TD/TP N°10 : SOLS Briand Cyrielle Image d’un podzol

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1 TD/TP N°10 : SOLS Briand Cyrielle Image d’un podzol
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2 Comment se forme un sol? 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 Apport de matières organiques Apport de matières organiques sol sol Altération de la roche-mère Altération de la roche-mère Roche-mère Roche-mère

3 A B C Qu’est-ce qui caractérise un sol? Les horizons
Zones (épaisseur) du sol ayant des caractéristiques et des propriétés différentes B A = horizon de surface contenant de la matière organique B = horizon minéral, différent de A e de C par son altération et/ou sa structure C C = matériau, roche d’origine encore peu transformée

4 Les couleurs des sols caractéristiques de la roche et des processus pédogénétiques les sols présentent des gammes de couleur qui vont du noir au blanc en passant par le brun, le rouge, le jaune et le vert. Les horizons A proches de la surface sont généralement sombres (matières organiques abondantes). Les horizons B sont plutôt brun–rouille lorsque le milieu est oxydant indiquant une circulation d’eau dans la porosité du sol (migration et précipitation du fer). Ainsi les sols représentatifs des milieux tropicaux sont de teinte souvent rouille. La couleur verdâtre traduit souvent un environnement plus réducteur (milieu hydromorphe).

5 La texture des sols Argilo-limoneux 1 2 50% (A) + 40% (L) + 10% (S)
Proportion des différentes tailles granulométriques des minéraux du sol 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) Argilo-limoneux 1 2 50% (A) + 40% (L) + 10% (S)

6 … La structure des sols Agencement des particules du sol Massive
Grumeleuse Polyèdrique Lamellaire Horizons A : agrégats organo-minéraux Horizons B : plus massifs (prismatique) Horizons C : plus grossiers G = constante solaire Ec = flux global d’énergie

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8 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)

9 Ex 2. Observations d’échantillons de sols et de profils de sols
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

10 Ex2. 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.

11 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.

12 Ex 3 . Stabilité Structurale du sol
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. Indice de battance R = (1.5 LF LG) / (A + 10 MO) 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 G = constante solaire Ec = flux global d’énergie

13  Résistance à l’érosion, ruissellement
Ex 3 . Stabilité Structurale du sol  Résistance à l’érosion, ruissellement Formation d’une croûte de battance agriculture-de-conservation.com Ruissellement et érosion du sol

14 Ex 3 . Stabilité Structurale du sol
Calcul de l’indice de battance 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. G = constante solaire Ec = flux global d’énergie Une forte sensibilité à la battance donne des indices R > 1,8 → Ce sol est plutôt très stable

15 Ex 4 : Propriétés Physico-chimiques du sol
Ferrasol - Luvisol G = constante solaire Ec = flux global d’énergie Le sol tropical est nettement plus acide Le luvisol présente une CEC élevée

16 Unités : 10-2 moles de charges positives par kg de sol)
Propriétés chimiques 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. CEC = (CEC*100)/A Unités : 10-2 moles de charges positives par kg de sol) 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 G = constante solaire Ec = flux global d’énergie

17 Propriétés chimiques en profondeur :
MO faible donc CEC liée à MO est négligeable CEC liée aux Argiles! CECargiles (luvisol) = (23.9*100)/31 ≈ mol C.kg-1 CECargiles (ferrasol) = (3.7*100)/25 ≈ mol C.kg-1  CEC élevée: argile type « smectite » G = constante solaire Ec = flux global d’énergie  CEC élevée: argile type « kaolinite »

18 Photosynthèse Respiration Déforestation
Ex 5. Sols et cycles superficiels du carbone ATMOSPHERE VEGETATION SOLS (0 - 1 m) Photosynthèse Respiration Déforestation Respiration sols 54.5 Erosion 0,5 Temps de résidence (an) = Stock (gC) / Flux d’entrée (gC/an) 41,82 =Stock / Stock ≈ gC 67,4 % Organique  * 67,4/100 SCO = SCI = gC (ex : carbonates des sols

19 Ex 5. Sols et cycles superficiels du carbone
3. Temps de résidence (an) = Stock (gC) / Flux d’entrée (gC/an) Stock végétation = Temps résidence * flux d’entrée = 5,52 * = gC 4. A = D + H – O => A = 5,5 + 1,6 – 2,0 = 5,1 GtC (1 GtC = 1015 gC) Or A réelle = 3,3 GtC 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

20 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 Prof. (cm) S <50 mm S mm S 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