Chapitre I :
Pédologie (Partie 2)
4. Notion de texture et structure :
a) Texture : La texture d'un sol correspond à la répartition dans ce sol des minéraux par
catégorie de grosseur (en fait, diamètre des particules supposées sphériques)
indépendamment de la nature et de la composition de ces minéraux. La texture du sol ne
tient pas compte du calcaire et de la matière organique.
Les particules sont classées de la façon suivante, en fonction de leur diamètre : blocs, galets
et graviers (diamètre > 2 mm) sont classés à part.
La granulométrie proprement dite concerne la terre fine.
sables : > 50 µm
limons : de 50 µm à 2 µm
argiles : < 2 µm
Il est possible de regrouper les textures en quatre classes fondamentales, qui permettent de
définir les principales propriétés du sol :
Texture sableuse : sol bien aéré, facile à travailler, pauvre en réserve d'eau, pauvre en
éléments nutritifs, faible capacité d'échange anionique et cationique.
Texture limoneuse : l'excès de limon et l'insuffisance d'argile peuvent provoquer la
formation d'une structure massive, accompagnée de mauvaises propriétés physiques. Cette
tendance est corrigée par une teneur suffisante en humus et calcium.
Texture argileuse : sol chimiquement riche, mais à piètres propriétés physiques ; milieu
imperméable et mal aéré, formant obstacle à la pénétration des racines ; travail du sol
difficile, en raison de la forte plasticité (état humide), ou de la compacité (sol sec). Une
bonne structure favorisée par l'humification corrige en partie ces propriétés défavorables.
Texture équilibrée : elle correspond à l'optimum, dans la mesure où elle présente la plupart
des qualités des trois types précédents, sans en avoir les défauts.
Exemple de granulométrie favorable à la culture : 15 à 25 % d'argile, 30 à 35 % de limons, 40
à 50 % de sables.
b) Structure: On définit la structure du sol comme le mode d'organisation des différentes
particules de sable, de limon et d'argile entre elles. Les particules isolées, une fois assemblées,
apparaissent comme des particules plus grosses = grumeaux. Ces grumeaux s'organisent en
agrégats.
Origine des structures : provient de la formation de liaisons électrostatiques entre les
minéraux argileux et la matière organique du sol, en particulier les acides humiques, à l'aide,
de plus, de cations comme les ions calcium.
Différentes formes de la structure :
-Structures construites d’origine biologique : Ciments organo-minéraux produits par
microflore Grumeaux irréguliers édifiés par les lombrics Agrégats fins édifiés par méso-faune
Structures à ciments d’origine chimique : Calcaire : pseudomycélium, croûte calcaire,
concrétions ; Organique : alios humiqueHydrates de fer et d’alumine : alios ferrugineux,
cuirasse
Structure par fragmentation : Résultent des changements de volume des argiles (retrait et
gonflement) --> prismes, polyédriques, cubiques.
Les particules et les grumeaux peuvent s'agréger de différentes façons, ce qui donne
diverses structures de sol.
Pour décrire avec précision la structure d'un sol :
Degré de structure : exprime la plus ou moins grande cohésion d'assemblage des particules
à l'intérieur des grumeaux et l'adhérence entre les grumeaux dans les agrégats.
Classe : décrit la taille moyenne des agrégats individuels
Type (décrit la forme des agrégats individuels)
5. Notion de profils et horizons du sol
5.1. Identification des horizons
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.
Stratification théorique simplifiée
Dans la théorie, le sol étant le résultat d'un processus d'altération de la roche-mère sous-
jacente et de l'activité biologique superficielle, sa stratification (organisation en couches
superposées) est traduite comme suit :
O - horizon organique, c'est-à-dire là où se dépose la matière organique morte (restes d'êtres
vivants),
A - horizon mixte (normalement situé à la superficie du sol) d'incorporatation de la matière
organique à la matière minérale.
B - horizon d'accumulation de la matière minérale plus en profondeur.
C - horizon constitué dans la zone d'altération de la roche-mère.
Dans la pratique, les phénomènes et processus à l’œuvre dans le sols sont souvent beaucoup
plus complexes et il est fréquemment nécessaire de distinguer d'autres types d'horizons. Les
scientifiques spécialistes des sols (pédologues) distinguent notamment ceux-ci :
Différents horizons décrits en pédologie
A - Les horizons humifères sont les horizons les plus riches en êtres vivants.
O, horizon organique. Surtout observable en forêt (mais pas toujours), et souvent absent
dans d'autres écosystèmes, par exemple en prairie où l'activité biologique est tellement
intense que les restes d'individus morts n'ont pas le temps de s'accumuler.
1.OL - litière. La litière comprend l'ensemble des débris bruts (restes de bois, de feuilles
mortes et de fruits) identifiables à l’œil nu.
2.OF - horizon de fragmentation (parfois appelé à tort horizon de fermentation). Composé
d'une part de restes de débris reconnaissables à l’œil nu et d'autre part de matière
organique fine (compost et particules organiques de taille inférieure à 1 mm) cette
dernière en proportion de 10 à 70%1. 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 fine (qui a donc été 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 (dits "éluviaux"). 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. Son appauvrissement en fer lui donne souvent une couleur plus claire
que les horizons voisins (parfois presque blanche).
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,
parfois en matière humifère (notamment dans les horizons BP), arrêtant leur descente
à son niveau lorsqu'ils rencontrent un obstacle mécanique (frein à la diffusion) ou une
modification de l'équilibre électrostatique.
o BT - horizon d'accumulation des argiles (la lettre "T" vient du mot allemand
"Ton" qui signifie : argile).
o BP - horizon d'accumulation de matière organique et d'aluminium, présentant
souvent une structure en pellicules et une cimentation. La lettre "P" vient du
mot d'origine russe "podzol".
S - horizon structural, issu d'un processus d'altération. Il est le siège de processus
physico-chimiques et biochimiques aboutissant à la destruction des minéraux du sol
(altération minérale) ou encore à la décarbonatation.
C - roche-mère peu altérée.
R - roche-mère non altérée. Couche géologique à partir de laquelle se sont formés les
sols.
5.2. Profil pédologique
Le profil de sol est l'ensemble des horizons d'un sol donné ; chaque horizon étant une couche
repérable et distincte de ce sol. On parle aussi de solum ou des horizons du sol.
Ces horizons sont d'autant plus distincts que le sol est évolué. En effet, la formation et
l'évolution des horizons sous l'influence des facteurs écologiques conduisent à la différenciation
de couches de natures différentes plus ou moins parallèlement à la surface.
L'expression "profil de sol" est aussi utilisée en agronomie pour parler du profil cultural, qui ne
concerne que les sols cultivés.
L’étude de profils pédologiques a pour vocation de déterminer l’origine du sol, de
caractériser son évolution pédologique ainsi que son fonctionnement agronomique. Ces
informations donnent lieu à des prévisions de potentiel qualitatif, ainsi qu’à des applications
culturales concrètes.
La méthode :
Entre 3 et 6 fosses par hectare sont positionnées sur la zone à étudier. Chaque fosse
pédologique est creusée environ à 2m de profondeur en fonction de la puissance de la pelle et
de la dureté des roches rencontrées. Les fosses de même nature sont rattachées sous le nom
d’Unités Pédologiques de Base (UPB). Sur chaque fosse de référence, une description
exhaustive de chaque horizon est effectuée (texture, structure, couleur, humidité, traces
d’oxydo-réduction, taux et nature des éléments grossiers, enracinement, porosité,
compacité…), et des échantillons de sols sont prélevés pour analyse. Les hypothèses
d’évolution pédologique et de fonctionnement agronomique réalisées sur le terrain sont
affinées à la lumière des résultats d’analyses.
6. Propriétés chimiques
La composition chimique d'un sol a, en général, des réflexions directes de portée limitée: en
dépit de sa grande variabilité, la composition se rapporte en particulier à la fraction solide du
sol, qui présente des interactions avec les autres composants (atmosphère tellurique, solution
de circulation, la biosphère tellurique ) uniquement dans l'interface de séparation. La majorité
de la fraction minérale du sol est inerte et affecte les propriétés chimiques, physiques et
mécaniques que dans un temps très long; ceux-ci en fait, ils proviennent de l'interaction lente
avec d'autres facteurs qui a mis au point au cours de pédogenèse, conduisant à une configuration
dynamique mais fondamentalement stable sur les aspects macroscopiques.
Cependant, il y a certains aspects, la composition chimique, qui ont un rôle actif dans la
dynamique de la fertilité chimique du sol, comme le contenu humus et la substance organique,
la présence de particules de calcaire et minéraux argileux de très petite taille, la présence de sels
solubles de l'interaction avec l'hydrosphère (par ex. des sels sodium), Etc.
La composition chimico-minéralogique dépend des conditions qui ont guidé la formation de sol
et, par conséquent, non seulement par la matrice lithologique à partir de laquelle les minéraux
sont dérivés. Il est assez hétérogène dans les sols alluvial tel qu'il dérive du stockage de
matériaux provenant de différentes régions, alors qu'elle peut être sensiblement uniforme dans
les sols natifs, qui est originaire de la désintégration et l'altération de la roche-mère préexistante
in situ.
6.1. Complexe absorbant et pH du sol
Le complexe absorbant désigne l’ensemble des colloïdes (argile, composés organiques) dotés
de charges négatives susceptibles de retenir les cations sous la forme dite échangeable, c-a-d
pouvant être remplacés par d’autre cations, dans certaines conditions précises.
Les ions échangeables du complexe absorbant sont en équilibre avec la solution du sol --> toutes
modification de la composition de la solution du sol provoque un changement de cet équilibre
par échange : certains ions passent en solution (désorption) et sont remplacés par d’autre ions,
qui étaient auparavant en solution (adsorption)
Exemple : sol Ca + 2KCl --> CaCl2 + sol 2K ( échange entre équivalent de charge)
La réaction du sol est déterminé par le rapport quantitatif entre les ions hydrogène et des ions
hydroxyle dans la solution de circulation, qui à son tour est le résultat d'une dynamique
complexe qui contribuent à des composés chimiques dissous dans l'eau qui atteint le sol, les
matériaux qui sont incorporés dans le sol, l'activité biologique de plantes et des micro-
organismes et, enfin, les phénomènes physico-chimiques se développent dans l'interface de
séparation entre la fraction solide et la solution en circulation. En raison de cette détermination
dynamique complexe de pH le sol peut donner des résultats très différents selon la procédure
adoptée.
La réaction de l'état du sol d'une manière particulière le solubilité et, par conséquent, la
disponibilité des nutriments sous forme directement assimilable pour les plantes. pH fait des
observations aberrantes dans les phénomènes de cause de précipitation chimique réfléchi sur
nutrition minérale avec des symptômes de carence. Le pH affecte également l'activité
biologique de certains groupes fonctionnels de micro-organismes qui sont impliqués
directement dans cycles biogéochimiques de certains éléments (en particulier azote et soufre).
Enfin, le pH est un impact plus ou moins important sur la structure du sol, influer sur les facteurs
qui déterminent l'état de floculation de colloïdes.
Les plantes présentent différentes adaptations à la réaction du sol et dans des conditions
naturelles, ils développent des associations végétales spontanées qui sont indicatives d'une
réaction plus ou moins anormale. Les plantes d'intérêt agronomique sont les meilleures
conditions du sol dans le sol neutre et dans celles qui tendent modérément vers vers l'acidité ou
l'alcalinité. Plusieurs cultures s'adaptera encore pH nettement anormal.
La réaction anormale du sol, dans le cadre d'une interaction dynamique entre de multiples
facteurs, a des causes différentes.
L'acidité du sol est due à une pénurie de travail préparatoire laquelle elle se traduit par un excès
d'ions H+ dans la solution de circulation et le complexe d'échange. L'acidité se traduit
principalement par une allocation limitée de certains nutriments (en particulier bases de change)
Et dans une disponibilité réduite des autres sous forme absorbable en raison de phénomènes de
précipitation chimique.
L'alcalinité modérée, également connu sous le alcalinité constitutionnelle Elle est due à une
présence marquée de carbonates de football et magnésium. Les sols qui présentent cette
alcalinité sont communément appelés calcaire. L'alcalinité constitutionnelle se reflète
principalement dans la disponibilité réduite de divers nutriments, en oligo-éléments particuliers,
en raison de phénomènes de précipitation.
La haute alcalinité, également connu sous le absorption d'alcalinité il se produit à un pH> 8,5
et est due à la présence visible de le carbonate de sodium (Na2CO3) et bicarbonate de soude
(NaHCO3) Dans la solution de circulation et une teneur élevée sodium colloïdes adsorbées.
L'alcalinité d'absorption a de multiples réflexions à la fois sur le produit chimique est sur les
propriétés physiques du sol et assez puissant pour entraîner une détérioration, en général,
l'utilisation à des fins agricoles.
6.2. CEC et cations échangeables
Absorption cela signifie que la capacité du sol à retenir l'eau et les éléments nutritifs. Dans le
cas des éléments nutritifs est réalisé d'absorption à l'aide de physique, chimique et biologique,
pour lesquels ils se distinguent par différents mécanismes d'absorption.
L'absorption mécanique
Le sol retient les éléments nutritifs contenus dans les particules de plus grande taille de pores
(par exemple, les granulés de. fumier), Agissant comme un filtre. Ceci est le mécanisme le
moins important, cependant, contribue à ralentir la fuite de lixiviation dans le cas des engrais
à libération progressive.
L'absorption biologique
Le sol conserve les éléments nutritifs assimilables par les organismes vivants et
temporairement immobilisé en matière organique, vivant ou mort. Il est le mécanisme le plus
important pour la conservation des éléments très mobiles (azote, soufre) Et, en général, de
tous les éléments nutritifs dans le sol et les conditions climatiques telles que causerait une
perte de temps très court pour la lixiviation.
Absorption chimique
Le sol conserve les éléments nutritifs à l'effet de précipitation chimique des sels insolubles
(généralement le calcium, le magnésium, le fer et l'aluminium). Un exemple classique
d'absorption chimique est le phosphore dans retrogradation sols calcaires:
En présence du calcaire actif soldes multiple dell 'l'acide phosphorique Ils sont déplacés à
partir du résidu phosphate de dihydrogène (H2PO4-) Pour phosphate résiduel (PO43-). Ce
dernier combiné avec le calcium forment un sel insoluble, contrairement aux sels d'acides
correspondants qui sont solubles.
L'absorption par précipitation chimique constitue un phénomène négatif, car il est
généralement origine par les causes structurelles intrinsèques qui le rendent irréversible.
Absorption colloïdale
également appelé adsorption ou échange d'ions, Il est le mécanisme le plus important
d'absorption avec le biologique et à toutes fins utiles représente une des propriétés chimiques
du sol. Elle touche surtout les cations et les résidus d'acide phosphorique. Les particules de la
fraction solide de la taille de la terre inférieure à 1 μ ont des propriétés colloïdal et se
comportent comme des colloïdes hydrophiles. En particulier, dans les conditions ordinaires de
pH dans lequel se trouve le sol, les minéraux d'humus et d'argile se comportent comme
colloïdes électronégatif par conséquent, ils portent des charges électriques négatives sur leur
surface. Ces charges sont neutralisés par des ions hydrogène et par des hydroxydes de fer et
d'aluminium dans les bases (sols fortement acides) des conditions de carence, tandis que dans
les conditions normales sont neutralisés, au moins en partie, par des cations métal dit bases de
change.
L'adsorption des anions suit différents mécanismes et plus complexe, en partie à cause de la
nature électrostatique physique, en partie à cause chimique déterminée par les réactions de
surface réelle. La dynamique de ces phénomènes fait en sorte que certains éléments, qui sont
présents sous forme anionique, sont conservés bien avec l'adsorption (phosphore), tandis que
d'autres sont retenus que dans une mesure marginale, et qu'ils peuvent être considérés comme
très mobile (azote nitrique, le soufre, le chlore).
Les ions retenus par complexe d'échange du sol, soit par l'ensemble des colloïdes qui
présentent une activité chimique de surface, sont en équilibre avec ceux dissous dans la
solution en circulation: un appauvrissement de la fraction soluble, par exemple en raison de la
lixiviation et l'absorption biologique, provoque la libération d'ions à partir de la fraction
échangeable; vice versa, une augmentation de la concentration dans la solution en circulation,
due par exemple à un fertilisation, Il provoque l'immobilisation temporaire de plusieurs par
adsorption sur complexe d'échange d'ions.
6.3. Solution du sol :
La "solution du sol" désigne la phase liquide du sol, c'est-à-dire l'eau qui y circule, chargée de
nutriments dissous (ions, gaz). Cette solution est essentielle pour la vie végétale, car elle fournit
les éléments nutritifs aux racines et sert de milieu pour d'importantes réactions chimiques. Elle
est composée de l'eau, d'ions minéraux (cations et anions), de gaz et de composés organiques
solubles.
Composition et rôle de la solution du sol
Phase liquide essentielle : C'est l'eau qui a infiltré le sol et qui y circule dans les pores,
transportant avec elle des éléments dissous.
Source de nutriments : Elle dissout les minéraux, les rendant accessibles aux racines des
plantes. Sans la solution du sol, les plantes ne pourraient pas absorber les nutriments
nécessaires à leur croissance.
Milieu réactionnel : De nombreuses réactions chimiques essentielles à la vie du sol se
déroulent dans cette phase liquide.
Transport d'éléments : L'eau en s'infiltrant se charge d'oxygène, de dioxyde de carbone et de
sels minéraux.
Impact des pratiques agricoles : Le drainage excessif ou une mauvaise gestion de l'irrigation
peuvent entraîner une perte de ces éléments minéraux par lessivage.
7. Pédogenèse et classification des sols
7.1. Évolution des sols : Facteurs et processus :
La formation des sols est la conséquence d’altérations de divers matériaux géologiques (les «
matériaux parentaux » autrefois nommés « roches-mères ») sous l’action notamment des
précipitations et des êtres vivants, sur une longue durée. Depuis le néolithique et le
développement de l’agriculture, les hommes sont devenus eux aussi des agents importants de
la pédogenèse. Labours, drainages, irrigations, apports de fertilisants et de pesticides,
chaulages… sont autant d’interventions qui modifient profondément les fonctionnements
hydriques, physiques et biologiques des sols.
Il y a six facteurs qui déterminent leur formation, leur aspect, leurs propriétés et leurs
fonctionnements:
1.Interactions multiples
2.Nature et état des matériaux parentaux
3.Microclimat et pédoclimat
4.Position dans le relief
5.Végétation et activité biologique
6.Activités humaines
7.2. Classification des sols :
La classification des sols concerne le regroupement des sols ayant une gamme similaire de
propriétés (chimiques, physiques et biologiques) dans des unités qui peuvent être géo-
référencées et cartographiées.
Des systèmes de classification des sols ont été développés dans des buts différents :
La Soil Taxonomy pour interpréter les études de sols;
Légende FAO pour représenter la répartition mondiale et la géographie des sols;
Base de référence mondiale pour faciliter les corrélations entre les différents systèmes de
classification des sols.
On peut distinguer trois étapes différentes pour illustrer le développement de systèmes de
classification des sols. Les plus anciens systèmes de classification des sols (Russie, USDA
1938) ont porté sur l'environnement et les facteurs de formation des sols pour classer les sols
en sols zonaux (déterminés par le climat et la végétation) et les sols azonaux et intrazonaux
(déterminés par le matériau d'origine et le temps de développement). La différence entre les
sols azonaux et intrazonaux a été faite sur la base du développement du profil du sol. Un
développement ultérieur a été axé sur les processus qui se produisent dans le sol lui-même
(comme la ferallitisation, la salinisation, la lixiviation et l'accumulation etc ...). Ces processus
ont été grossièrement caractérisés par les propriétés du sol. Un bon exemple de cette dernière
approche est le système de classification français (CPCS, 1967). La classification moderne
des sols a commencé avec la publication de la 7e version de la Soil Taxonomy USDA, où les
propriétés du sol précisément définies et quantifiées en tant que telles, ou en combinaison, ont
été utilisées pour définir les «horizons de diagnostic ». Ceux-ci ont été utilisés à leur tour pour
définir les grandes classes de sols.
8. Pédologie appliquée
8.1. Cartographie des sols
La cartographie des sols c’est l'ensemble des études et opérations scientifiques, artistiques et
techniques intervenant à partir des résultats d'observation directes ou de l'exploitation d'une
documentation en vue d'élaboration et de l'établissement de cartes, plans et autres mode
d'expression, ainsi que dans leur utilisation: "définition adoptée par le comité français de
cartographie, 1967 ".
Classification et utilisation des cartes
Classification par type de sol
Sols fins : Classe A.
Sols sableux et graveleux : Classe B.
Sols à composition mixte : Classe C (fines et gros éléments).
Sols insensibles à l'eau : Classe D.
Roches et sols organiques : Classes R et F.
Classification par système de classification des sols
Classement international (FAO) : Utilisation de standards internationaux comme le WRB
(World Reference Base for soil resources).
Classement par thème : Les cartes des sols sont classées par type de sol.
Cartes de la biodiversité des sols : Étude de la diversité des sols.
Cartes de la texture des sols : Analyse de la proportion de sable, limon et argile.
Cartes des propriétés des sols : Examen des propriétés chimiques, physiques et de la matière
organique.
Classification par niveau de précision
Niveau d'Intensité du Relevé (NIR) : Échelle de 1 à 5, allant de l'exploratoire au détaillé.
Cartes détaillées : Niveau 2, avec des classifications au niveau de la série ou de la famille.
Cartes de reconnaissance : Niveau 3, avec classifications au niveau de la série, de la famille
ou du sous-groupe.
Cartes de vaste reconnaissance : Niveau 4, avec classifications au niveau de la famille ou du
sous-groupe.
Cartes exploratoires : Niveau 5, avec classifications au niveau du sous-groupe, du grand
groupe ou de l'ordre.
8.2. Application à la mise en valeur des sols
La cartographie des sols est un outil essentiel pour la valorisation des sols, car elle fournit une
base de données détaillée sur leurs caractéristiques physiques et chimiques. Elle permet de
réaliser des analyses approfondies, de planifier l'aménagement du territoire, de préserver les
sols agricoles et de mieux gérer les ressources en eau en identifiant par exemple les zones
humides. L'analyse des cartes pédologiques sert de fondement à la prise de décisions éclairées
pour une utilisation durable et pérenne des sols. Elles permettent:
Analyse et planification
Inventaire des sols : La cartographie permet de dresser un état des lieux complet des sols d'une
région, en répertoriant leurs propriétés (type, texture, pH, etc.).
Analyse descriptive : Les cartes pédologiques décrivent les caractéristiques des sols et du
paysage en détail.
Prévision : Ces données permettent de prévoir les usages potentiels des sols en fonction de
leurs caractéristiques et des contraintes locales.
Planification : Elle est la base obligatoire de tout plan d'aménagement du territoire, quelle que
soit son échelle.
Valorisation et gestion
Agriculture durable : La cartographie aide à préserver les terres agricoles à forte valeur
ajoutée en identifiant les parcelles les plus productives.
Gestion de l'eau : La prédiction de l'hydromorphie grâce aux cartes de sols permet d'identifier
et d'évaluer l'étendue des zones humides, aidant ainsi à leur gestion et protection.
Prévention : Elle constitue un instrument de prévention essentiel pour une utilisation durable
des sols, comme démontré par le Programme national de recherche sur les sols en Suisse, qui a
montré la valeur de ces informations.
Évolution et outils
Pédologie numérique : La numérisation des relevés et l'utilisation de systèmes d'information
géographique (SIG) ont grandement amélioré la qualité et l'accessibilité des données.
Télédétection : L'intégration de données satellitaires et d'outils SIG avancés permet de créer
des cartes d'occupation des sols complexes et précises,
Logiciels et méthodes : Des logiciels comme Orfeo Toolbox et des plateformes comme Google
Earth Engine sont utilisés pour réaliser ces cartes.
