Le Sol : Guide Complet sur sa Composition et sa Structure

Définition et interactions du sol

Le sol est un sous-système issu de l'interaction entre l'atmosphère, l'hydrosphère, la biosphère et la croûte terrestre. Il est le résultat d'un processus d'échange de matière et d'énergie entre ces systèmes et peut être considéré comme une interface.

Échanges avec l'atmosphère et la biosphère

Échanges gazeux avec l'atmosphère : À l'intérieur du sol, il y a une respiration importante de la matière organique : l'O2 est consommé et du CO2 est émis.

Échanges avec la biosphère : La biosphère contribue à la matière organique du sol via les organismes détritivores et les décomposeurs. Les producteurs utilisent les nutriments inorganiques résultant de la décomposition de la matière organique.

Flux de l'eau et interaction avec la croûte

Flux de l'eau dans le sol : L'eau des précipitations s'infiltre dans le sol, produisant un lavage des sels solubles vers les zones plus profondes. Il existe également une remontée capillaire des eaux souterraines vers la surface et une évaporation de celle-ci.

Interaction avec la croûte terrestre : Le travail du sol favorise l'altération chimique du substrat rocheux sur lequel il se développe et les minéraux qu'il reçoit.

Composition et caractéristiques du sol

Le sol est une couche discontinue qui ne couvre que certaines zones de la surface des continents et ne se développe pas au fond des milieux aquatiques. Il n'a pas d'épaisseur fixe. Sa composition est très variable, mais on indique généralement quatre composantes majeures :

• Fraction minérale : Composée par des fragments de roches et de minéraux issus de l'altération du substratum rocheux et des sédiments apportés par des agents géologiques ou des phénomènes de pente.
• Fraction organique : Composée par la matière organique en décomposition, comme des molécules à composition hétérogène (acide humique, humus).
• Air : Il occupe une partie des creux déterminant la porosité du sol. Plus l'air est présent, plus l'efficacité des processus de décomposition aérobie est grande, augmentant la consommation d'O2 et la production de CO2.
• Eau : Elle occupe une partie des pores du sol et constitue le milieu où se déroulent la plupart des réactions chimiques. C'est également le véhicule qui transporte les nutriments inorganiques absorbés par les racines des plantes.

Propriétés physiques : texture et porosité

La texture du sol est définie par la taille des particules et la distribution de sa fraction minérale. Selon sa texture, le sol peut être :

• Sableux : Présente plus de 70 % de sable.
• Argileux : Le pourcentage de particules d'argile ou de limon est supérieur à 70 %.
• Sol franc : Il contient environ 30 % d'argile et de limon, et plus de 30 % de sable.

La porosité est le pourcentage de vides dans le sol par rapport au volume total. Un sol argileux est plus poreux qu'un sol sableux. La perméabilité est la capacité du sol à permettre le passage des fluides. Elle est proportionnelle au degré de communication entre les pores. Le sol sablonneux a une perméabilité plus élevée que les argiles. L'expansivité est la propriété du sol à gonfler ou à se fissurer selon la variation de la quantité d'eau.

Le profil du sol et ses différents horizons

Le sol possède une structure caractéristique en plusieurs couches appelées horizons. Bien que l'épaisseur et la composition varient, on identifie généralement :

• Horizon 0 : Couche de débris végétaux et de nécromasse. Dans les zones arides, elle peut disparaître, mais dans les forêts denses, elle est très épaisse. L'activité biologique y est intense.
• Horizon A : Couche pauvre en minéraux solubles car l'eau les entraîne en circulant. Son contenu en matière organique dépend de la nécromasse accumulée en surface.
• Horizon B : Zone où se concentrent les sels solubles lavés de l'horizon A. Sa teneur en matière organique est généralement plus faible.
• Horizon C (substratum rocheux) : Horizon de transition formé de roche fragmentée et chimiquement modifiée (C1). Le substratum peut être une roche cohérente (grès), de la terre cuite ou un sédiment meuble.

Facteurs déterminant la structure terrestre

La circulation de l'eau à l'intérieur des terres (infiltration ou remontée capillaire) détermine la structure selon le climat :

• Climat pluvieux : L'évaporation est faible, l'infiltration et le lavage vers le bas prédominent.
• Climat saisonnier : Infiltration en saison des pluies et remontée capillaire en saison sèche ; les horizons B sont peu différenciés.
• Climat chaud et aride : Remontée capillaire dominante due à l'évaporation intense, créant un horizon B en surface.
• Climat froid : Les pores sont saturés ou gelés, empêchant l'infiltration ou la remontée.

Décomposition organique et rôle de l'humus

L'accumulation et la dégradation de la matière organique (humus) déterminent la composition, la structure et la fertilité. La nécromasse subit des processus pour sa minéralisation totale :

• Processus physiques : Action mécanique du vent, de l'eau et des animaux qui perturbent les restes organiques.
• Processus chimiques : Oxydation, hydratation ou perte de structure des liens par le rayonnement solaire.
• Processus biologiques : Action des animaux détritivores, charognards et décomposeurs qui transforment la matière en composés inorganiques (CO2, ammoniac, etc.).

L'humus est un ensemble hétérogène de particules biologiques adhérant à l'argile pour former des complexes organo-minéraux facilitant l'absorption des nutriments.

Importance et effets de la matière organique

• Effets physiques : L'humus donne une texture spongieuse, augmente la porosité, favorise l'aération, facilite l'infiltration, maintient l'humidité et assure la cohésion des particules.
• Effets chimiques : Capacité d'échange cationique élevée, effet tampon sur le pH, piégeage des métaux lourds et accélération de l'altération de la roche mère.
• Effets biologiques : Nourriture pour les détritivores, disponibilité accrue en eau et nutriments pour les plantes, production de chaleur par fermentation et isolation thermique pour la faune du sol.

Autres facteurs de la structure terrestre

• Le climat et la zone : Déterminent le type de végétation et la quantité de matière organique reçue.
• Le type de roche mère : L'altération des granites produit du sable et peu d'argile ; les calcaires produisent des sédiments argileux et alcalins ; les schistes produisent rapidement de l'argile ; les plâtres donnent des sols riches en calcium et salés.
• Contribution des sédiments : Les agents géologiques enrichissent le sol, sauf si l'apport est trop rapide pour être intégré.
• Le terrain : Le relief et l'érosion influencent le temps nécessaire (parfois des siècles) pour que le sol se développe.
• Intervention humaine : Produit des changements dynamiques dans la structure.

Érosion, désertification et pédogenèse

L'érosion est un processus naturel aggravé par l'homme. Elle peut être hydrique (frappe de la pluie, eaux sauvages, fonte des neiges) ou éolienne (transport par le vent). Les facteurs conditionnant l'érosion sont le climat, la topographie, le couvert végétal et la nature du sol.

La désertification est l'avance du désert due aux changements climatiques et à l'aridité, créant une boucle entre érosion et perte de végétation.

La pédogenèse est un processus similaire à la succession écologique, allant d'une complexité biologique nulle vers une biodiversité élevée et une accumulation de matière organique supportant une biocénose organisée en pyramides trophiques.

Le sol comme ressource naturelle essentielle

Le sol est une ressource naturelle de premier ordre puisqu'il soutient les activités nous fournissant de la nourriture (agriculture, élevage), la foresterie et la construction, nous permettant ainsi de vivre et de nous loger.