Les étapes de la formation d'un sol

Ce cours illustre les étapes de formation d’un sol. Le sol est l’interaction entre la biologie et la géologie puisque c’est un mélange de matière organique vivante et de matière minérale inerte.

 

 

I. Étape 1 : la roche mère originelle

 

Tout commence au niveau d’une roche mère, comme une roche mère continentale, du granit par exemple. Par le biais d’altérations mécaniques et chimiques, cette roche mère se fracture, se dégrade et s’altère. Le gel et le dégel engendrent des craquements et des craquelures au sein de la roche, des fractures. La pluie induit une altération chimique : une dissolution des minéraux présents dans la roche. Au temps 1, il y a donc une fragmentation de cette roche mère par l’action mécanique du froid, du gel et du dégel ou encore du vent, et une dissolution par le biais de l’eau de pluie plus ou moins acide.

 

II. Étape 2 : la mise en place du sol

 

Le temps passe, et apparaît un début de colonisation de cette roche par des végétaux pionniers, qui sont peu exigeants d’un point de vue écologique. Des spores arrivent, des grains, et à la suite d’une germination, apparaissent différents types de végétaux pionniers comme les lichens, les mousses, etc., puis des plantes comme les fougères, etc. Ces végétaux pionniers apportent de la matière organique. Par le processus de photosynthèse, on voit changer au niveau du sol du carbone minéral en carbone organique. Ces végétaux, par leurs racines principalement, accélèrent le processus d’altération de la roche. Les racines exercent une action mécanique et altèrent la roche en poussant. Elles exercent également une action chimique puisque l’absorption racinaire produit des sorties d’ions, notamment des ions H+ très acides qui altèrent la roche chimiquement. Il a alors création d’une litière, un ensemble de débris végétaux, associés en dessous à l’humus, un mélange de matière organique en processus de décomposition par des microorganismes décomposeurs et de matière minérale. Enfin, un horizon d’accumulation commence à se créer : des éléments lessivés par l’eau s’accumulent. C’est le début de la mise en place au sens strict du sol avec un ensemble de strates parallèles avec du mélange organique et du mélange minéral.

 

III. Étape 3

 

Enfin, le temps passe, et si le climat est propice à l’installation de végétation, se développent des végétaux très diversifiés comme des arbres, des arbustes et des herbes. Ces végétaux sont accompagnés d’une faune importante. Au niveau de la faune, des organismes indispensables à l’aération du sol sont les vers de terre, aussi appelés lombrics. Autres organismes, les insectes, les champignons, et les bactéries qui jouent un rôle important dans la décomposition de l’humus. La litière s’épaissie. En dessous, l’horizon d’accumulation est toujours présent. En dessous, l’horizon d’altération de la roche mère continue de se creuser : les végétaux ont des racines qui dégradent le sol mécaniquement et chimiquement, par des processus comme les sorties d’ions. Un sol est composé de divers horizons. On les nomme A0 pour la litière, A1 pour l’humus, B pour l’horizon d’accumulation et C pour l’horizon d’altération de la roche mère.

 

Conclusion : Une citation de Dokoutchaïev, un scientifique russe qui en 1894 a créé la première chaire de pédologie, la science qui étudie les sols. Il décrit le sol comme l’interaction entre divers facteurs : le climat, la roche mère, la flore, la faune et le relief puisqu’un relief plus ou moins pentu engendre un sol plus ou moins épais.

Le sol, une ressource naturelle fragile

Ce cours étudie le sol en tant que ressource naturelle fragile qu’il faut préserver. Pour rappel, un sol est un horizon type litière, puis un humus, puis une zone d’accumulation et enfin une zone d’altération de la roche. En fonction du climat, ce sol peut mettre plus ou moins de temps à se former. En moyenne, en climat tempéré, avec un relief pas trop pentu, il faut un siècle pour faire un centimètre de sol.

Cette ressource naturelle est très fragile. Or, ce sol a plusieurs fonctions, outre l’hébergement d’un écosystème, d’un point de vue anthropique, il est utile pour les cultures pour y exercer des récoltes. Le problème est qu’un mauvais usage de ce sol entraîne une dégradation rapide, voire une disparition totale du sol avec à l’affleurement la roche mère et plus de sol du tout.

 

I. Pratiques culturales inadaptées

 

 

Il y a des pratiques culturales inadaptées qui engendrent une disparition progressive du sol avec une roche mère de plus en plus dégradée. Éventuellement, si les pratiques inadaptés continuent, il n’y a plus de sol du tout et il n’y plus de plantes, plus de cultures, etc. De plus, le sol est un réservoir de carbone donc s’il n’y a plus de sol, ce carbone piégé dans le sol est libéré dans l’atmosphère et aggrave le réchauffement climatique.

Quelques pratiques culturales inadaptées : le déboisement est inadapté, car cela enlève la possibilité d’avoir une litière et un humus, donc cela empêche le sol de se former et de s’entretenir. De plus, les végétaux sont un moyen de limiter l’érosion avec le vent et les précipitations. Le déboisement est donc à limiter. Le remembrement des parcelles est à éviter quand il entraîne la destruction des haies. Les haies sont non seulement une zone d’incroyable biodiversité, où il y a une faune et une flore très diversifiée, ce qui participe à l’entretien du sol. Donc si  on enlève les haies, on enlève cette biodiversité, et on limite la production de sol. Il faut éviter de labourer dans le sens de la pente. En labourant dans ce sens, on favorise le lessivage des minéraux et tous les pesticides coulent dans les rivières. Quand on laboure, il faut donc le faire perpendiculairement à la pente. Il vaut mieux éviter les cultures intensives et faire des périodes de mise en jachère du terrain pour le laisser respirer. L’excès d’engrais et de pesticides est aussi nocif pour le sol, mais aussi pour les plantes puisque l’excès de nitrate et de phosphate dégrade la plante. La monoculture est mauvaise pour le sol, car ne cultiver qu’un seul type de plante ne permet pas au sol de se régénérer facilement d’autant que quand on cultive, on récolte le végétal ce qui ne permet pas de produire de l’humus. Enfin, en présence de cours d’eau, l’absence de bande enherbée ne permet pas de filtrer des pesticides ou engrais provenant des champs.

 

II. Pratiques respectueuses du sol

 

 

Au contraire, certaines pratiques permettent d’entretenir le sol. Il faut favoriser la rotation des cultures, c’est-à-dire éviter de cultiver toujours la même chose au même endroit. L’utilisation de peu d’engrais et peu de pesticides est meilleure. Il faut préférer un semis direct sans labour, c’est-à-dire éviter de labourer le champ, car cela abime les sols, et semer directement sur les restes végétaux qui n’ont pas été récoltés. Il vaut mieux choisir des cultures adaptées au climat, en évitant par exemple la culture du maïs gourmand en eau dans des zones arides où il y a peu d’eau. La préservation des haies qui sont sources de biodiversité (faune et flore) qui participe à l’entretien des sols et qui limite l’érosion, notamment l’érosion éolienne due au vent. Et enfin, une bande enherbée en bord de cours d’eau permet une filtration si jamais par le biais du lessivage des éléments organiques ou minérales sont charriés.

Cela permet de préserver un horizon humifère épais, un humus épais, et une litière épaisse, ce qui assure la préservation du sol à long-terme.

Rendement agricole, rendement écologique

Un rendement est associé à l’idée de produire. Le rendement agricole concerne ce que l’agriculteur va récupérer alors que le rendement écologique correspond à l’efficacité des réseaux trophiques.

 

I. Rendement agricole

 

Le rendement agricole est la productivité. C’est la quantité de produits intéressants, végétaux ou animaux que l’agriculteur récupère. Cela traduit l’efficacité sur une surface donnée à obtenir ce qui est intéressant (céréales, lait, œuf, viande, etc.). Le rendement agricole est donnée en masse/surface.

 

Exemple : pour la culture du blé en France, le rendement agricole est de l’ordre de 70 q/ha (quintaux par hectares, 1 q = 100 kg).

 

I. Rendement écologique

 

Le rendement écologique s’observe au niveau du réseau trophique. L’agriculteur peut jouer sur le rendement agricole, en revanche, il a peu d’action sur le rendement écologique. Le rendement écologique traduit l’efficacité d’un être vivant, par exemple d’un végétal, à produire sa matière organique et son énergie en se nourrissant. Les végétaux s’approvisionnent en dioxyde de carbone, en minéraux et en eau qu’ils puisent dans le sol grâce aux racines.

 

Exemple : dans un champ qui recevrait 30.109 kJ d’énergie solaire, on pourrait produire 5 à 6 tonnes de blé dans un rendement classique français qui aurait accumulé, sous forme d’énergie chimique, 80.106 kJ. On peut donc calculer le rendement en faisant le rapport de ces deux quantités d’énergie.

R = énergie accumulée par l’être vivant / énergie utilisée  =  80.106 / 30.109 = moins de 0.3 %.

 

Le rendement écologique est toujours faible. Cela est lié au fait que, par leur respiration, les êtres vivants éliminent une très grande partie de leur énergie. En effet, 80 à 90 % de l’énergie est perdue lors de la respiration.