Fiche de révision : Le sol, une interface vivante

📋 Plan du Cours

1. Le sol et ses fonctions
2. Les horizons et organismes du sol
3. La matière solide du sol
4. Les complexes argilo-humiques
5. Les phases fluides du sol
6. Le sol comme système dynamique
7. Mouvements et formation du sol
8. Les services écosystémiques du sol
9. Les impacts des activités humaines

📖 1. Le sol et ses fonctions

🔑 Notions clés & Définitions

• Sol : Interface entre la lithosphère et les enveloppes fluides externes, zone d’accumulation de matière organique morte et milieu d’ancrage, de nutrition et d’interactions biologiques pour les plantes.

★ À maîtriser

• Dans le sol, la fraction minérale, les gaz, l’eau et les êtres vivants interagissent en permanence et assurent des services écosystémiques majeurs pour les êtres humains.

• Pour les plantes, le sol fournit un ancrage, des matières minérales et des interactions avec des partenaires comme Rhizobium et les champignons mycorhiziens, mais aussi avec des adversaires comme les pathogènes et les phytophages.

Compléments

• La matière organique morte accumulée dans le sol constitue la base du réseau trophique détritivore et s’inscrit dans l’écosystème terrestre.

📖 2. Les horizons et organismes du sol

🔑 Notions clés & Définitions

• Horizon pédologique : Couche du sol présentant des propriétés physiques, chimiques et biologiques différentes de celles des couches voisines.
• Litière : Partie superficielle de l’horizon O constituée de débris végétaux, d’excréments et de cadavres encore relativement reconnaissables.

★ À maîtriser

• 🔄 Le profil d’un sol brun comprend successivement: l’horizon O organique, l’horizon A organo-minéral, l’horizon C constitué de matériel parental altéré, l’horizon R formé de matériel parental intact

• La faune du sol est classée selon la taille en:

  • mégafaune
  • macrofaune de 2 mm à 8 cm
  • mésofaune de 0,2 à 2 mm
  • microfaune constituée de micro-organismes

Compléments

• 🔄 Dans un appareil de Berlese: les organismes fuient la lumière et la chaleur, ils traversent le tamis et l’entonnoir, ils tombent dans de l’alcool à 70 %

💡 Astuce mémo

O en surface, puis A, C et R en profondeur

📖 3. La matière solide du sol

📝 Points essentiels

• Les trois classes granulométriques du sol sont:
  • les argiles de taille inférieure ou égale à 2 µm
  • les limons compris entre 2 et 50 µm
  • les sables compris entre 50 µm et 2 mm

📌 La texture du sol correspond aux proportions relatives d’argiles, de limons et de sables déterminées par tamisage d’un échantillon.

• Les principales propriétés des classes granulométriques sont: les argiles retiennent fortement l’eau et les cations mais varient fortement de volume selon leur charge en eau, les limons retiennent modérément l’eau et se tassent facilement, les sables aèrent bien le sol mais retiennent peu l’eau, les éléments grossiers aèrent bien le sol mais retiennent presque aucune eau

• La matière organique morte facilement dégradable est rapidement minéralisée, tandis qu’une partie des polymères difficiles à dégrader forme par condensation des substances humiques lors de l’humification.

💡 Astuce mémo

Argiles : rétention ; limons : tassement ; sables : aération

📖 4. Les complexes argilo-humiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Complexe argilo-humique : Association floculée de colloïdes minéraux argileux et de colloïdes organiques humiques, reliés notamment par des cations.
• Capacité d’échange cationique : Quantité maximale de cations qu’une masse déterminée de sol peut retenir.

★ À maîtriser

• Dans l’eau pure, les particules fines chargées négativement se dispersent, puis des cations divalents comme Ca2+ ou Mg2+ neutralisent leurs charges et forment des ponts qui provoquent la floculation et la sédimentation.

• Les complexes argilo-humiques retiennent principalement Fe3+, Ca2+ et Mg2+, limitent le lessivage des cations et rendent progressivement ces éléments disponibles pour les plantes.

Compléments

• Les principales structures du sol sont: la structure grumeleuse, avec des agrégats floculés, la structure particulaire, avec des constituants sans liaison, la structure massive ou compacte, avec un bloc de constituants en l’absence de Ca2+

💡 Astuce mémo

Cations divalents → floculation → complexes argilo-humiques

📖 5. Les phases fluides du sol

🔑 Notions clés & Définitions

• Porosité : Volume des pores situés entre les particules solides du sol et propriété qui détermine la circulation de l’eau et des gaz.

📝 Points essentiels

📌 La microporosité regroupe les pores inférieurs à 10 µm où l’eau est retenue par capillarité, tandis que la macroporosité regroupe les pores plus grands où l’eau s’écoule par gravité.

• La porosité totale, somme de la microporosité et de la macroporosité, varie de 30 à 80 % selon les sols et vaut en moyenne 50 %.

• Après une forte pluie, le sol atteint la saturation, perd rapidement l’eau des macropores par gravité jusqu’au ressuyage, puis conserve l’eau des micropores à la capacité au champ.

📐 Formule — La réserve utile d’un sol correspond à la différence entre la teneur en eau à la capacité au champ et la teneur en eau au point de flétrissement permanent : $RU = CC - PFP$.

• Le pH des sols varie de 3 à 8,5 ; la dissolution du CO2, la décomposition de la matière organique, l’excrétion de protons par les racines et l’altération des roches siliceuses peuvent l’acidifier.

💡 Astuce mémo

Micropores : eau retenue ; macropores : eau drainée

📖 6. Le sol comme système dynamique

📝 Points essentiels

• La pédogenèse débute par la colonisation de la roche mère par des micro-organismes formant des biofilms, se poursuit avec les végétaux pionniers puis des plantes plus exigeantes, et aboutit à un climax végétal et à un pédoclimax.

• Les facteurs édaphiques sont les caractéristiques du sol qui influencent la répartition des végétaux, tandis que la végétation peut en retour modifier le sol, par exemple en l’acidifiant ou en l’enrichissant en azote.

• La facilitation rend le milieu plus favorable à l’espèce suivante, la levée d’inhibition limite l’effet des pathogènes de l’espèce précédente, tandis que la compétition oppose les espèces pour l’espace et les ressources.

• L’effet Janzen-Connell négatif favorise le remplacement d’une espèce par la suivante sous l’action de ses pathogènes, tandis que l’effet Janzen-Connell inversé renforce les espèces déjà présentes grâce à l’action dominante des symbiotes.

💡 Astuce mémo

Colonisation, végétation pionnière, épaississement, climax

📖 7. Mouvements et formation du sol

🔑 Notions clés & Définitions

• Bioturbation : Brassage du sol par l’activité des êtres vivants, notamment leurs déplacements, leurs galeries et leurs activités alimentaires.

★ À maîtriser

• La lixiviation entraîne les solutés vers la profondeur, le lessivage entraîne les argiles dispersées et l’érosion déplace les particules par ruissellement ou par le vent.

📌 Dans un sol brun lessivé, l’horizon éluvial supérieur est appauvri en argiles et en fer, tandis que l’horizon illuvial inférieur est enrichi en argiles et en fer.

• Les vers de terre sont des espèces ingénieurs qui améliorent la structure et la porosité du sol, neutralisent son pH, mélangent matière organique et argiles et enfouissent la matière organique.

• La pédogenèse forme un sol à une vitesse moyenne de 1 à 10 mm par siècle, ce qui fait du sol une ressource non renouvelable à l’échelle humaine.

Compléments

• Les vers épigés vivent dans la litière, les vers endogés creusent des galeries horizontales entre 15 et 30 cm de profondeur et les vers anéciques creusent des galeries verticales jusqu’à 1 m.

💡 Astuce mémo

Altération supérieure à l’érosion → épaississement du sol

📖 8. Les services écosystémiques du sol

★ À maîtriser

• Le sol fournit un service d’approvisionnement alimentaire en servant d’ancrage aux racines et de réserve d’eau et d’ions minéraux, tout en permettant des interactions avec des partenaires biotiques.

• Les forêts et les prairies stockent plus de 80 t/ha de carbone dans le sol, tandis que les agrosystèmes céréaliers en stockent environ 50 t/ha.

• Le passage d’une culture céréalière à une prairie ou une forêt tend à augmenter le stock de carbone du sol, tandis que le passage inverse le diminue.

Compléments

📌 La protection des tourbières, marais, mangroves et pergélisols, l’augmentation des apports organiques et la diminution du labour peuvent limiter les conséquences climatiques des activités humaines.

💡 Astuce mémo

Forêts et prairies : stocks élevés ; agrosystèmes céréaliers : stocks faibles

📖 9. Les impacts des activités humaines

🔑 Notions clés & Définitions

• Labour : Pratique agricole qui consiste à retourner le sol sur 20 à 40 cm de profondeur avant l’implantation d’une nouvelle culture.
• Artificialisation des sols : Transformation d’un sol naturel agricole ou forestier pour des fonctions urbaines ou de transport comme l’habitat, les commerces, les industries, les routes et les aéroports.

★ À maîtriser

📌 Le labour enfouit les adventices, favorise l’aération et l’infiltration de l’eau, mais il augmente l’érosion, perturbe les lombrics, crée une semelle de labour et diminue le stock de carbone du sol.

• L’artificialisation diminue les services d’approvisionnement et de biodiversité, augmente le ruissellement, l’érosion, la pollution de l’eau et les risques d’inondation, et réduit le stockage de carbone.

Compléments

• L’agriculture de conservation repose sur le semis direct sans labour ou avec un travail très peu profond et sur le semis de plantes gélives d’interculture afin de maintenir une couverture hivernale du sol.

💡 Astuce mémo

Labour : aération mais érosion ; artificialisation : imperméabilisation et perte de fonctions

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des types d’humus

Échanges gazeux du sol