Objectifs
- Comprendre la formation et l'évolution des sols
- Identifier les composantes et horizons d'un sol
- Appliquer les systèmes de classification des sols
- Analyser l'importance des sols dans l'environnement
- Comparer différents types de sols selon leurs propriétés
Prérequis
- Connaissances de base en géologie
- Compréhension des processus géologiques
- Notions sur les cycles biogéochimiques
Introduction
Le sol constitue la couche superficielle de la croûte terrestre résultant de l’altération des roches et de l’action combinée de facteurs physiques, chimiques et biologiques. Il représente une interface essentielle entre la lithosphère, l’atmosphère, l’hydrosphère et la biosphère.
Les sols présentent une grande diversité de propriétés : texture, structure, composition minéralogique, teneur en matière organique, pH, couleur, épaisseur ou encore capacité de rétention en eau. Afin de décrire cette diversité et de comparer les sols à l’échelle régionale ou mondiale, plusieurs systèmes de classification ont été développés.
1. Qu’est-ce qu’un sol ?
Un sol est un milieu naturel organisé qui se développe à la surface des continents sous l’action de différents processus d’altération et de pédogenèse.
Il est généralement constitué de quatre grandes composantes :
- une fraction minérale provenant principalement de l’altération des roches ;
- une fraction organique issue de la décomposition des organismes ;
- de l’eau occupant une partie des pores ;
- de l’air circulant dans les espaces non occupés par l’eau.
Les proportions de ces constituants varient fortement selon le type de sol et les conditions environnementales.
2. La formation des sols
La formation et l’évolution d’un sol correspondent à la pédogenèse.
Celle-ci dépend principalement de cinq facteurs :
2.1. La roche mère
La roche mère fournit une grande partie des éléments minéraux du sol. Sa composition chimique et minéralogique influence notamment la texture, le pH et la fertilité du sol.
Un granite, un calcaire ou une roche volcanique ne produisent donc pas nécessairement les mêmes types de sols.
2.2. Le climat
La température et les précipitations contrôlent fortement les mécanismes d’altération.
Dans les régions chaudes et humides, l’altération chimique peut être très intense. Dans les régions froides ou arides, l’altération physique occupe généralement une place plus importante.
2.3. Les organismes vivants
Les végétaux, les micro-organismes et les animaux participent à la transformation du sol.
Les racines fragmentent les matériaux, tandis que les organismes décomposent la matière organique et participent à la formation de l’humus.
2.4. Le relief
La pente contrôle notamment le drainage, l’érosion et l’accumulation des matériaux.
Les sols situés sur des pentes importantes sont souvent moins épais que ceux développés dans les zones planes ou les dépressions.
2.5. Le temps
La formation d’un sol est un processus généralement lent. Plus un sol évolue longtemps dans des conditions relativement stables, plus ses horizons peuvent devenir différenciés.
3. Le profil pédologique
Un sol peut être observé verticalement sous la forme d'un profil pédologique. Celui-ci est généralement constitué de plusieurs couches appelées horizons.
Les principaux horizons sont :
Horizon O : horizon superficiel principalement constitué de matière organique peu ou partiellement décomposée.
Horizon A : horizon organo-minéral généralement riche en matière organique et fortement influencé par l'activité biologique.
Horizon E : horizon appauvri par le lessivage de certains éléments, souvent plus clair que les horizons voisins.
Horizon B : horizon dans lequel peuvent s’accumuler des éléments provenant des horizons supérieurs, comme des argiles, du fer ou de l’aluminium.
Horizon C : matériau parental relativement peu transformé par les processus pédologiques.
Horizon R : roche dure sous-jacente lorsqu’elle est présente à faible profondeur.
Tous les sols ne possèdent pas nécessairement l’ensemble de ces horizons.
4. Les principaux critères de classification
La classification d’un sol ne repose pas sur une seule propriété. Plusieurs caractéristiques sont prises en compte.
4.1. La texture
La texture correspond à la répartition des particules minérales selon leur taille.
On distingue principalement :
- les sables : particules relativement grossières ;
- les limons : particules de taille intermédiaire ;
- les argiles : particules très fines.
Selon leurs proportions, on parle par exemple de sol sableux, limoneux, argileux ou de textures intermédiaires comme les sols limono-argileux.
La texture influence fortement la circulation de l’eau, l’aération et la capacité du sol à retenir certains éléments nutritifs.
5. Classification simplifiée selon la texture
Sols sableux
Ils contiennent une proportion importante de sable.
Ils sont généralement très perméables et bien aérés. L’eau s’y infiltre rapidement et leur capacité de rétention en eau et en nutriments peut être relativement faible.
Sols limoneux
Ils présentent une proportion importante de limons.
Ils peuvent être fertiles et posséder une bonne capacité de rétention en eau, mais certaines textures limoneuses sont sensibles à la battance et à l’érosion.
Sols argileux
Ils sont riches en particules argileuses.
Ils possèdent généralement une capacité élevée de rétention en eau et d’échange de certains éléments chimiques. Leur perméabilité peut toutefois être faible, et certains sols argileux présentent d’importantes variations de volume entre périodes humides et sèches.
Sols équilibrés
Ils présentent des proportions relativement équilibrées de sable, de limon et d’argile. Certaines de ces textures sont particulièrement favorables à l’agriculture lorsqu’elles sont associées à une bonne structure et à des propriétés chimiques adaptées.
6. La structure du sol
La texture ne doit pas être confondue avec la structure.
La structure décrit la manière dont les particules élémentaires du sol sont assemblées en agrégats.
On peut notamment rencontrer des structures :
- grumeleuses ;
- granulaires ;
- prismatiques ;
- polyédriques ;
- lamellaires ;
- massives.
Une structure grumeleuse bien développée dans un horizon de surface favorise généralement l’aération, l’infiltration de l’eau et l’activité biologique.
7. La classification WRB
À l’échelle internationale, l’un des systèmes de référence est la World Reference Base for Soil Resources (WRB), développée sous l’égide de l’Union internationale des sciences du sol.
Contrairement à une classification reposant uniquement sur la texture, la WRB utilise des propriétés, matériaux et horizons diagnostiques permettant d’identifier les sols.
Elle distingue de nombreux groupes de sols de référence.
Parmi eux figurent notamment :
Les Leptosols
Ce sont souvent des sols peu épais, fréquemment associés à une roche dure proche de la surface ou à une forte proportion d'éléments grossiers.
Ils sont courants dans certaines régions montagneuses et sur des terrains soumis à une forte érosion.
Les Arenosols
Ils sont dominés par des matériaux sableux sur une profondeur importante.
Leur capacité de rétention en eau et en éléments nutritifs peut être limitée.
Les Fluvisols
Ils sont associés à des matériaux relativement récents déposés par les cours d’eau et se rencontrent notamment dans les plaines alluviales et les vallées.
Les Gleysols
Ils se développent dans des environnements où la saturation en eau est suffisamment prolongée pour produire des conditions réductrices caractéristiques.
Les Vertisols
Ils sont riches en argiles gonflantes. Ils peuvent se contracter fortement pendant les périodes sèches et développer de larges fissures.
Les Andosols
Ils sont principalement associés à des matériaux volcaniques et présentent des propriétés particulières liées aux produits de l’altération volcanique.
Les Podzols
Ils sont caractérisés par une redistribution verticale importante de matière organique, d’aluminium et souvent de fer. Ils sont fréquemment associés à des environnements acides.
Les Ferralsols
Ils correspondent à des sols très fortement altérés, caractéristiques de certaines régions tropicales humides anciennes et stables. Ils sont dominés par des produits d’altération très évolués.
Les Chernozems
Ce sont des sols présentant notamment un horizon superficiel sombre et riche en matière organique. Ils sont particulièrement caractéristiques de certaines régions de steppes.
8. Autres systèmes de classification
La WRB n’est pas le seul système utilisé.
Aux États-Unis, la Soil Taxonomy de l’USDA constitue une classification majeure. Elle organise les sols selon plusieurs niveaux hiérarchiques.
Son niveau supérieur comprend notamment des ordres tels que les Entisols, Inceptisols, Mollisols, Alfisols, Ultisols, Oxisols, Vertisols, Aridisols, Spodosols, Histosols, Andisols et Gelisols.
La correspondance entre Soil Taxonomy et WRB n’est pas toujours directe, car les deux systèmes utilisent des critères et des structures de classification différents.
9. Classification et pH du sol
Le pH constitue également une propriété importante pour caractériser un sol.
De manière simplifiée, un sol peut être qualifié d’acide, neutre ou alcalin selon son pH.
Le pH influence notamment :
- la disponibilité de nombreux éléments nutritifs ;
- l’activité biologique ;
- certaines réactions chimiques ;
- la mobilité de différents éléments.
Cependant, le pH seul ne permet pas de déterminer le type pédologique d’un sol.
10. Importance de la classification des sols
La classification permet de disposer d’un langage commun pour décrire et comparer les sols.
Elle est utilisée dans de nombreux domaines :
- agriculture ;
- géologie et sciences de la Terre ;
- pédologie ;
- aménagement du territoire ;
- hydrologie ;
- environnement ;
- génie civil ;
- cartographie ;
- étude de l’érosion ;
- gestion des ressources naturelles.
Elle permet également de mieux comprendre la relation entre les sols, le climat, la végétation, le relief et les matériaux géologiques.
11. Sol et roche : une relation étroite mais complexe
La nature du sol dépend en partie de la roche mère, mais un type de roche ne correspond pas automatiquement à un type unique de sol.
Par exemple, deux sols développés initialement sur des matériaux similaires peuvent évoluer différemment s’ils sont soumis à des climats, des reliefs ou des conditions de drainage différents.
Inversement, certains processus pédologiques comparables peuvent produire des propriétés similaires sur des matériaux parentaux différents.
C’est pourquoi les classifications modernes privilégient généralement l’observation des propriétés réelles du sol plutôt qu’une classification fondée uniquement sur la nature de la roche sous-jacente.
Conclusion
La classification des sols permet d’organiser l’extraordinaire diversité des couvertures pédologiques présentes à la surface de la Terre.
Une classification simplifiée peut s’appuyer sur des propriétés facilement observables telles que la texture, la structure ou le pH. Les classifications scientifiques modernes, comme la WRB, reposent cependant sur des critères diagnostiques beaucoup plus précis.
L’étude d’un sol nécessite donc d’observer son profil, ses horizons, sa texture, sa structure, ses propriétés chimiques et son environnement de formation. Cette approche permet non seulement de déterminer ses caractéristiques, mais également de mieux comprendre son histoire et les processus géologiques, climatiques et biologiques responsables de son évolution.
