Horti
cultureAPA 3550 - Horticulture - Professeur: Bruno GADRAT
gadrat/s/sol/solref.html - rev. 16/02/2001
Horti
cultureTerre considérée quand à sa nature ou à ses qualités productives sol calcaire, sol fertile.
Partie superficielle, meuble de l'écorce terrestre, résultant de la transformation, au contact de l'atmosphère, de la couche (roche-mère) sous-jacente, et soumise à l'érosion et à l'action de l'homme.La science qui étudie le sol est la pédologie.
Roches et minéraux
Deux origines: magmatique (ex: granite, basalte) ou sédimentaire (ex: craie, grès) éventuellement remaniées par la pression et la chaleur en roche métamorphique (ex: marbre, gneiss, schiste)
La croûte terrestre de 6 à 70 KM d'épaisseur est composée de 46% d'oxygène, 28% de silicium, 5% de fer, 3,6% de calcium, 2,8% de sodium, 2,6% de potassium, 2 % de magnésium et 2% d'autres éléments.
3 types d'érosions
Érosion par l'eau sous forme de dissolution, de gel ou de transport de produits acides (( ex: acide carbonique ou sulfurique)). Elle est dominante dans les climats humides.
Érosion par les dilatations-contractions et par le vent transportant du sable. Elle est dominante dans les climats secs
Érosion par les organismes vivants de façon mécanique comme les racines ou chimique pour la plupart des êtres vivants et des produits de décomposition.
Matière organique en décomposition humus
Les matières vivantes se décomposent sous l'action de divers micro-organismes aérobies en une série de composés minéraux simples (NH4+, NO3-, CO2, H2PO5-, HPO4--,SO4--,etc...) soit directement avec une libération rapide soit en passant par un stade humifère avec libération lente.
Les végétaux produisent des molécules organiques (quinoniques et phénoliques) qui se polymérisent (s'agglutinent) pour donner des macromolécules d'humus stable. Le processus d'humification dépend des conditions de température, d'humidité, d'aération et de la matière organique fraîche.
Eau
L'eau fournit la base de l'alimentation des plantes en transportant les sels minéraux dissous. La gravité la fait descendre dans le sol et le sol exerce une force de rétention pour la retenir (humus, argile, microporosité). Les végétaux ne peuvent pas bénéficier de l'eau de gravité qui s'échappe trop rapidement. L'eau de capillarité est disponible pour les plantes. Sa mesure est intitulée "capacité de rétention" ou "capacité au champ" ou "humidité équivalente". Les plantes commencent à flétrir lorsque leur capacité de succion de l'eau est inférieure à la force de rétention du sol. La différence entre la "capacité de rétention" et la "capacité de rétention au point de flétrissement" est la "réserve utile" la première moitié de cette réserve utile est facilement utilisable par les plantes.
L'eau est apportée dans le sol par la pluie et l'arrosage. Une partie y reste par absorption et adsorption. Une partie le quitte par gravité (ruissellement et drainage), par évaporation et transpiration des plantes. (voir aussi influence de l'eau sur la nature du sol et de la végétation) - Voir aussi la structure du sol pour les fluctuations de l'eau à l'intérieur de celui-ci.Air
La phase gazeuse dépend de la structure du sol et de son humidité. L'air atmosphérique a une composition assez stable (N 78%, O2 21%, CO2 0,03%). Ce n'est pas le cas de l'air du sol. L'oxygène de l'air du sol est apporté par l'air atmosphérique mais aussi dissous dans l'eau(2). Le manque d'oxygène dans le sol provoque une diminution de l'activité biologique et de l'altération des substances minérales et organiques. Le gaz carbonique du sol est surtout produit par l'activité biologique(3) il peut monter à 5 ou 10% dans des sols asphyxiés pauvres en oxygène. Le gaz carbonique dissous se transforme en acide carbonique qui permet de libérer des éléments minéraux des roches.
Matière organique vivante
Animaux métazoaires et protozoaires. On retiendra le rôle particulier des lombrics.
Végétaux algues et champignons mais aussi racines.
Bactéries et virus.Proportions
Bon sol agricole: 50% solide 50% lacunaire dont 30% liquide et 20% gazeux
Terreau: 25% solide 75% lacunaire dont 42% liquide et 33% gazeux
Bonne alimentation en eau et bonne structure du sol: 70 à 80% de la capacité de rétention en eauTempérature
Le sol est réchauffé par le rayonnement solaire. Indépendamment des conditions de variation saisonnière ou journalière, de teneur en vapeur d'eau et gaz carbonique de latitude et plus généralement de géographie et de climat, le sol récupère plus ou moins bien la chaleur solaire.
Les facteurs du sol importants pour sa température sont:
- son orientation par rapport aux rayons solaires
- sa couleur
- sa composition en air et eau (il faut 10 fois moins d'énergie pour chauffer du sable que de l'eau)
- la couverture du sol
Il faut rappeler que la conductivité thermique du sol est faible.
pH et Chimie
Le pH est la quantité d'ions H+ dans la solution du sol (0 acide, 14 basique, 7 neutre comme l'eau pure)
- terre de bruyère, tourbières pH 3,5 à 4
- la plupart des sols pH 5,5 à 8
- sols alcalins pH 9 à 10
Le pH n'est pas stable dans le temps, l'hiver avec une vie microbienne ralentie et des pluies fortes il est plus élevé. La différence peut atteindre 1/2 ou même 1 unité de pH. Les lessivages acidifient les sols. Le complexe argilo-humique est un excellent stabilisateur de pH.
La plupart des plantes ont un optimum de croissance avec un pH entre 6 et 7,5. Seule exception majeure les plantes de terre de bruyère très sensibles à la présence du calcaire.
La salinité du sol se détermine par sa conductivité électrique. Les sels agissent comme toxiques sur les plantes.
C'est essentiellement avec les cations et les anions de la solution du sol que la plante va se nourrir par l'intermédiaire de ses poils absorbants.
Les éléments majeurs (azote, phosphore, potassium, magnésium, calcium, soufre et sodium+-) jouent un rôle plastique ou plastico-catalytique dans la plante.
Les oligo-éléments jouent un rôle de catalyseur dans le métabolisme et interviennent à très petite dose (fer, zinc, cuivre, manganèse, molybdène et bore). Leur absence produit des carences caractéristiques.
Les éléments indifférents parfois absorbés en quantité importante n'ont pas de rôle vraiment défini. (silice, cobalt, iode)
Les éléments toxiques (plomb, mercure) qui ne doivent pas être confondus avec une toxicité provoquée par un déséquilibre d'éléments nutritifs notamment d'oligo-élément.
- Azote N: essentiel intervient dans les protéines a un fort effet sur la croissance et l'activité chlorophyllienne. N de l'air est fixé par les micro-organismes (azotobacters, clostridiums, cyanophycées; 5 à 50 kg/ha/an) par des bactéries associées aux racines des légumineuses (rhizobium; 50 à 500 kg/ha/an) la très grande partie vient de la décomposition de matière organique (un sol limoneux à 3% de Matière Organique contient 1,5 à 2 tonnes d'azote).
L'N organique n'est pas directement assimilable par les racines. L'N minéral (NH4+, NO3-) est en quantité faible dans le sol (50 à 200 Kg/ha) avec des fluctuations importantes en fonction de la minéralisation de la matière organique, des pluies, des pollutions, des orages. NO3- l'azote nitrique n'est pas retenu par le complexe argilo-humique et est facilement lessivé. Dans un sol limoneux 3 mm d'eau font descendre les nitrates de 1 cm.- Phosphore P: indispensable pour les plantes surtout au stade jeune. C'est un des constituants des acides nucléiques, il intervient dans la plupart des réactions fondamentales de la cellule. H2PO4-, HPO4-- sont les formes assimilables même si on estime le phosphore sous forme de P2O5. Le phosphore ne bouge pratiquement pas dans le sol (2 à 3 mm), il faudra le placer au niveau des racines.
- Potassium K: c'est le cation le plus abondant dans les plantes essentiellement dans le suc vacuolaire. K+ est assez bien fixé dans le sol. Un peu de lessivage sous forme de K2O (40 Kg/ha/an).
- Soufre S: absorbé en grandes quantités surtout par les crucifère et les légumineuses. Il participe à de nombreuses réactions chimiques. il pose rarement de problèmes.
- Magnésium Mg: c'est l'atome central de la chlorophylle, il intervient aussi ailleurs dans la plante. Il peut entrer en concurrence avec Ca++ ou même K+ et n'en sort pas gagnant.
- Calcium Ca: il reste essentiellement minéral dans la plante et joue un rôle sur l'économie de l'eau (réduction de l'adsorption racinaire et de la perméabilité membranaire) il a un effet inverse du potassium et du magnésium. Le calcium active la transpiration. Il a un rôle primordial sur le pH et le complexe argilo-humique.
- Dans les oligo-éléments celui qui est le plus souvent mis en indisponibilité est le fer par le calcium. C'est particulièrement fort chez les plantes de terre de bruyère.
O - Litière
D'épaisseur variable selon l'activité biologique et l'érosion de surface elle est constituée essentiellement des éléments organiques qui tombent au sol et se décomposent. Elle est presque nulle dans un gazon se compte en centimètres dans nos forêts et en décimètres dans les forêts tropicales.
A - Couche arable
C'est la couche cultivée par l'araire (charrue) elle contient un sol assez fin et bien pourvu en matières organiques. C'est la partie du sol où il y a le maximum d'activité biologique et de racines en particulier. 10 centimètres le sol est maigre, 30 centimètres c'est un bon sol et 50 centimètres c'est un sol très profond.
B - Sous-sol
Le sous-sol peu profond (30 à 60 centimètres) contient peu de matières organiques mais est encore fréquenté par les racines. Il hérite des matières minérales transformées dans la couche A par l'activité biologique et par l'eau qui passe dans le sol. Le sous sol profond est fréquenté par les racines des grands végétaux. La plupart des arbres dépassent rarement le mètre de profondeur sauf pour aller chercher une source d'eau.
C - Roche-mère fragmentée
La roche-mère est fragmentée par les effets de l'érosion (eau, température, racines)
D - Roche mère intacte
C'est la couche qui n'est pas attaquée par l'érosion et qui en général transmet ses propriétés chimiques au sol qui est le résultat de sa dégradation.
La texture et la structure conditionnement les propriétés physiques du solTexture
C'est la composition des particules de sol lorsqu'on a détruit les agrégats. Elle se mesure par le diamètre des particules de sol.
- cailloux diamètre supérieur à 20 mm.
- graviers diamètre entre 2 et 20 mm.
- sables grossiers diamètre entre 0,2 et 2 mm.
- sables fins diamètre entre 20 microns et 0,2 mm.
- limons diamètre entre 2 et 20 microns.
- argiles inférieur à 2 microns
le sable gratte, le limon crisse et l'argile se moule.
Quelle que soit sa granulométrie on surveillera aussi les éléments chimiques et en particulier le carbonate de calcium et les oxydes de fer et d'aluminium.
Les éléments grossiers (cailloux et graviers) limitent la capacité nutritive du sol, rendent le travail difficile mais peuvent servir de mulch.
Les sables donnent un sol pauvre, séchant, mais facile à travailler précoces et bien aéré.
Les limons ont une bonne capacité à libérer des éléments minéraux par altération et donnent donc un sol riche mais asphyxiants et une structure de sol instable sensible à la battance (qui se laisse déstructurer par le battement de la pluie 1).
Les argiles en fait seules les vraies argiles (phyllosilicates) avec leur structure micro-cristalline feuilletée donne des propriétés colloïdales (comme de la colle) au sol. Les argiles rendent le sol lourd, collant, peu perméable, souvent asphyxiant, tardif, difficile à travailler mais avec un fort pouvoir nutritif et retenant bien l'eau.
Le calcaire intervient sur le pH et l'assimilabilité des autres minéraux et joue un rôle important dans la stabilité du complexe argilo-humique.
Le fer est bleu (Fe2+) dans les sols asphyxiés et orangé dans les sols aérés il nous est utile comme indicateur.
La fraction organique comprend tous les éléments animaux et végétaux vivants et morts. Les organismes vivants ont un rôle dans la décomposition et dans le remaniement perpétuel du sol. la fraction morte donne une libération lente (humus) ou rapide de composés minéraux assimilables par les plantes. L'humus participe avec l'argile au complexe argilo-humique principale source de régulation de l'eau et des minéraux dans le sol et libère lentement des éléments minéraux. Les végétaux frais ont un rapport C/N (carbone sur azote) plus élevé que l'humus. Dans l'humification une partie du carbone s'échappe sous forme de CO2. Un sol décompose bien son humus si le rapport C/N est d'environ 10 au dessus de 20 ou 25 il y a beaucoup de matière fraîche qui se décompose mal. En dessous de 8 il n'y a pas assez d'apport de matière fraîche pour produire l'humus.
- Les mulls sont des humus actifs, pH entre 5,5 et 8,5 C/N entre 10 et 15 complexe argilo-humique plus ou moins saturé, ils sont des bons stabilisant du sol et créent un milieu favorable aux racines.
- Les moders sont des humus à activité biologique faible, pH acide C/N élevé accumulation de matière organique en surface et lessivage des éléments fins dans le sol.
- Les mors (terre de bruyère) sont des humus très peu actifs, milieu acide tendance anaérobie, beaucoup de matière organique fibreuse accumulée sur le sol.
Propriétés colloïdales. Les microcristaux en plaquettes des argiles et les macromolécules des humus sont les deux principaux colloïdes. Ce sont des éponges à eau et à minéraux. Leurs charges électronégatives du complexe permettent d'adsorber les cations Ca++, Mg++, K+, Na+, H+.
Le complexe argilo-humique est saturé quand toutes ses charges sont occupées par des cations. H+ qui n'a pas une liaison forte est symptomatique de cette saturation. Lorsque le Ca++ et le K+ sont lessivés dans le sol, ils sont remplacés sur le complexe argilo-humique par le H+ qui prend leurs places.
Le complexe argilo-humique permet de floculer le sol c'est-à-dire d'entourer les particules fines pour en faire de plus grosses et donc rendre l'aération et l'hydratation du sol possible. Quand le complexe argilo-humique perd son calcium il peut se disperser et provoquer des gleyfications.
Le complexe argilo-humique permet d'atténuer les effets toxique de certains éléments comme le cuivre.Structure
C'est la façon dont les particules s'assemblent pour former des agrégats. La structure se caractérise par la forme, la dimension et la stabilité des agrégats. La structure est un état fluctuant dans le sol selon la pédogenèse, la texture, le degré d'humidité, la pression, l'activité biologique et l'action de l'homme.
- Structure grumeleuse agrégats de taille réduite (2 mm à 2 cm) elle favorise les échanges entre les végétaux et le sol ainsi que la vie microbienne. C'est celle à rechercher.
- Structure polyédrique agrégats de grande taille (4 cm) à arêtes vives. Pas assez de contact avec les racines et trop d'air.
- Structure prismatique issue de la fissuration des argiles ou des sous-sols salés. Indique des variations d'eau très importantes. Mauvais contact racinaire trop d'air après avoir eu trop d'eau.
- Structure lamellaire parallélépipèdes aplatis, arêtes vives à bord relevé, issues de couches alternées d'argile et de sable ou de mauvaises pratiques d'entretien du sol, obstacle à la pénétration verticale des racines et de l'eau.
- Structure particulaire pas ou peu d'agrégation éléments minéraux et organiques dissociés. Elle peut être issue de phénomène de battance(1) ou de mauvais traitement au sol
La porosité (espaces lacunaires entre les agrégats) permet d'accueillir les phases liquides et gazeuses du sol. Elle dépend essentiellement de la structure et de l'activité biologique du sol. On distinguera macro et microporosité. La microporosité a une dimension inférieure à 20 ou 30 microns. Les lacunes de la macroporosité sont trop grandes pour retenir l'eau et se remplissent d'air. Les lacunes de la microporosité sont pleines d'eau après une pluie et se vident très doucement, l'eau est retenue en partie par capillarité. Si la microporosité est pleine d'air, le sol est complètement desséché, il ne lui reste plus que de l'eau inaccessible aux plantes. La microporosité a une force de rétention de l'eau supérieure à la force de gravité. La force de capillarité est variable avec la dimension des capillaires. La force de capillarité est capable de faire remonter l'eau de 25 à 40 cm dans un sol sableux et de 1,5 mètres dans un sol argileux.
voir aussi adaptation des végétaux au climat , végétation de lieux humides
1 - Battance: la forte pluie bat le sol avec une force suffisante pour détruire les agrégats du sol. Le phénomène se produit lorsque le sol est suffisamment mouillé pour être sensible aux chocs des gouttes d'eau. La battance induit des dépôts lamellaires feuilletés en surface après la pluie qui rendent le sol imperméable. La battance n'est possible qu'en sol découvert.
2 - Une pluie de 650 mm à 15°C apporte en moyenne 75 Kg d'oxygène dans un hectare de sol
3 - Les micro-organismes et les racines produisent 12 à 18 T/ha/an de CO2
