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sol

Horizons du sol
Horizons du sol

Couche superficielle de l'écorce terrestre considérée quant à sa nature ou à ses qualités productives.

Formation naturelle de surface, meuble, résultant de la transformation, au contact de l'atmosphère, de la roche mère sous-jacente, sous l'influence des processus physiques, chimiques et biologiques.

Le sol se caractérise par un ensemble de couches, ou horizons, qui traduisent la dynamique de sa formation.

1. Les types de sols et leur répartition

De par le monde, il existe de très nombreuses variétés de sols, plus ou moins fertiles, que l'on regroupe en grandes classes fondées sur la prédominance d'un ou de plusieurs processus génétiques.

À l'échelle de la planète, la répartition des zones de sols suit assez bien celle des climats. Les principaux facteurs qui président à la formation d'un sol à partir d'une roche mère étant l'eau et la chaleur, les différents types de sols vont donc suivre une zonation thermique (péripolaire), sensiblement latitudinale, et une zonation hydrique (péridésertique), qui dessine des auréoles centrées sur les déserts. Ainsi, les régions froides et les régions sèches sont celles qui possèdent les sols les moins évolués.

1.1. Sols peu ou pas évolués

Cette classe regroupe tous les sols caractérisés par un faible degré d'évolution et d'altération et un taux de matière organique limité. Elle comprend d'une part des sols dont le climat, trop sec ou trop froid, ne permet qu'une désagrégation mécanique de la roche, et d'autre part les stades initiaux de certains types de pédogenèse en climat plus chaud ou plus humide.

Les sols de désert sont pratiquement dépourvus de matière organique. La forte amplitude thermique entre le jour et la nuit conduit à une fragmentation extrême et le vent trie les particules :
roche [réaction] = sol caillouteux (reg) [réaction] = sol sableux (erg) [réaction] = sol à texture argileuse (takyr).

Les sols de régions polaires (sols de toundra) se caractérisent par un horizon plus ou moins profond, gelé en permanence ; la fragmentation et le tri s'effectuent sur place sous l'action du gel.

Les sols peu évolués des zones plus chaudes ou plus humides (alluviaux, glaciaires, éoliens de type loess, etc.) résultent généralement d'apports de matériaux par l'eau, la glace ou le vent.

1.2. Sols bruns et sols bruns lessivés

Ce sont notamment les sols des forêts et des prairies des régions tempérées. Ils offrent un profil constitué de trois horizons bien différenciés (A, B et C). L'humus de l'horizon superficiel (A) est bien minéralisé (mull), et l'horizon intermédiaire (B) est coloré en brun par des oxydes de fer. Dans le cas de sols lessivés, cet horizon se scinde en deux : un niveau plus clair, appauvri, surmonte un niveau beaucoup plus coloré, enrichi. L'horizon C, le plus profond, présente une faible altération de la roche brute. Ces sols se forment sur n'importe quelle roche à condition que leur composition soit favorable à la « brunification ». Certains se révèlent très propices au développement de l'agriculture, d'autres pas, qui renferment des éléments toxiques (aluminium, manganèse) et dont les cycles de l'azote et du phosphore sont défectueux.

1.3. Sols isohumiques, ou tchernozems

Ils sont très développés dans les steppes semi-arides à climat continental (Roumanie, Ukraine, Chine, Argentine), où les précipitations, quoique peu abondantes, sont relativement régulières : l'alternance du lessivage en période de pluie et des remontées capillaires en périodes sèches interdit la formation d'horizons d'accumulation. Le profil du sol est envahi de façon homogène par de l'humus bien minéralisé de type mull. Lorsque ces sols sont irrigués, les cultures y sont très riches.

1.4. Sols à humus brut, ou podzols

En présence d'eau, la matière organique, non minéralisée, fortement acide, attaque et détruit les argiles. L'alumine et le fer entraînés, il reste un horizon noir cendreux, purement siliceux, surmontant un horizon d'accumulation humique et ferrugineux. Les podzols sont surtout développés sur des roches siliceuses et se rencontrent là où la température moyenne est comprise entre 0 et 8 °C et où les précipitations sont supérieures à 500 mm par an (Russie, Suède, Pologne). Les cultures sont d'autant meilleures que le degré de lessivage est faible ; ce sont donc essentiellement des sols à vocation forestière.

1.5. Sols rouges à oxydes

Ce sont les sols rouges méditerranéens, les sols fersiallitiques tropicaux et les sols ferrallitiques. Ils se développent sur n'importe quelle roche suffisamment riche en fer (d'où leur coloration) et dans un milieu bien drainé. Naturellement peuplés de forêts (méditerranéenne, tropicale ou équatoriale) ou de prairies, ils caractérisent les régions à température et pluviométrie élevées, avec une alternance très marquée des saisons humides et sèches. Les processus d'hydrolyse et d'oxydation sont poussés à l'extrême. Ce sont généralement des sols anciens, au profil très épais (de plusieurs mètres à plusieurs dizaines de mètres de profondeur), fertiles mais très sensibles à la dégradation anthropique (autrement dit, due à l'activité humaine), au feu et à l'érosion.

La déforestation des sols ferrallitiques provoque une induration de la surface (croûte latéritique, ou cuirasse, riche en fer et en alumine) qui peut atteindre plusieurs mètres et sur laquelle rien ne pousse. En revanche, les cuirasses constituées de minerai d'aluminium (bauxite) offrent un intérêt industriel. En bas de pente et dans les dépressions mal drainées, les sols rouges cèdent le pas à des vertisols, caractérisés par l'abondance d'argiles gonflantes (montmorillonites), une faible quantité d'humus et une coloration noire, sur lesquels la culture est difficile car ils se rétractent en saison sèche et durcissent énormément.

1.6. Des sols particuliers

Les sols décrits ci-après ne se répartissent pas suivant une zone climatique à proprement parler, mais dépendent de conditions locales bien spécifiques.

1.6.1. Sols calcimorphes, ou rendzines

Bien qu'on ne rencontre ces sols qu'en région tempérée (au sens large), leur répartition suit celle de leur roche mère. Ils présentent un profil à deux horizons (A et C) et se forment à partir d'un substratum calcaire. Celui-ci subsiste à l'état de fragments dans une matière argileuse, sombre à rougeâtre, suivant le climat, et bien structurée. L'horizon A est abondamment colonisé par les racines des végétaux (forêts, arbustes calcicoles et « pelouses calcaires »). La faible épaisseur de ces sols les rend impropres à la culture, mais on peut les mettre en valeur par des plantations de conifères qui, par leur humus acide, favorisent l'approfondissement du profil (cas des Landes en France).

1.6.2. Sols hydromorphes, ou sols aqueux

On les rencontre dans les zones saturées d'eau en permanence ou presque. Des phénomènes de ségrégation locale et de réduction (sulfates en sulfures, fer ferrique en fer ferreux), liés à la saturation qui entraîne un déficit en oxygène, y sont observés. Les sols hydromorphes se divisent en deux groupes : les tourbes, issues d'une dégradation très lente des végétaux hydrophiles qui les colonisent, et les gleys, plus ou moins humifères, à trois horizons (A, B, C), de structure généralement massive. Ils sont constitués d'argiles gris-vert ou vert-bleu, colorées par des dépôts de fer ou présentant un horizon noirâtre (concentration de fer insoluble) sous l'horizon de surface. Dans tous les cas, ce sont des sols peu favorables aux cultures, et leur mise en valeur par drainage est délicate.

1.6.3. Sols halomorphes, ou sols salins

Ils se développent dans les régions salées, en bordure des mers actuelles (Camargue) ou anciennes (Russie méridionale) et dans les endroits où s'accumulent des alluvions apportées par les rivières traversant des zones salées (chotts). En général, le sel entraîne les argiles. Le sol est massif, mal drainé, et supporte une végétation halophile, ou bien de type mangrove quand le milieu est plus humide et plus chaud. Dans certains cas, un bon drainage ou des endiguements (polders) permettent de livrer les sols faiblement salés à l'agriculture.

2. Le sol, l'eau et les plantes

Le sol, l'eau et la végétation sont étroitement liés. De fait, l'eau que reçoit le sol conditionne la plupart des processus de pédogenèse. Et le sol sert de zone de transition à l'eau de pluie avant de rejoindre les nappes aquifères ou les cours d'eau. Enfin, l'eau stockée intervient dans la nutrition des plantes.

2.1. L'importance de l'eau dans les sols

Lorsque la pluie pénètre dans le sol, elle échange avec le milieu des éléments minéraux et organiques (calcium, potassium, sodium, magnésium, aluminium, sulfates, chlorures, composés azotés, phosphates, fluor, silice, acides humiques et fulviques, gaz carbonique et oxygène dissous). En fait, comme la pluie est généralement beaucoup plus pauvre que la matrice du sol, l'eau s'enrichit au détriment du milieu. L'importance de cet enrichissement dépend du temps de résidence de l'eau.

À la faveur des pentes ou lorsque le milieu est saturé, l'eau devient mobile et circule dans les pores grossiers et moyens, interconnectés.

On distingue deux grands types de circulation. La première suit une direction transversale et parallèle à la surface du sol. L'eau chemine à travers les horizons superficiels et rejoint finalement les cours d'eau. Dans la seconde, l'eau est entraînée verticalement par la pesanteur (eau libre ou eau de gravité) et alimente les nappes aquifères. Cependant, toute l'eau ne s'écoule pas : une partie reste piégée par les pores fins, grâce aux forces capillaires (forces de rétention, ou de succion) qui s'opposent aux forces de gravité. Or cette quantité d'eau, dénommée « eau hygroscopique » ou « eau adsorbée », est, dans les conditions naturelles, très difficile à extraire, et les racines ne peuvent utiliser que l'eau non adsorbée contenue dans les pores fins.

2.2. Les nutriments

L'eau du sol fournit donc aux végétaux les nutriments dont ils ont besoin sous forme de solutions minérales. On distingue les nutriments de base, que les végétaux consomment en quantités importantes (azote, phosphore, soufre, calcium, magnésium, potassium) et les nutriments secondaires, éléments-traces (ou oligoéléments) indispensables à faible dose (fer, manganèse, cuivre, zinc, bore, molybdène), mais qui peuvent se révéler toxiques lorsqu'ils sont trop abondants. La silice, souvent absorbée en forte quantité, n'est pas considérée comme un nutriment car elle n'est pas indispensable à la vie végétale. Par ailleurs, les processus de minéralisation et de dissolution s'exercent sans distinction entre les éléments favorables ou indispensables à la vie d'une plante et ceux qui ne le sont pas. De plus, les racines ne sont pas capables de sélectionner puis d'éliminer ceux qui ont une action négative. L'eau du sol peut donc apporter aussi aux plantes des substances toxiques, tels l'aluminium des sols acides ou certains éléments provenant de déchets industriels, comme le plomb, le mercure, le cadmium. Les conséquences diffèrent selon la concentration et le degré de toxicité des substances. Les éléments nocifs peuvent tuer la plante, ou simplement ralentir sa croissance, gêner son développement, ou encore n'avoir aucune influence. La plante les emmagasine alors dans ses tissus, et la toxicité se propage aux êtres vivants qui consomment les végétaux ou à d'autres situés plus loin encore dans les chaînes alimentaires.

3. Les sols sont fragiles

Le sol est fragile et ne se reconstitue pas facilement. S'il faut un siècle au moins pour former 1 cm de sol à partir de la roche mère, sa dégradation, en revanche, est très rapide. Les activités humaines entraînent bien souvent une détérioration des propriétés physiques des sols et un accroissement de l'érosion naturelle.

3.1. La dégradation des sols

La dégradation rapide intervient souvent après le défrichement ou le déboisement et la mise en culture. Certaines pratiques comme les cultures de pentes sans aménagement, le surpâturage, la surexploitation, la suppression des haies et du couvert forestier, ou bien encore une mauvaise irrigation, sont causes de désertification à plus ou moins longue échéance.

La dégradation commence par la structure du sol et se poursuit par des processus d'érosion. Les agrégats du sol sont détruits par un émiettement très poussé (provoqué par les engins mécaniques), par le piétinement du bétail (tassement de l'horizon de surface), par un mauvais travail du sol, qui accélère la minéralisation et le départ de la matière organique – toujours accompagné d'une diminution de la stabilité de la structure –, ou par l'action de pluies violentes succédant à une période sèche. Souvent ces causes cumulent leurs effets. Parfois, l'intégralité du profil est affectée par une « prise en masse » (perte de porosité et de matière organique).

3.2. L'érosion des sols

Un sol fragilisé offre alors une prise à une érosion pluviale ou à une érosion éolienne (ou aux deux), selon les conditions climatiques. Il se produit un décapage des horizons de surface et parfois même de la totalité du profil. La matière organique et les particules fines sont entraînées les premières. En conséquence, la faune et la microflore disparaissent. La structure du sol devenant de plus en plus compacte, les pluies ne parviennent plus à reconstituer les réserves en eau de sol ni à alimenter les nappes aquifères profondes. L'érosion peut avoir de graves effets sur la fertilité des sols et le régime des eaux, voire aboutir à la désertification.