Fiche de révision : Pédologie et constituants du sol

📋 Plan du Cours

1. Définitions et naissance de la pédologie
2. Formation et évolution du sol
3. Constituants minéraux et granulométrie
4. Propriétés des fractions minérales
5. Argiles et propriétés colloïdales
6. Matière organique et humus
7. Colloïdes et stabilité du sol

📖 1. Définitions et naissance de la pédologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Pédologie : La science qui étudie les sols.
• Sol : Une formation naturelle superficielle, meuble et d’épaisseur variable, résultant de la transformation de la roche-mère sous l’action de processus physiques, chimiques et biologiques.
• Approche holistique : Du sol est une approche systémique qui s’oppose à l’approche réductionniste.

📝 Points essentiels

• En 1890, Vassili Vissilievitch Dokoutchaiev est considéré comme le père de la pédologie après ses études sur les chernozems des steppes russes.

📌 La pédogenèse désigne la formation et l’évolution d’un sol, tandis que l’édaphologie désigne l’étude des rapports entre le sol et la végétation.

💡 Astuce mémo

Roche-mère + climat + vivant → sol

📖 2. Formation et évolution du sol

★ À maîtriser

• La formation globale d’un sol comprend l’altération de la roche-mère, l’incorporation de matière organique par minéralisation et humification, puis la différenciation des horizons par les eaux d’infiltration.

• L’altération de la roche-mère combine des processus physiques, comme le gel et la pénétration des racines, et des processus chimiques, comme la dissolution des calcaires et l’hydrolyse des minéraux silicatés.

• La matière organique s’accumule d’abord sous forme de litière, puis se mélange à la matière minérale pour former un horizon A organo-minéral.

• Le lessivage entraîne les éléments fins du haut vers le bas et peut former un profil éluvial appauvri en éléments fins.

Compléments

• La formation et la différenciation du profil du sol dépendent du matériau parental, de la végétation, du climat et de l’action de l’Homme.

💡 Astuce mémo

Altération → humification → horizons

📖 3. Constituants minéraux et granulométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Composition granulométrique : Correspond aux proportions des particules minérales classées selon leur diamètre.

★ À maîtriser

• L’abondance des macroéléments minéraux décroît selon l’ordre O ≥ Si ≥ Al ≥ Fe ≥ Ca ≥ K ≥ Na ≥ Mg.

• Les principaux minéraux du sol sont les minéraux argileux, les oxydes et hydroxydes métalliques et les carbonates.

• Les particules de terre fine comprennent l’argile de moins de 2 μm, les limons fins de 2 à 20 μm, les limons grossiers de 20 à 50 μm, les sables fins de 50 à 200 μm et les sables grossiers de 200 μm à 2 mm.

Compléments

• Les éléments grossiers comprennent les graviers de 2 à 20 mm, les caillots de 20 à 7,5 cm, les pierres de 7,5 à 20 cm et les blocs de plus de 20 cm.

💡 Astuce mémo

Argile → limon → sable → éléments grossiers

📖 4. Propriétés des fractions minérales

🔑 Notions clés & Définitions

• Texture du sol : Déterminée par les proportions des différentes classes granulométriques et influence la plasticité, la cohérence, la stabilité des agrégats et la perméabilité.

★ À maîtriser

• Les sables grossiers favorisent la pénétration de l’eau et de l’air, retiennent peu l’eau, réchauffent rapidement le sol et facilitent la pénétration des racines.

• Les limons et les sables fins favorisent le tassement superficiel et la formation de croûtes sous l’effet des pluies, tout en retenant l’eau et en limitant son infiltration profonde.

Compléments

• Les éléments grossiers constituent le squelette du sol et leur altération libère des éléments minéraux utiles à l’alimentation des plantes.

• Lorsque les éléments grossiers dominent, le sol est dit squelettique, comme certains sols de montagne.

💡 Astuce mémo

Sable perméable, argile rétentive

📖 5. Argiles et propriétés colloïdales

🔑 Notions clés & Définitions

• Argiles : Des silicates d’alumine hydratés de formule générale $nSiO_2mAl_2O_3pH_2O$, organisés en feuillets.

📝 Points essentiels

• Les feuillets d’argile sont chargés négativement en raison de substitutions comme le remplacement de Si4+ par Al3+ ou d’Al3+ par Mg2+.

📌 La kaolinite fixe les cations seulement sur les bordures, avec une capacité de 10 à 20 mg pour 100 g d’argile, tandis que la montmorillonite peut fixer 100 à 130 meq pour 100 g.

• L’eau pénètre entre les feuillets d’argile, les écarte et provoque leur gonflement, ce qui permet la rétention d’eau utile aux plantes mais peut concurrencer l’absorption racinaire.

• Le calcium favorise la floculation des argiles en reliant leurs charges négatives, tandis que la dispersion maintient les particules séparées.

📖 6. Matière organique et humus

★ À maîtriser

• La matière organique représente en moyenne 1 à 10 % de la masse des sols et participe à la dynamique des éléments chimiques ainsi qu’à la structure du sol.

• L’humification transforme la matière organique fraîche en matières humiques, tandis que la minéralisation constitue la phase ultime et libère de l’eau, du dioxyde de carbone, de l’acide nitrique, de l’ammoniaque et des sels minéraux solubles.

• Les substances végétales représentent 99 % des matières organiques génératrices d’humus.

• La matière organique améliore l’alimentation minérale en nitrates, phosphates et oligo-éléments, contribue à la détoxification et améliore la stabilité structurale du sol.

Compléments

• Les organismes vivants du sol comprennent les racines, les bactéries, les champignons, les actinomycètes, les algues, les vers de terre, les insectes, les nématodes, les acariens et les protozoaires.

• Les apports végétaux annuels sont de 3 à 9 t/ha/an dans les forêts feuillues tempérées, de 3 à 6 t/ha/an dans les forêts résineuses tempérées, de 20 t/ha/an dans les forêts subtropicales et de 25 t/ha/an dans les forêts équatoriales.

• La matière organique végétale contient 20 à 50 % de cellulose, 10 à 28 % d’hémicelluloses, 1 à 8 % de tanins, 1 à 15 % de protéines et 1 à 6 % de cendres.

💡 Astuce mémo

Matière fraîche → humification → minéralisation

📖 7. Colloïdes et stabilité du sol

🔑 Notions clés & Définitions

• Colloïde du sol : Une suspension d’une ou plusieurs substances dont les particules possèdent des charges électriques superficielles.

★ À maîtriser

• Les colloïdes argileux résistent aux effets dégradants de la pluie, protègent l’humus de la destruction microbienne et agglomèrent les éléments sableux.

• Les complexes colloïdaux participent à la nutrition des végétaux par les ions qu’ils portent, protègent les constituants du sol et assurent sa stabilité structurale.

Compléments

• Les colloïdes du sol proviennent de l’altération des minéraux et de la décomposition de la matière organique, qui produisent des macromolécules de 0,2 à 0,002 μm.

• Les colloïdes du sol peuvent être solides, gazeux ou liquides, l’argile et l’humus constituant les principaux colloïdes liquides du sol.

💡 Astuce mémo

Floculation → agrégation → stabilité

📊 Tableaux de synthèse

Classes granulométriques du sol