Thème : Composition et formation des sols

Thème : Composition et formation des sols

Introduction

Le sol est la partie la plus superficielle de l'écorce terrestre, à l'interface entre géosphère, biosphère et atmosphère, car en effet il possède des constituants minéraux, venant de l'altération de la roche-mère, des constituants organiques, venus de la décomposition d'êtres vivants, et des constituants gazeux circulant dans ses interstices. De plus, le rôle du sol est fondamental, nous l'avons vu, dans la production primaire, puisqu'il fournit aux végétaux chlorophylliens les ions minéraux dont ils ont besoin.

I.                   Notion de sol

Terme polysémique servant aussi bien à désigner la couche labourée dans un champ, le bien foncier (les terres), le "terroir" (le sol natal), un territoire ("plan d'occupation des sols" ; le "droit du sol"), la surface de notre planète (l’avion s’est écrasé au sol), un terrain ("sites et sols pollués") et même le plancher dans différents types d'habitats ("revêtements de sols" ; "tapis de sol").

Le sol, c'est le volume de terre plus ou moins meuble, épais de quelques centimètres à quelques mètres, situé entre la lithosphère (roche mère) et l’atmosphère, qui recouvre plus ou moins en continu la surface des continents. L'ensemble des sols distribués spatialement forment la couverture pédologique.
Le mot "Sol" vient du latin "solum" qui signifie support, fondement, base, fond.
Alain Ruellan et Mireille Dosso donnent dans leur livre "Regards sur le sol" la définition suivante: "le sol se fait à partir de la roche; il est le produit de la transformation de la roche sous les effets conjugués de l'eau, de l'air, des températures et de la vie (végétale, animale,   humaine) : les sols sont différents selon les roches, les climats, les végétations, les reliefs, ..., les sociétés humaines qui en vivent. En termes plus scientifiques, on dit que le sol est la partie supérieure de la lithosphère transformée par la présence et les actions conjuguées de l'hydrosphère, de l'atmosphère et de la biosphère."

II.                Horizon d’un sol

Un horizon est une couche du sol, homogène et parallèle à la surface. On décrit un horizon en fonction de son épaisseur, de sa composition granulométrique (argiles, limons, sables, cailloux), de son degré d'altération de la roche-mère, de son acidité, ... L'ensemble des horizons constituent le profil de sol ou solum.

Les horizons humifères sont les horizons les plus riches en êtres vivants.

• O, comprenant la litière et les matières organiques en cours de transformation

1. OL - litière. La litière comprend l'ensemble des débris bruts (restes de bois, de feuilles et de fleurs fanées).
2. OF - horizon de fragmentation (parfois appelé à tort horizon de fermentation). La température et l'humidité y sont optimales, en raison de l'isolation fournie par la litière.
3. OH - horizon humifié. Cet horizon est composé quasi exclusivement de matière organique morte transformée par les organismes du sol.

• A - horizon mixte. Composé d'éléments minéraux et d'humus. Sa structure dépend de l'incorporation plus ou moins rapide de l'humus.

Les horizons minéraux sont les moins riches en organismes vivants.

• E - horizon lessivé. Il est drainé par l'eau qui s'infiltre, ce qui le rend pauvre en ions, en argiles, en composés humiques et en hydroxydes de fer et d'aluminium.
• B - horizon d'accumulation. Horizon intermédiaire apparaissant dans les sols lessivés. Il est riche en éléments fins ou amorphes (argiles, hydroxydes de fer et d'aluminium, humus), arrêtant leur descente à son niveau lorsqu'ils rencontrent un obstacle mécanique (frein à la diffusion) ou une modification de l'équilibre électrostatique.
• S - horizon d'altération. Il est le siège de processus physico-chimiques et biochimiques aboutissant à la destruction des minéraux du sol (altération minérale)
• C - roche-mère peu altérée.
• R - roche-mère non altérée. Couche géologique dans laquelle se sont formés les sols.

III.             L’altération de la roche mère

Roche à partir de laquelle se sont constitués les éléments détritiques d'un sédiment, ou un sol.
On étend le concept de roche mère à tout ce qui concerne la nature des roches formant une couche géologique, en intégrant les caractères physico-chimiques de celles-ci.
La fraction minérale représente l'ensemble des produits de la dégradation physique, puis chimique de la roche mère. Elle est classée par diamètres décroissants des particules qui la composent, par granulométrie.

La roche mère est dégradée à la base du sol par deux processus différents :

§  La désagrégation mécanique, qui est le fruit de forces physiques sur la roche mère : le froid, la chaleur, le frottement... (Voir aussi à Altération du granite).

§  L'altération chimique, qui est le fruit de réactions chimiques : avec l'eau, par exemple, qui provoque des réactions d'hydrolyse ou de dissolution. (Voir aussi à Relief karstique).
Dans le premier cas, la roche mère ne change pas de nature contrairement au second cas.

Le sol résulte de l’altération de la roche mère dans lequel la transformation de celle-ci reste limitée, si bien que nombre de ses caractères originels (litage, schistosité, minéraux...) sont encore très visibles. Mais l'évolution minéralogique a déjà commencé ainsi que les pertes de matière sous forme d'ions solubles.

IV.             Les facteurs climatiques

Les effets des sécheresses répétées dans les années 70 et 80, notamment en Afrique, ont eu des conséquences graves. Directement, la sécheresse a eu pour effet sur les systèmes forestiers d'augmenter la mortalité, de rendre plus difficile l'installation de la régénération, de détruire le tapis graminéen très sensible à l'absence d'eau et d'augmenter la pression (écimage) sur les arbres survivants. Cela a abouti à une réduction de la production.

Indirectement, les effets ont été beaucoup plus néfastes pour l'environnement:

§  la réduction des rendements a conduit les agriculteurs à opter pour des systèmes de production extensive qu'ils ont installés en défrichant la forêt ;

§  suite à la disparition du tapis herbacé et des points d'eau, les problèmes de migration et la mortalité croissante du bétail ont incité les pasteurs et les éleveurs à accroître leur prélèvement sur la forêt pour nourrir leurs animaux;

§  la végétation desséchée a servi de combustible privilégié à des feux de brousse plus violents qu'à l'ordinaire.

Certaines plantes s'adaptent aux variations climatiques: ainsi par exemple, au Sahel, les remarquables capacités de résistance d'Acacia senegal (Poupon, 1979). Après de nombreuses années de déficit pluviométrique, on a pu constater des régénérations remarquables des formations d'Acacia senegal.

On a dans un premier temps une évolution climatique qui fragilise les écosystèmes forestiers et agricoles et ensuite une grave accélération du processus de dégradation en raison d'une modification préjudiciable du comportement humain. Dans d'autres situations, on pourrait imaginer que l'aménagement puisse permettre, par une gestion adaptée de la ressource en eau, de réguler les variations erratiques de la pluviosité.

Le Nordeste brésilien est une région qui a constamment été affectée par la sécheresse. Depuis le début de ce siècle, on dénombre vingt-sept années sèches, soit en moyenne une année sur trois à quatre. La notion de sécheresse est complexe. Elle est provoquée par des totaux pluviométriques annuels déficitaires ou par une mauvaise répartition des pluies et, dans les cas les plus critiques, par la conjugaison de ces deux causes. La "saison des pluies" est en fait une "saison durant laquelle il peut pleuvoir". Elle peut s'étendre sur plus de six mois, alors que la durée totale réelle des épisodes pluvieux ne dépasse pas vingt jours au cours de certaines années déficitaires. A cela, il faut ajouter une grande irrégularité spatiale des précipitations. Les hauteurs des précipitations annuelles reflètent donc assez mal le phénomène de sécheresse spécifique au Nordeste brésilien. Il peut arriver qu'une année au total pluviométrique satisfaisant soit entrecoupée de périodes sèches de telle sorte que souvent, et malgré plusieurs tentatives de semis, aucun des cycles végétatifs culturaux n'arrive à terme, alors que la végétation naturelle moins exigeante reste verte. C'est la fameuse seca verde ou sécheresse verte.

V.                Les facteurs biologiques

L'évolution des écosystèmes sera abordée ici très sommairement, l'objectif étant de souligner l'importance de certains facteurs, positifs ou négatifs, dans l'évolution des superficies arborées.

Sur l'origine des savanes, Schnell (197 l) propose trois scénarios qui ne sont d'ailleurs ni exclusifs, ni exhaustifs, mais ils peuvent servir de repères:

§  Origine naturelle: cette conception envisage que les savanes (principalement graminéennes) se sont installées dans des milieux qui ne pouvaient pas accueillir une végétation forestière abondante, en raison de la pauvreté des sols ou de l'existence d'anciens climats limitant. Dans cette approche, la savane est l'expression d'un milieu carencé et contraint. Cependant, face à des considérations variées comme le développement de certaines savanes en zone humide, les caractères végétaux et animaux du peuplement de diverses savanes, les structures pédologiques et l'ancienneté des feux, l'idée des savanes naturelles cède le pas, dans certains cas au moins, à une théorie relictuelle des savanes;

§  Origine relictuelle: cette conception repose sur des indications plaidant pour une continuité ancienne des savanes. Elles seraient apparues durant une période plus sèche et se seraient maintenues grâce à l'action des feux;

§  Origine secondaire: dans cette approche évolutive, une double origine des savanes semble possible: soit ces dernières dérivent d'anciennes formations hydrophiles denses remplacées par des espèces moins hydrophiles (savanes de substitution), soit elles succèdent à des formations arborescentes sèches (forêts denses sèches par exemple) et dans ce cas, on parle de savanes différenciées sur place Cette secondarisassions, principalement anthropique, n'est pas facilement prouvable et peu d'indices permettent de la confirmer.

Les deux dernières hypothèses sont compatibles et peuvent expliquer l'évolution actuelle de ces milieux. Il ne faut cependant pas opter pour une généralisation facile. L'origine des savanes est complexe. Il est fort probable que chaque interprétation peut expliquer un cas particulier.

Conclusion

Un sol est le résultat d'une altération superficielle d'une roche mère, et d'un enrichissement en matières organiques issue d'êtres-vivants, du fait de la décomposition de la litière par des organismes décomposeurs. On a ainsi 3 facteurs entrant en jeu dans la formation d'un sol :

§  la roche mère : ses propriétés physiques ou sa composition chimique ont une influence directe sur la nature et sur la rapidité de l'évolution d'un sol

§  les végétaux : fournisseurs de l'essentiel de la matière organique présente dans le sol, et qui influencent aussi son évolution

§  le climat, qui affecte les deux facteurs précédents, par la température en ce qui concerne l'altération de la roche mère, et les précipitations pour les phénomènes de migration se déroulant au niveau du sol.