Post on 04-Apr-2015
TD/TP N°10 : SOLS
Image d’un podzol(http://s0.geograph.org.uk/photos/21/88/218892_a7bac297.jpg)
Briand Cyrielle
Comment se forme un sol?
Roche-mère
solAltération de la
roche-mère
Apport de matières organiques
• Un sol se forme par altération d'une roche superficielle sous
l'influence du climat, de la végétation et des organismes vivants
• Le développement du sol se propage avec le temps en couches
superposées appelées horizons formant un profil caractéristique du
milieu, de la roche sous jacente, du climat et de la végétation
Roche-mère
solAltération de la
roche-mère
Apport de matières organiques
- A = horizon de surface contenant de la matière
organique
Qu’est-ce qui caractérise un sol?
C
B
A
Les horizons
Zones (épaisseur) du sol ayant des caractéristiques
et des propriétés différentes
- B = horizon minéral, différent de A e de C par
son altération et/ou sa structure
- C = matériau, roche d’origine encore peu
transformée
caractéristiques de la roche et des processus
pédogénétiques
Les couleurs des sols
- les argiles (< 2 µm)- les limons fins (2-20 µm) et grossiers (20-50 µm)- les sables fins (50 µm–200µm) et grossiers (200µm-2mm)- les graviers (2-20 mm)- éléments grossiers (cailloux, galets, roches)
Proportion des différentes tailles granulométriques des minéraux
du sol
La texture des sols
Argilo-limoneux
1 2
50% (A) + 40% (L) + 10% (S)
La structure des sols
Agencement des particules du
solMassive
Grumeleuse PolyèdriqueLamellaire
…
Horizons A : agrégats organo-minéraux
Horizons B : plus massifs (prismatique)
Horizons C : plus grossiers
Ex 2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols
Podzol : Sol à horizon cendreux de zones boréales (Taïga) et tempérées humides.
Pauvres en argiles + quelques débris végétaux en surface
Les podzols (terme russe signifiant: sols cendreux) • sols de milieu acide • faible activité biologique• L’humus (horizon O) subit une lente décomposition • horizon E : cendré, amorphe, formée de grains de quartz détritique• horizon BP : colorée et compacte, chargée d’aluminium, d’hydroxydes de
fer, d’oxydes de fer, de silice et de matière organique prend l’aspect d’un ciment de quartz
Le froid de la zone boréale du Nord de la Russie peut participer au mécanisme de décomposition de l’ humus. Mais la podzolisation se trouve aussi, du fait de l’acidité, dans des zones tempérées.
(d’après Christophe CORONA)
Rendosol :
Brun Argileux + nombreuses racines et débris végétaux + petits agrégats
Roche mère : calcaire crayeux
Sol issu de processus liés à l’humification
Activité biologique intense
Horizon humifère : épais, bien structuré en grumeaux irréguliers, gris à bruns-noirs, formés de complexes argile-humus-calcaire
Ex 2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols
Luvisol : Sol brun lessivé• Y = horizon à agrégats organo-minéraux
(surface, horizon A), • X = horizon à agrégats argileux (horizon A), • V = horizon plus compact avec traces de
racines (horizon B), • W = horizon à taches de rouille (oxydation le
long des racines, horizon B). • Classement selon la profondeur pour le luvisol
: Y-X-V-W.
Ex2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols
• Turricules de vers
: les rejets des lombrics présents à la surface du sol
Elles jouent un rôle important dans la structuration des sols car elles sont un mélange de matière organique et matière minérale
: la taille des turricules varie de quelques millimètres à quelques centimètres et dépend de celle des espèces.
Ex2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols
Indice de battance R = (1.5 LF + 0.75 LG) / (A + 10 MO)
Aptitude du sol à maintenir son état d’agrégation lors d’une agression par l’eau. C’est une mesure indirecte de la résistance au ruissellement et à l’érosion.
A = teneur en argiles (<2 µm) en ‰LF = teneur en limons fins (2-20 µm) en ‰LG = teneur en limons grossiers (20-50 µm)
en ‰MO = teneur en matières organiques en
Ex 3 . Stabilité Structurale du sol
Résistance à l’érosion, ruissellement
agriculture-de-conservation.com
Formation d’une croûte de battance
Ruissellement et érosion du sol
Ex 3 . Stabilité Structurale du sol
Prof. (cm)
A (‰) LF (‰) LG (‰) TOC (‰)
MO (‰) R
0-2 87 131 51 72.6 124.9 0.18
12-43 79 74 44 3.5 6.0 1.03
43-50 334 72 39 4.8 8.3 0.33
72-90 439 186 98 2.2 3.8 0.74
98-162 606 233 123 2.6 4.5 0.68
MO + argiles =agrégats stables et hydrophobes résistants à l’érosion hydrologique.
Calcul de l’indice de battance
Ex 3 . Stabilité Structurale du sol
Une forte sensibilité à la battance donne des indices R > 1,8→ Ce sol est plutôt très stable
2
4
6
8
10 pH (eau)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
[TOC] (poids %)
0
10
20
30 CEC (10-2 mol.kg-1)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Profondeur (cm)
0
10
20
30
40
50 [Argiles] (poids %)
2
4
6
8
10 pH (eau)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
[TOC] (poids %)
0
10
20
30 CEC (10-2 mol.kg-1)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Profondeur (cm)
0
10
20
30
40
50 [Argiles] (poids %)
2
4
6
8
10 pH (eau)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
[TOC] (poids %)
0
10
20
30 CEC (10-2 mol.kg-1)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Profondeur (cm)
0
10
20
30
40
50 [Argiles] (poids %)
• Le sol tropical est nettement plus acide • Le luvisol présente une CEC élevée
Ex 4 : Propriétés Physico-chimiques du sol
Ferrasol - Luvisol
CEC = (CEC*100)/AUnités : 10-2 moles de charges positives par kg de
sol)
CEC = capacité d’échange cationique ou quantité maximale de cations
qu’un sol peut fixer. Elle est liée à la MO (groupements COO-) et aux
argiles.
Type de sol Profondeur (cm)
TOC (%) CEC (10-2 mol C.kg-
1)
Luvisol (Grèce) 49 0.32 23.9
Ferrasol (Zaïre) 58 0.30 3.7
Propriétés chimiques
- en profondeur :
-MO faible donc CEC liée à MO est négligeable
- CEC liée aux Argiles!
CECargiles (luvisol) = (23.9*100)/31 ≈ 77.1 10-2 mol C.kg-1
CECargiles (ferrasol) = (3.7*100)/25 ≈ 14.8 10-2 mol C.kg-1
Propriétés chimiques
CEC élevée: argile type « kaolinite »
CEC élevée: argile type « smectite »
ATMOSPHERE
VEGETATION
SOLS (0 - 1 m)
Photosynthèse Respiration Déforestation106 50 1.5
Respiration sols 54.5
Erosion 0,5
Ex 5. Sols et cycles superficiels du carbone
Temps de résidence (an) = Stock (gC) / Flux d’entrée (gC/an)
41,82 =Stock / 55.1015
Stock ≈ 2300 1015 gC
67,4 % Organique 2300 1015 * 67,4/100 SCO = 1550 1015
SCI = 750 1015 gC (ex : carbonates des sols
Ex 5. Sols et cycles superficiels du carbone
Temps de résidence (an) = Stock (gC) / Flux d’entrée (gC/an)
Stock végétation = Temps résidence * flux d’entrée = 5,52 * 106 1015
= 585 1015 gC
A = D + H – O => A = 5,5 + 1,6 – 2,0
4.
3.
5,1 – 3.3 = 1.8 GtC : puits manquant!
LES SOLS!!
Fixent CO2 atm par Photosynthèse et l’intègrent en profondeur sous forme de carbone organique dans les matières humiques
Or A réelle = 3,3 GtC
= 5,1 GtC (1 GtC = 1015 gC)
Prof. (cm) S <50 mm S 50-200 mm
S 200-2000 mm
Sh
0-5 960.7 229.4 1127.1 593.2
5-10 1133.0 138.0 850.8 667.6
10-20 1899.4 312.6 1651.2 1133.7
20-30 2433.9 435.5 1617.6 1477.9
30-40 2083.2 271.7 1157.6 1277.0
St - - - 5149.2
Ex 6 : Stockage de carbone organique dans les sols
(stock) mgC.cm-2 = (concentration) mgC.g-1 x (densité) g.cm-3 x (épaisseur) cm