèdrique Moyenne Variable
Grenue Élevée Bonne
Grumeuleuse Très élevée Très bonne
Lamellaire Faible Mauvaise, racines déviées
Prismatique Faible Racines localisées sur la surface des prismes

Structure particulaire
Elle se caractérise par une agrégation des particules insuffisamment fines et développées (la plage de sable). Sa capacité d’infiltration est très élevée mais sa capacité de rétention très réduite, le sol est donc incultivable. Cependant, il existe une flore spécifique adaptée à ces conditions particulières, avec par exemple des racines profondes et une transpiration réduite.

Structure compacte
À l’opposé de la structure particulaire, elle limite fortement l’infiltration de l’eau dans le sol qui s’engorge on le dit saturé en eau. Ce sol s’appauvrit en oxygène et devient difficilement pénétrable par les racines. Cependant, certaines plantes tolèrent ces conditions de vie par exemple.

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