Fiche de révision : Science du sol et terroir

Plan du Cours

  1. Pédologie et propriétés générales du sol
  2. Formation et fonctions du sol
  3. Composantes minérale, organique et vivante
  4. Composition et échanges dans le sol
  5. Texture et comportement du sol
  6. Structure, porosité et rugosité
  7. Horizons et pédogenèse
  8. Terroir et facteurs de production
  9. Organisation du sol en horizons
  10. Terroir et variation des sols
  11. Conduite et fonctionnement hydrique
  12. Agriculture durable et agroécologie
  13. Érosion et matière organique
  14. Tassement et diagnostic du sol
  15. Prévenir et corriger le tassement

1. Pédologie et propriétés générales du sol

Notions clés & Définitions

  • Pédologie : Science qui étudie plus particulièrement la formation, l’organisation et l’évolution du sol dans le temps.
  • Sol : Volume naturel situé à la surface de la Terre, limité en haut par la surface terrestre et pouvant être limité en bas par la roche-mère, ou substratum géologique.
  • Pédogenèse : Ensemble des processus responsables de la formation et de l’évolution du sol.
  • Système triphasé : Système comprenant une phase solide, une phase liquide et une phase gazeuse.
  • Milieu hétérogène : Constitué d’éléments variés qui ne sont pas répartis uniformément.
  • Surface spécifique : Surface totale développée par les particules rapportée à un volume donné.
  • Organismes anaérobies : Organismes capables de vivre et de fonctionner en absence ou avec très peu d’oxygène.

★ À maîtriser

  • Le sol est un système dynamique qui évolue constamment, et la compréhension de ses propriétés nécessite de connaître son histoire et les processus de sa formation.

Compléments

  • L’école russe autour de Vassili Dokoutchaev (1846-1903) a contribué au développement de la pédologie en montrant que les sols sont liés au climat, à la roche sous-jacente, au relief, au temps et à l’activité biologique.

  • L’épaisseur du sol varie fortement selon les milieux, qui peuvent présenter des sols profonds, peu profonds ou superficiels.

📌 Le sol est un milieu hétérogène, triphasé, particulaire et poreux, doté d’une importante surface spécifique.

  • La phase solide forme la matrice du sol et comprend des particules minérales et organiques séparées par des pores occupés par de l’eau ou de l’air.

  • Les particules très fines, notamment les argiles, ont une grande surface spécifique et jouent un rôle important dans les échanges chimiques avec l’eau du sol.

📌 Dans un sol très humide ou saturé, la proportion d’air dans les pores diminue fortement, tandis qu’un sol sec contient une plus grande part d’air dans ses pores.

  • Les éléments nutritifs sont particulièrement concentrés dans les couches superficielles du sol, notamment dans les premiers centimètres riches en humus.

  • Le terme « pédologie » vient du grec pedon, qui signifie « sol », et logos, qui signifie « science ».

2. Formation et fonctions du sol

★ À maîtriser

  • Le sol résulte principalement de l’altération du substratum géologique ou d’un matériau préalablement déposé.

  • La formation du sol résulte de processus physiques, chimiques et biologiques qui agissent sur de très longues périodes, souvent à l’échelle géologique.

  • La formation d’environ 20 cm de sol peut prendre de l’ordre de 20 000 ans, mais cette durée varie selon le climat, le matériau parental, le relief, les organismes et les conditions locales.

📌 La formation du sol est extrêmement lente alors que sa dégradation peut être beaucoup plus rapide, ce qui en fait une ressource fragile et non renouvelable à l’échelle humaine.

Compléments

📌 L’altération du sol peut agir directement sur une roche en place ou sur un matériau transporté puis déposé.

  • Le sol permet la production d’aliments, de fibres et de certaines matières premières.

  • Le sol stocke du carbone et participe ainsi à la régulation du climat.

  • Le sol participe au cycle des éléments nutritifs, notamment de l’azote et du phosphore.

  • En stockant et en infiltrant une partie de l’eau, le sol contribue à la régulation des crues.

  • Le sol filtre et transforme certains contaminants de l’eau, contribuant à protéger les eaux souterraines, mais cette capacité peut être dépassée ou saturée.

  • Le sol constitue un habitat pour une grande diversité d’organismes et participe au maintien de la biodiversité.

  • La dégradation des sols affecte les écosystèmes, l’agriculture et les sociétés humaines, et l’érosion peut favoriser des glissements de terrain dans certaines conditions.

  • Les matériaux déposés peuvent être particulièrement sensibles à l’érosion.

  • Le sol peut fournir des molécules ou des organismes utiles à la recherche pharmaceutique et scientifique.

  • Le sol intervient dans les infrastructures, fournit certaines matières premières et constitue un patrimoine culturel, notamment par la conservation de vestiges archéologiques.

Astuce mémo

Formation lente → ressource fragile, dégradation rapide → perte difficile à compenser.

3. Composantes minérale, organique et vivante

Notions clés & Définitions

  • Complexe bio-organo-minéral : Le sol est un complexe bio-organo-minéral qui associe une composante minérale, une composante organique et une composante vivante.
  • Organismes saprophytes : Organismes qui se nourrissent de matière organique morte et participent à sa décomposition.
  • Acides humiques : Polymères à haut poids moléculaire, chargés négativement et de couleur noire à brun foncé, issus de la condensation oxydative des composés phénoliques (tanins) et liés à des acides aminés, des peptides et des polysaccharides ; ils sont riches en carbone mais moins riches en oxygène.

★ À maîtriser

📌 Les minéraux primaires proviennent directement de la roche-mère et n’ont pas été profondément transformés dans le sol, tandis que les minéraux secondaires s’y forment par transformations chimiques.

  • Les surfaces des argiles portent généralement des charges négatives qui leur permettent de retenir des cations présents dans la solution du sol.

  • La matière organique contribue notamment :

    • à l’apport et au recyclage des nutriments
    • aux cycles biogéochimiques
    • à la rétention de l’eau
    • à la capacité d’échange cationique
    • à la structure du sol

📌 Dans le fonctionnement du sol, la diversité des organismes et des fonctions qu’ils assurent compte autant que la quantité totale de biomasse.

Compléments

  • La formation des minéraux secondaires est notamment favorisée par :

    • l’eau
    • l’oxygène
    • les acides
    • le CO₂
  • Les argiles et différents oxydes et hydroxydes de fer sont des minéraux secondaires.

  • Les argiles ont une structure très fine organisée en feuillets, qui peuvent être constitués de couches d’atomes en structures tétraédriques et octaédriques.

  • Des cations interfoliaires peuvent se trouver entre les feuillets des argiles, notamment :

    • le sodium
    • le calcium
    • le potassium
    • le baryum
  • L’hectorite appartient au groupe des smectites, des argiles présentant une structure en trois couches.

  • Les oxydes de fer, dont l’hématite est un exemple, peuvent être responsables de la couleur rouge ou brun-rouge de certains sols.

📌 Un sol rouge n’est pas nécessairement argileux, car sa couleur peut principalement provenir des oxydes de fer.

  • La matière organique comprend notamment :

    • des acides aminés
    • des sucres
    • des lipides
    • des composés phénoliques
  • Une partie de la matière organique évolue progressivement vers l’humus, qui comprend notamment des substances humiques comme les acides humiques.

4. Composition et échanges dans le sol

Notions clés & Définitions

  • Complexe argilo-humique : Association des argiles et d’une partie de la matière organique, dont les charges négatives jouent un rôle majeur dans les propriétés chimiques et physiques du sol.
  • Capacité d’échange cationique : Capacité du sol à retenir et à échanger des cations.
  • Lessivage : Déplacement de substances avec l’eau.
  • pH : Mesure de l’acidité ou de la basicité d’une solution, qui influence les réactions chimiques, la disponibilité des nutriments et l’activité biologique du sol.

★ À maîtriser

  • Dans un luvisol sous prairie au printemps, environ 1 m³ de sol contient 1 350 kg de solides occupant environ 520 L, 480 L de pores, 320 L d’eau et 160 L d’air.

  • Les charges négatives retiennent notamment :

    • le calcium
    • le magnésium
    • le potassium
    • l’ammonium
    • le sodium
    • les ions hydrogène

📌 Les nitrates sont des anions et ne sont pas retenus comme les cations par les surfaces négatives du complexe argilo-humique ; ils peuvent donc être facilement entraînés par l’eau.

📌 Les plantes absorbent principalement les éléments nutritifs sous forme d’ions dissous dans la solution du sol, et non directement sous forme de minéraux solides.

Compléments

  • Dans cet exemple, la porosité représente presque la moitié du volume du sol.

  • La fraction minérale comprend notamment :

    • du quartz
    • des argiles
    • des feldspaths
    • des oxydes et hydroxydes de fer
    • du calcaire
    • des micas
  • Dans cet exemple, la matière organique représente environ 20 kg, dont environ 10 kg de carbone.

  • Les organismes vivants comprennent notamment :

    • des racines
    • des bactéries
    • des champignons
    • des vers de terre
    • d’autres invertébrés
  • Malgré leur faible masse, la matière organique et les organismes vivants jouent un rôle considérable dans le fonctionnement du sol.

  • Les racines peuvent prélever certains cations retenus lorsqu’ils sont présents sous une forme disponible.

  • Une CEC élevée signifie généralement que le sol peut retenir une quantité importante de certains éléments sous forme échangeable, et les argiles comme la matière organique contribuent fortement à cette capacité.

  • Le complexe argilo-humique joue un rôle tampon en contribuant à limiter les variations trop rapides du pH par des échanges d’ions.

5. Texture et comportement du sol

Notions clés & Définitions

  • Texture : Répartition des particules du sol selon leur taille.

★ À maîtriser

  • La classification granulométrique distingue :
    • les cailloux : environ 200 à 20 mm
    • les graves : environ 20 à 2 mm
    • les sables : environ 2 mm à 20 µm
    • les limons : environ 20 à 2 µm
    • les argiles : moins de 2 µm

Compléments

  • Les limites granulométriques exactes peuvent varier selon les référentiels, de sorte qu’il faut connaître la classification utilisée dans le cours ou demandée à l’examen.

  • Le triangle des textures de Stéphane Hénin classe les sols selon leurs proportions de sable, de limon et d’argile.

📌 Un sol très argileux retient beaucoup d’eau et peut être difficile à travailler lorsqu’il est humide, avec un risque de lissage.

  • Les sols limoneux peuvent être sensibles au tassement et à la reprise en masse.

📌 Les sols sableux sont généralement plus faciles à travailler, retiennent moins l’eau et favorisent un drainage rapide, mais peuvent accroître l’usure des outils.

  • Un sol aux proportions équilibrées d’argile, de limon et de sable peut offrir un compromis entre rétention d’eau, aération et facilité de travail, mais sa qualité ne se déduit pas uniquement de sa texture.

Astuce mémo

Argile : rétention d’eau ; sable : drainage rapide.

6. Structure, porosité et rugosité

Notions clés & Définitions

  • Structure du sol : Organisation des particules entre elles et formes prises par les agrégats.
  • Porosité : Proportion du volume du sol occupée par des espaces vides.
  • Infiltration : Déplacement de l’eau vers le bas sous l’effet de la gravité.
  • Remontée capillaire : Déplacement de l’eau vers le haut grâce aux forces qui la font remonter dans les pores fins.
  • Rugosité : Organisation irrégulière de la surface du sol.

Points essentiels

  • Les structures du sol peuvent être :

    • lamellaires
    • prismatiques
    • en colonnes
    • polyédriques anguleuses
    • polyédriques subanguleuses
    • cubiques
    • grenues
    • grumeleuses
  • La structure influence notamment :

    • la circulation de l’eau et de l’air
    • le développement des racines
    • la résistance du sol au tassement
  • La structure peut être étudiée sur le terrain par l’observation des agrégats et du système racinaire.

📌 La porosité est liée à la compacité : un sol très compact possède généralement moins de pores fonctionnels et laisse moins facilement circuler l’eau et l’air.

  • L’eau peut circuler latéralement près de la surface par ruissellement ou par écoulement hypodermique dans les couches superficielles du sol.

  • La porosité joue un rôle dans :

    • l’infiltration de l’eau
    • la recharge des nappes
    • la régulation des crues
    • le transfert des substances dissoutes
  • L’eau est un vecteur majeur de transport des polluants vers les eaux souterraines et les eaux de surface.

📌 Une surface suffisamment rugueuse et couverte peut ralentir le ruissellement et limiter l’érosion, contrairement à une surface nue ou lissée.

  • Les résidus végétaux en surface protègent le sol de l’impact direct des gouttes de pluie et peuvent limiter le déchaussement des plantes.

  • La taille des mottes peut varier selon les saisons, les pratiques agricoles et l’état hydrique du sol.

7. Horizons et pédogenèse

Notions clés & Définitions

  • Éluviation : Déplacement de substances hors d’un horizon, caractéristique de l’horizon E éluvial.
  • Illuviation : Accumulation dans l’horizon B de substances provenant des horizons supérieurs.

★ À maîtriser

  • Les horizons du sol sont des couches verticales présentant des caractéristiques différentes, dont l’organisation résulte de la pédogenèse.

  • De la surface vers la profondeur, les horizons possibles sont O, A, E, B, C et R.

Compléments

  • L’horizon O est organique et riche en matière organique, tandis que l’horizon A est organo-minéral et généralement riche en matière organique mêlée à la fraction minérale.

  • L’horizon C est un matériau parental relativement peu transformé, généralement constitué de roche ou de matériau altéré, tandis que l’horizon R est une roche-mère consolidée.

  • Tous les sols ne présentent pas nécessairement tous ces horizons, et leur épaisseur comme leur organisation peuvent varier fortement.

  • L’eau joue un rôle important dans la pédogenèse en déplaçant des substances d’un horizon à l’autre.

  • Le mélange excessif des horizons par certaines pratiques agricoles peut perturber leur organisation, notamment en enfouissant de la matière organique et en modifiant l’activité biologique du sol.

Astuce mémo

O → A → E → B → C → R, de la surface vers la roche.

8. Terroir et facteurs de production

Notions clés & Définitions

  • Terroir viticole : Ensemble de caractéristiques physiques, biologiques et humaines qui participent aux propriétés particulières d’une production.

★ À maîtriser

  • Le terroir résulte notamment de l’interaction entre :
    • le sol
    • le climat
    • le relief
    • les pratiques humaines

📌 Le terroir ne correspond pas uniquement au sol.

Compléments

  • La définition de l’OIV de 2010 met en avant les interactions entre un milieu physique et biologique identifiable, les pratiques vitivinicoles et les connaissances collectives associées à ce milieu.

  • La nature de la roche-mère influence la formation des sols, car une roche calcaire et une roche granitique ne donnent pas nécessairement les mêmes matériaux pédologiques après altération.

9. Organisation du sol en horizons

Notions clés & Définitions

  • Horizon O : Un horizon organique riche en matière organique.
  • Horizon E : Un horizon éluvial marqué par la perte ou l'exportation de substances vers les horizons inférieurs.
  • Horizon B : L'horizon B peut accumuler des substances provenant des horizons supérieurs ; cette accumulation par transfert correspond à l'illuviation.
  • Horizon R : La roche-mère consolidée.

Points essentiels

  • Les horizons du sol se rencontrent potentiellement, de la surface vers la profondeur, dans l'ordre O, A, E, B, C et R.

  • La pédogenèse produit l'organisation en horizons, notamment parce que l'eau déplace des substances d'un horizon à l'autre.

Astuce mémo

De la surface à la roche : O, A, E, B, C, R.

10. Terroir et variation des sols

Notions clés & Définitions

  • Terroir : Le terroir repose sur la variation spatiale des caractéristiques d'un milieu et résulte notamment de l'interaction du sol, du climat, du relief et des pratiques humaines.

Points essentiels

  • La roche-mère contribue à la formation des sols, et une roche calcaire ou granitique peut donner des matériaux pédologiques différents après altération.

  • À Gevrey-Chambertin, en Bourgogne, une coupe d'environ 2 000 mètres illustre la variation des sols et du terroir le long d'une pente.

  • À Gevrey-Chambertin, les sols peuvent passer de sols bruns calcaires à des sols bruns calciques en fonction des matériaux et de la position dans le paysage.

  • À Gevrey-Chambertin, des premiers crus, une appellation communale et une appellation régionale se succèdent selon la position dans le paysage.

  • Le terroir de Gevrey-Chambertin dépend aussi de l'exposition, de la pente, du drainage, du climat local et des pratiques viticoles, en plus du sol.

  • La position des grands crus dans la pente ne peut pas être expliquée automatiquement par une érosion plus importante en haut, car la géologie, la topographie, le drainage et les caractéristiques des sols interviennent.

11. Conduite et fonctionnement hydrique

Notions clés & Définitions

  • Capacité de ressuyage : La vitesse à laquelle un sol évacue son excès d'eau après une période humide.
  • Profondeur exploitable : La profondeur réellement accessible aux racines dans des conditions permettant leur développement.
  • Granulométrie : La répartition des particules du sol selon leur taille, qui influence notamment les possibilités de travail du sol.
  • Millésime : En viticulture, l'impact direct de la météo et du climat d'une année spécifique sur le goût, la qualité et les caractéristiques d'un vin.

★ À maîtriser

  • La fertilité chimique dépend notamment de la disponibilité des éléments nutritifs et de propriétés telles que la CEC.

📌 Un sol arable peut être cultivé, mais cela ne signifie pas qu'il est très fertile ; un sol fertile est riche en nutriments.

  • La disponibilité de l'eau influence :
    • la nutrition minérale
    • la minéralisation de la matière organique
    • l'activité biologique
    • la photosynthèse

Compléments

  • Les propriétés du sol sont particulièrement importantes pour une plante pérenne comme la vigne, qui reste installée de nombreuses années et dont le système peut être difficile à modifier profondément.

  • Le fonctionnement hydrique du sol dépend fortement du climat, dont les conditions varient d'une année à l'autre.

  • Un excès d'eau peut modifier la croissance de la vigne et l'accumulation de certains composés recherchés dans les raisins.

12. Agriculture durable et agroécologie

Notions clés & Définitions

  • Gestion durable des sols : La conciliation de la production agricole avec la préservation de l'environnement et des ressources pour les générations futures.
  • Agroécologie : L'agroécologie cherche à mobiliser davantage les processus écologiques dans les systèmes agricoles afin de réduire la dépendance à certains intrants et d'améliorer la durabilité.
  • Agriculture écologiquement intensive : L'agriculture écologiquement intensive vise à s'appuyer davantage sur les fonctions et processus naturels des agroécosystèmes pour maintenir ou améliorer la production.

★ À maîtriser

  • Le développement durable repose classiquement sur les dimensions environnementale, économique et sociale.

Compléments

  • La connaissance du sol permet d'évaluer son potentiel et ses limites et de déterminer des pratiques adaptées à sa préservation.

13. Érosion et matière organique

Notions clés & Définitions

  • Ravine : Un petit chenal creusé par le ruissellement concentré de l'eau.

★ À maîtriser

  • Le sol se renouvelle extrêmement lentement à l'échelle humaine, et une mauvaise gestion peut entraîner une perte de matière, de fertilité, de biodiversité et de fonctions écologiques.

  • La diminution de la matière organique réduit la capacité du sol à retenir l'eau et certains éléments nutritifs, ce qui peut diminuer sa fertilité.

  • Les situations favorisant particulièrement l'érosion sont :

    • les fortes pentes
    • les textures légères
    • les épisodes orageux importants
    • certaines pratiques de travail du sol
    • les sols laissés nus

Compléments

  • L'érosion peut être repérée par :

    • l'accumulation de terre en bas de parcelle
    • la présence de ravines
    • le déchaussement des cultures
  • L'érosion transporte des particules et des substances associées vers les cours d'eau, ce qui peut contribuer à leur pollution.

Astuce mémo

Moins de matière organique → le sol retient moins l'eau et les nutriments.

14. Tassement et diagnostic du sol

Notions clés & Définitions

  • Tassement : Une diminution du volume des pores du sol sous l'effet d'une pression.
  • UTA : Le travail fourni approximativement par une personne à temps plein pendant une année.

★ À maîtriser

  • Le tassement diminue la porosité et peut réduire la circulation de l'air et de l'eau, pénaliser les racines et l'activité biologique, puis réduire la croissance des plantes s'il est important.

  • À titre d'exemples, une machine à vendanger peut exercer environ 280 kPa au sol, un tracteur équipé d'un pulvérisateur de 800 L environ 100 kPa, et un risque de tassement peut apparaître dès environ 70 kPa dans certaines conditions humides.

  • Le risque de tassement dépend de la texture, de l'humidité, de la structure du sol et du type de charge, et il est particulièrement important lorsque les machines circulent sur un sol non ressuyé.

Compléments

  • La mécanisation agricole est un facteur important de tassement ; l'emploi de machines plus lourdes, combiné à une diminution du nombre d'UTA et à une augmentation des surfaces travaillées, favorise la mécanisation.

  • Les sols limoneux et argileux peuvent être particulièrement sensibles au tassement dans certaines conditions.

  • Le tassement peut être diagnostiqué avec : une tarière, un carottage, une fosse pédologique, un test à la bêche, l'observation des racines et de la croissance des plantes

Astuce mémo

Pression → pores réduits → circulation de l'air et de l'eau limitée.

15. Prévenir et corriger le tassement

Notions clés & Définitions

  • Contamination : La présence ou l'accumulation de substances susceptibles d'altérer le fonctionnement du sol ou de présenter un risque pour les organismes et les écosystèmes.
  • Éléments traces métalliques : Les éléments traces métalliques comprennent des métaux ou métalloïdes présents à faibles concentrations, mais qui peuvent devenir problématiques lorsqu'ils s'accumulent.
  • Rémanence : La capacité d'une substance à persister dans le milieu pendant une certaine durée.
  • Bioindicateur : Un organisme dont l'état ou l'abondance fournit des informations sur la qualité d'un milieu.

★ À maîtriser

  • Après application, les pesticides peuvent être : absorbés par le feuillage, perdus par volatilisation, dégradés par la lumière, entraînés par ruissellement vers les eaux de surface, infiltrés vers les eaux souterraines, absorbés par les racines

Compléments

  • L'enherbement maintient une couverture végétale et peut améliorer la structure du sol, mais les plantes peuvent concurrencer la culture pour l'eau.

  • La rotation des cultures contribue à diversifier les systèmes racinaires et les pratiques culturales.

  • L'organisation des passages de machines peut limiter les zones compactées, notamment par le trafic contrôlé qui fait passer les roues systématiquement au même endroit.

  • Le décompactage peut être réalisé avec un décompacteur ou une sous-soleuse, mais une intervention dans de mauvaises conditions, notamment sur sol trop humide, peut aggraver la dégradation de la structure.

  • Les engrais verts à racines profondes, comme certains colzas ou navets, peuvent créer des biopores et améliorer certaines propriétés physiques du sol.

  • Parmi les contaminants importants figurent les éléments traces métalliques (ETM) et certaines substances actives (SA) des produits phytosanitaires.

  • En viticulture, le cuivre, notamment utilisé dans la bouillie bordelaise, peut s'accumuler dans les sols lorsqu'il est apporté régulièrement, car il est relativement persistant.

  • Les produits phytosanitaires peuvent se déplacer dans le sol et atteindre les eaux souterraines, tandis que les zones de non-traitement (ZNT) visent notamment à limiter certains transferts vers les milieux sensibles.

  • Des substances accumulées dans les couches superficielles peuvent être transportées par l'érosion, avec les particules contaminées, vers les cours d'eau.

  • La contamination peut affecter le sol, les organismes qui y vivent et les eaux superficielles ou souterraines, et certaines substances peuvent être particulièrement nocives pour les jeunes plantes.

  • Les vers de terre peuvent servir de bioindicateurs, mais la toxicité d'une substance pour eux ne détermine pas automatiquement l'autorisation ou l'interdiction du produit, qui dépend d'une évaluation globale des risques pour l'environnement et la santé.

Teste tes connaissances

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1. Concernant la pédologie :

2. Un sol doit être étudié en tenant compte de son évolution :

Faire le QCM →

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les concepts clés de Science du sol et terroir avec 10 flashcards interactives.

Qu’étudie particulièrement la pédologie ?

La formation, l’organisation et l’évolution du sol dans le temps.

De quoi le sol résulte-t-il principalement ?

De l’altération du substratum géologique ou d’un matériau préalablement déposé.

Sur quels matériaux l’altération du sol peut-elle agir ?

Sur une roche en place ou un matériau transporté puis déposé.

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