31.2 : Le sol
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Compétences à développer
- Décrire comment les sols se forment
- expliquer la composition du sol
- Décrire un profil de sol
Les plantes obtiennent des éléments inorganiques du sol, qui servent de milieu naturel aux plantes terrestres. Le sol est la couche extérieure meuble qui recouvre la surface de la Terre. La qualité du sol est un déterminant majeur, au même titre que le climat, de la distribution et de la croissance des plantes. La qualité du sol dépend non seulement de la composition chimique du sol, mais également de la topographie (caractéristiques de surface régionales) et de la présence d'organismes vivants. En agriculture, l'histoire du sol, comme les pratiques culturales et les cultures antérieures, modifie les caractéristiques et la fertilité de ce sol.
Le sol se développe très lentement sur de longues périodes et sa formation résulte de forces naturelles et environnementales agissant sur les minéraux, les roches et les composés organiques. Les sols peuvent être divisés en deux groupes : les sols organiques sont ceux qui se forment par sédimentation et sont principalement composés de matière organique, tandis que ceux qui sont formés par l'altération des roches et qui sont principalement composés de matières inorganiques sont appelés sols minéraux. Les sols minéraux prédominent dans les écosystèmes terrestres, où les sols peuvent être recouverts d'eau pendant une partie de l'année ou exposés à l'atmosphère.
Composition du sol
Le sol se compose des principaux éléments suivants (Figure\(\PageIndex{1}\)) :
- matière minérale inorganique, soit environ 40 à 45 pour cent du volume du sol
- matière organique, soit environ 5 pour cent du volume du sol
- eau et air, soit environ 50 % du volume du sol
La quantité de chacun des quatre principaux composants du sol dépend de la quantité de végétation, de la compaction du sol et de l'eau présente dans le sol. Un sol sain contient suffisamment d'air, d'eau, de minéraux et de matières organiques pour favoriser et soutenir la vie végétale.
Exercice\(\PageIndex{1}\)
Le compactage du sol peut se produire lorsque le sol est comprimé par de la machinerie lourde ou même par des piétons. Comment ce compactage peut-il modifier la composition du sol ?
- Réponse
-
La teneur en air du sol diminue.
La matière organique du sol, appelée humus, est composée de microorganismes (morts et vivants) ainsi que d'animaux et de plantes morts à divers stades de décomposition. L'humus améliore la structure du sol et fournit aux plantes de l'eau et des minéraux. La matière inorganique du sol est constituée de roches qui se décomposent lentement en particules plus petites dont la taille varie. Les particules de sol de 0,1 à 2 mm de diamètre sont du sable. Les particules de sol comprises entre 0,002 et 0,1 mm sont appelées limon, et les particules encore plus petites, de moins de 0,002 mm de diamètre, sont appelées argile. Certains sols n'ont pas de granulométrie dominante et contiennent un mélange de sable, de limon et d'humus ; ces sols sont appelés loams.
Formation du sol
La formation du sol est la conséquence d'une combinaison de processus biologiques, physiques et chimiques. Le sol doit idéalement contenir 50 pour cent de matière solide et 50 pour cent d'espace poreux. Environ la moitié de l'espace interstitiel doit contenir de l'eau et l'autre moitié doit contenir de l'air. Le composant organique du sol sert d'agent cimentant, renvoie les nutriments à la plante, permet au sol de stocker l'humidité, rend le sol labourable pour l'agriculture et fournit de l'énergie aux microorganismes du sol. La plupart des microorganismes du sol (bactéries, algues ou champignons) dorment dans un sol sec, mais deviennent actifs une fois que l'humidité est disponible.
La distribution du sol n'est pas homogène car sa formation entraîne la production de couches ; ensemble, la section verticale d'un sol est appelée profil du sol. Dans le profil du sol, les spécialistes du sol définissent des zones appelées horizons. Un horizon est une couche de sol dont les propriétés physiques et chimiques distinctes diffèrent de celles des autres couches. Cinq facteurs expliquent la formation du sol : le matériau d'origine, le climat, la topographie, les facteurs biologiques et le temps.
Matériel destiné aux parents
La matière organique et inorganique dans laquelle se forment les sols est la matière mère. Les sols minéraux se forment directement à la suite de l'altération du substrat rocheux, la roche solide qui se trouve sous le sol, et ils ont donc une composition similaire à celle de la roche d'origine. D'autres sols se forment dans des matériaux provenant d'ailleurs, tels que le sable et la dérive glaciaire. Les matériaux situés dans la profondeur du sol sont relativement inchangés par rapport aux matériaux déposés. Les sédiments des rivières peuvent avoir des caractéristiques différentes selon que le cours d'eau se déplace rapidement ou lentement. Une rivière à débit rapide peut contenir des sédiments de roches et de sable, tandis qu'une rivière à débit lent peut contenir des matériaux à texture fine, tels que de l'argile.
Climat
La température, l'humidité et le vent entraînent différents modes d'altération et influent donc sur les caractéristiques du sol. La présence d'humidité et de nutriments provenant des intempéries favorisera également l'activité biologique, élément clé d'un sol de qualité.
Topographie
Les caractéristiques de surface régionales (communément appelées « configuration du terrain ») peuvent avoir une influence majeure sur les caractéristiques et la fertilité d'un sol. La topographie influe sur le ruissellement, ce qui enlève la matière mère et nuit à la croissance des plantes. Les sols escarpés sont plus sujets à l'érosion et peuvent être plus minces que les sols relativement plats ou plats.
Facteurs biologiques
La présence d'organismes vivants affecte grandement la formation et la structure du sol. Les animaux et les microorganismes peuvent produire des pores et des crevasses, et les racines des plantes peuvent pénétrer dans les crevasses pour produire davantage de fragmentation. Les sécrétions végétales favorisent le développement de microorganismes autour de la racine, dans une zone appelée rhizosphère. De plus, les feuilles et autres matières qui tombent des plantes se décomposent et contribuent à la composition du sol.
Heure
Le temps joue un rôle important dans la formation du sol, car les sols se développent sur de longues périodes. La formation du sol est un processus dynamique. Les matériaux se déposent au fil du temps, se décomposent et se transforment en d'autres matériaux qui peuvent être utilisés par des organismes vivants ou déposés à la surface du sol.
Propriétés physiques du sol
Les sols sont nommés et classés en fonction de leurs horizons. Le profil du sol comporte quatre couches distinctes : 1) horizon O ; 2) horizon A ; 3) horizon B, ou sous-sol ; et 4) horizon C, ou base du sol (Figure\(\PageIndex{2}\)). L'horizon O contient de la matière organique fraîchement décomposée, de l'humus, à sa surface, et de la végétation décomposée à sa base. L'humus enrichit le sol en nutriments et améliore la rétention d'humidité du sol. La couche arable, la couche supérieure du sol, a généralement une profondeur de deux à trois pouces, mais cette profondeur peut varier considérablement. Par exemple, les deltas fluviaux tels que le delta du Mississippi comportent de profondes couches de terre arable. La couche arable est riche en matière organique ; des processus microbiens s'y produisent et c'est le « cheval de bataille » de la production végétale. L'horizon A est constitué d'un mélange de matière organique et de produits inorganiques de l'altération, et c'est donc le début d'un véritable sol minéral. Cet horizon est généralement de couleur foncée en raison de la présence de matière organique. Dans cette zone, l'eau de pluie s'infiltre dans le sol et transporte les matériaux de la surface. L'horizon B est une accumulation de matière principalement fine qui s'est déplacée vers le bas, formant ainsi une couche dense dans le sol. Dans certains sols, l'horizon B contient des nodules ou une couche de carbonate de calcium. L'horizon C, ou base du sol, inclut la matière mère, ainsi que la matière organique et inorganique qui est décomposée pour former du sol. Le matériau d'origine peut être créé dans son lieu naturel ou transporté d'un autre endroit vers son emplacement actuel. Sous l'horizon C se trouve le substrat rocheux.
Exercice\(\PageIndex{2}\)
Quel horizon est considéré comme la couche arable et lequel est considéré comme le sous-sol ?
- Réponse
-
L'horizon A est la couche arable et l'horizon B est le sous-sol.
Certains sols peuvent comporter des couches supplémentaires ou ne pas comporter l'une de ces couches. L'épaisseur des couches est également variable et dépend des facteurs qui influencent la formation du sol. En général, les sols immatures peuvent avoir des horizons O, A et C, tandis que les sols matures peuvent présenter tous ces horizons, ainsi que des couches supplémentaires (Figure\(\PageIndex{3}\)).
Relations de carrière : spécialiste des sols
Un spécialiste des sols étudie les composants biologiques, les propriétés physiques et chimiques, la distribution, la formation et la morphologie des sols. Les spécialistes des sols doivent avoir une solide expérience en sciences physiques et en sciences de la vie, ainsi qu'une base en mathématiques. Ils peuvent travailler pour des agences fédérales ou étatiques, des universités ou le secteur privé. Leur travail peut comprendre la collecte de données, la réalisation de recherches, l'interprétation des résultats, l'inspection des sols, la réalisation d'études des sols et la recommandation de programmes de gestion des sols.
De nombreux spécialistes des sols travaillent à la fois dans un bureau et sur le terrain. Selon le ministère de l'Agriculture des États-Unis (USDA) : « Un spécialiste des sols a besoin de bonnes compétences d'observation pour analyser et déterminer les caractéristiques des différents types de sols. Les types de sols sont complexes et les zones géographiques qu'un spécialiste des sols peut étudier sont variées. Des photos aériennes ou diverses images satellites sont souvent utilisées pour effectuer des recherches sur les zones. Les compétences informatiques et les systèmes d'information géographique (SIG) aident le scientifique à analyser les multiples facettes de la géomorphologie, de la topographie, de la végétation et du climat afin de découvrir les motifs laissés sur le paysage. » 1 Les spécialistes des sols jouent un rôle clé dans la compréhension du passé du sol, dans l'analyse des conditions actuelles et dans la formulation de recommandations pour les pratiques futures liées au sol.
Résumé
Les plantes tirent des nutriments minéraux du sol. Le sol est la couche extérieure meuble qui recouvre la surface de la Terre. La qualité du sol dépend de la composition chimique du sol, de la topographie, de la présence d'organismes vivants, du climat et du temps. Les pratiques et l'histoire agricoles peuvent également modifier les caractéristiques et la fertilité du sol. Le sol comprend quatre composants principaux : 1) des matières minérales inorganiques, 2) des matières organiques, 3) de l'eau et de l'air et 4) des matières vivantes. La matière organique du sol est composée d'humus, qui améliore la structure du sol et fournit de l'eau et des minéraux. Les matières inorganiques du sol sont constituées de roches qui se décomposent lentement en particules plus petites de taille variable, telles que du sable, du limon et du limon.
La formation du sol résulte d'une combinaison de processus biologiques, physiques et chimiques. Le sol n'est pas homogène car sa formation entraîne la production de couches appelées profil de sol. Les facteurs qui influent sur la formation du sol incluent : le matériau d'origine, le climat, la topographie, les facteurs biologiques et le temps. Les sols sont classés en fonction de leurs horizons, de la taille de leurs particules et de leurs proportions. La plupart des sols ont quatre horizons distincts : O, A, B et C.
Notes
- 1 Service national de conservation des ressources/Département de l'Agriculture des États-Unis. « Carrières dans la science des sols ». soils.usda.gov/education/facts/careers.html
Lexique
- Un horizon
- consiste en un mélange de matière organique et de produits inorganiques issus de l'altération
- Par horizon
- couche de sol constituée d'une accumulation de matières principalement fines qui se sont déplacées vers le bas
- fondement
- roche solide qui se trouve sous le sol
- Horizon C
- couche de sol qui contient la matière mère et la matière organique et inorganique qui est décomposée pour former du sol ; également connue sous le nom de base du sol
- argile
- particules de sol de moins de 0,002 mm de diamètre
- horizon
- couche de sol aux propriétés physiques et chimiques distinctes, qui diffère des autres couches selon la manière et le moment où elle s'est formée
- humus
- matière organique du sol ; composée de microorganismes, d'animaux morts et de plantes à divers stades de décomposition
- terreau
- sol qui n'a pas de granulométrie dominante
- sol minéral
- type de sol formé par l'altération des roches et des matières inorganiques ; composé principalement de sable, de limon et d'argile
- À l'horizon
- couche de sol avec de l'humus à la surface et de la végétation décomposée à la base
- sol organique
- type de sol formé par sédimentation ; composé principalement de matières organiques
- matériel parent
- matière organique et inorganique dans laquelle se forment les sols
- rhizosphère
- zone du sol affectée par les sécrétions racinaires et les microorganismes
- sable
- particules de sol d'un diamètre compris entre 0,1 et 2 mm
- limon
- particules de sol d'un diamètre compris entre 0,002 et 0,1 mm
- profil du sol
- section verticale d'un sol
- sol
- couche extérieure lâche qui recouvre la surface de la Terre