TD/TP N°10 : SOLS

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

2. Comment se forme un sol? • Un sol se forme par altération d'une roche superficielle sous l'influence du climat, de la végétationet des organismes vivants • Le développement du sol se propage avec le temps en couches superposées appelées horizonsformant un profil caractéristique du milieu, de la roche sous jacente, du climat et de la végétation Apport de matières organiques Apport de matières organiques sol sol Altération de la roche-mère Altération de la roche-mère Roche-mère Roche-mère

3. A Qu’est-ce qui caractérise un sol? • Les horizons Zones (épaisseur) du sol ayant des caractéristiques et des propriétés différentes B • A = horizon de surface contenant de la matière organique • B = horizon minéral, différent de A e de C par son altération et/ou sa structure C • C = matériau, roche d’origine encore peu transformée

4. Les couleurs des sols caractéristiques de la roche et des processus pédogénétiques

5. Argilo-limoneux 1 2 50% (A) + 40% (L) + 10% (S) • La texture des sols Proportion des différentes tailles granulométriques des minéraux du sol • 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)

6. La structure des sols Agencement des particules du sol Massive … Grumeleuse Polyèdrique Lamellaire Horizons A : agrégats organo-minéraux Horizons B : plus massifs (prismatique) Horizons C : plus grossiers

8. 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)

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

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

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

12. Ex 3 . Stabilité Structurale du sol 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. Indice de battance R = (1.5 LF + 0.75 LG) / (A + 10 MO) 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

13. Ex 3 . Stabilité Structurale du sol  Résistance à l’érosion, ruissellement Formation d’une croûte de battance agriculture-de-conservation.com Ruissellement et érosion du sol

14. Ex 3 . Stabilité Structurale du sol Calcul de l’indice de battance MO + argiles = agrégats stables et hydrophobes résistants à l’érosion hydrologique. Une forte sensibilité à la battance donne des indices R > 1,8 → Ce sol est plutôt très stable

15. Ex 4 : Propriétés Physico-chimiques du sol Ferrasol - Luvisol • Le sol tropical est nettement plus acide • Le luvisol présente une CEC élevée

16. Propriétés chimiques 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. CEC = (CEC*100)/A Unités : 10-2 moles de charges positives par kg de sol)

17. Propriétés chimiques • 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  CEC élevée: argile type « smectite »  CEC élevée: argile type « kaolinite »

18. ATMOSPHERE Photosynthèse Respiration Déforestation 106 50 1.5 Respiration sols 54.5 VEGETATION Erosion 0,5 SOLS (0 - 1 m) 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

19. Ex 5. Sols et cycles superficiels du carbone 3. 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 4. A = D + H – O => A = 5,5 + 1,6 – 2,0 = 5,1 GtC (1 GtC = 1015 gC) Or A réelle = 3,3 GtC 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

20. 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