les constituants des sols · les constituants des sols qu'il y ait 1 à 2 % de calcaire total...

Les constituants des sols

Le sol est constitué de matériaux solides d’origine organique ou minérale, de matériaux liquides etde matériaux gazeux. L’analyse de sol n’étudie que les fractions solide et liquide mais nous donneronstoutefois quelques indications sur la fraction gazeuse. Cette dernière ne représente quasiment rien enpourcentage pondéral, mais il en est tout autrement si l’on s’attache au pourcentage volumique.

1. ETUDE DE LA FRACTION SOLIDE DU SOL

Elle se divise en deux parties :

La fraction solide minérale

La fraction solide organique

1.1.1.1. La fraction solide minéraleLa fraction solide minérale

1.1.1. La granulométrieL’analyse granulométrique du sol consiste à déterminer la proportion des différentes particules de

terre (argiles, limons, sables, graviers, cailloux). Cette détermination s’effectue par tamisage pour lesplus grosses (sables fins, sables grossiers, graviers et cailloux) et par percolation pour les plus fines(argiles, limons fins et limons grossiers).

Les différentes fractions sont déterminées selon une échelle de granulométrie

Argile Limon fin Limon grossier Sable fin Sable grossier gravier cailloux

2µm 20µm 50µm 200µm 2mm 2cm

Terre fine éléments grossiers

1.1.2. Interprétation de la granulométrie : La textureon appelle "texture" l'ensemble des propriétés d'un sol liées à la répartition granulométrique de

ses particules élémentaires. La granulométrie des constituants minéraux du sol, à elle seule, possèdeune réelle importance vis à vis des pratiques agricoles : on peut assimiler les argiles (colloïdesminéraux) à un "ciment" capable de réunir en mottes les "éléments squelettes" c’est à dire tous lesautres. Certains éléments originaux (calcaire, matière organique) pourront rendre plus solides lesciments. Ajoutons que les feuilles d'analyse physique portent, en plus de la répartition en classes, d’autres indications complémentaires intéressantes comme :

a) la teneur du sol en matière organique (elle pourrait se déduire de 1a perte par traitement àl'eau oxygénée mais il y a heureusement des méthodes bien plus sûres).

b) le pH du sol et éventuellement la teneur en calcaire.

Compte tenu de ces bases très générales expliquant le rôle de la texture on a pu déterminerempiriquement certaines normes :

➢ Une teneur en matière organique supérieure à 2,,5 % n’a rien d'inquiétant mais elle demeure limitée à des cas assez particuliers. Inversement une teneur inférieure à 1,5% est généralement inquiétante.

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➢ Qu'il y ait 1 à 2 % de calcaire total ne peut qu’améliorer la qualité des "ciments". Mais s'il y en a plus de 10 à 15% cela peut entraîner des risques et il conviendra de connaître finesse et dureté de ce calcaire.

➢ Le rapport des "squelettes fins" aux "ciments" est indicatif de la solidité des mottes et de la

résistance au tassement. On estime habituellement que si le rapport Lf +Lg

Adépasse 2,5

c'est mauvais et s’il atteint 3 c’est franchement dangereux : (sols très battants).

Nous verrons plus tard quil existe des outils plus précis pour mesurer le risque de battance

➢ HENIN et BOQUET notent ainsi les tendances des sols :

✔ Si A + L > 60% le sol tend à se fissurer lorsqu'il subit un dessèchement.

✔ Si 12 A + 20 L + Sf - Sg < 240 le sol est effritable et les agrégats se désagrègent d'eux mêmes.

on pourrait multiplier les remarques de ce genre mais précisons qu’il agit seulement de tendances.Un jugement absolu sur de tels chiffres ou rapports ignorerait :

✔ le rôle joué par le type de colloïdes minéraux

✔ le rôle joué par l’importance et le type de colloïdes organiques

✔ l’interaction des diverses classes granulométriques

✔ le rôle complémentaire du climat.

Une bonne interprétation des analyses granulométriques suppose, au delà des chiffres ourapports, que l’agronome connaisse l’origine géographique du prélèvement et se réfère dans sonjugement à un type de sol comparable, voire aux conditions locales de climat.

Cependant, des normes ont été adoptée (et plusieurs fois modifiées) pour donner aux sols uneappellation correspondant au triangle des textures

Les diverses classes granulométriques n'exerçant pas la même intensité d'action on admet selonHENIN que :

✔ c'est à partir de 25% d’argile qu’un sol sera "argileux"au-delà de 30 – 35 % d’argile, on constate les effets néfastes de l’argile

✔ à partir de 35% de limons totaux un sol sera "limoneux"au-delà de 50 – 55 % de limons, on constate les effets néfastes des limons

✔ à partir de 55 % de sables totaux un sol est dît "sableux"au-delà de 55 – 60 % de sables, on constate les effets néfastes des sables

La teneur en matière organique peut modifier la dénomination du sol comme suit :

Teneur enMO %

<4 4 à 10 10 à 20 >20

dénomination normalSuffixe

"humifère"préfixe"humo" "humus"

exemples sablo argileux Argilo humifère humo argileuxHumussableux

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La teneur en calcaire egalement :

Teneur en calcaire%

<5 5 à 20 20 à 50 >50

dénomination normalSuffixe

"calcaire"Préfîxe

"calcaro""calcaire"

exemples sablo argileux argilo calcaire calcaro argileux Calcaire argileux

1.1.3. Le triangle de textureEn fonction des proportions de chacune des particules élémentaires, un outil a été mis au point afin

de situer les sols dans des classes granulométriques : le triangle de texture.

Il existe plusieurs de ces outils, mais actuellement le plus utilisé est celui du G.E.P.P.A.

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exercice A l’aide du triangle de texture réalisez une interprétation de l’analyse ci-contre

Argiles : 10% M.O. : 1,5%

Limons fins : 16% CaCO3 : 0%Limons grossiers : 35%Sables fins : 23%Sables grossiers : 15%

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1.2.1.2. Les constituants organiquesLes constituants organiquesUn sol prend naissance dès que la moindre vie végétale et animale vient s’installer dans les premiers

débris de décomposition d’une roche. A la mort de ces êtres vivants, leur substance s’incorpore au solse mélangeant aux substances minérales : ils représentent les constituants organiques ou matièresorganiques du sol et leur rôle sur la fertilité est hors de proportion avec leur faible pourcentage.

Contrairement aux constituants minéraux (sables, limons, argile), de composition relativementstable, les matières organiques sont multiples et difficiles à définir : elles se transforment sans cesse,puisque leur devenir normal est de redonner les substances qui ont servi à les construire, pour servir ànouveau à l’édification de nouvelles matières organiques.

C’est pourquoi on peut les classer d’après leur degré d’évolution.

1.2.1. Les 4 groupes de matières organiques du sol et les étapesde leur formation

Les matières organiques du sol peuvent être sommairement réunies en 4 groupes de substances :

1.2.1.1. Les végétaux et animaux vivants

sur le sol et dans le sol, représentent plusieurs tonnes à l'hectare et influent directement sur lespropriétés du sol.

1.2.1.2. Les débris végétaux et animaux organisés, ou « matières organiquesfraîches »

Ils retournent au sol et ont sensiblement la même composition que les tissus vivants dont ilsproviennent. Elles contiennent :

Des substances faciles à décomposer. serviront surtout d'aliments énergétiques et plastiques aux champignonset bactéries, et disparaîtront très vite, avec production importante de gaz carbonique et d'eau, d'énergie et decorps microbiens : ce sont les sucres, l'amidon. la cellulose, les protéines.

Des substances qui seront attaquées plus lentement et moins complètement laissant d'importants résidus : ils'agit de la lignine, des matières grasses, des résines, des tanins...

Toutes ces substances ont une même caractéristique : ce sont des corps très complexes constituésde très grosses molécules. Mais elles diffèrent cependant par leur vitesse de décomposition

des substances hydrocarbonées (composées de C, O, H) :sucres solubles, amidon, cellulose, lignine,matières grasses, résines...;

des matières azotées, surtout sous forme de protéines, composées de C, O, H, N et aussi de P et S ;

des sels minéraux libres :de calcium, magnésium, potassium, sodium...

Sitôt leur arrivée au sol, ces substances sont attaquées par des animaux (vers, insectes,protozoaires...) et par des végétaux (moisissures. bactéries...) qui leur font parcourir toute une sériede décompositions successives.

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1.2.1.3. Les « Produits Transitoires »

Ce sont les maillons de cette chaîne de transformations partant des matières organiques fraîches àtrès grosses molécules et aboutissant, pour la plupart de ces molécules, à des substances minéralessimples à très petites molécules :

➢ du gaz carbonique et de l'eau,

➢ des matières minérales : nitrates, phosphates, carbonates de potassium, de calcium, demagnésium, de sodium...

1.2.1.4. L’Humus stable

C’est le résultats final de la décomposition des matières organiques fraîches que l’on appelle« L’HUMIFICATION ».

L’humus est constitué principalement :

➢ des résidus de lignine et de cellulose oxydés,

➢ des matières azotées (protéines, acides aminés,ammoniac) dont une grande partie est d’originemicrobienne,

➢ de sels minéraux

L’humus stable représente la part la plus importante de lamatière organique du sol, entre 90 et 95%. C’est pourquoi on atendance à assimiler le taux d’humus au taux de matièreorganique

1.2.2. Les propriétés de l’humus

1.2.2.1. L’humus est acide

Ceci est du principalement à la présence d’acides organiques. Toutefois, l’apport raisonnable dematière organique n’acidifie pas le sol .

1.2.2.2. L'humus est hydrophile.

Il peut retenir beaucoup plus d'eau que l'argile : jusqu'à 15 fois son poids. Il jouera donc un rôleprimordial dans l'économie de l'eau du sol. Mais toute cette eau ne sera pas disponible pour lesplantes : une grande partie sera énergiquement retenue. C'est ce qui explique que les sols humifères,les sols tourbeux par exemple, peuvent devenir trop secs s'ils sont trop profondément drainés.

Inversement l'humus desséché se réhumecte plus lentement que l'argile seule. Nous verrons bientôtque ce ralentissement ce manque de « mouillabilité », permet de préserver la structure contre ladégradation par les pluies.

1.2.2.3. L'humus est un colloïde électronégatif.

Mais à la différence de l'argile, sa floculation est ralentie par l'épaisse couche d'eau entourant sesmicelles : les ions monovalents K+ et Na+ sont sans action sur lui. Seuls les ions bivalents (deuxcharges +) peuvent le floculer.

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Réalisez un schéma quirécapitule l’évolution des

matières organiques dans lesol


De plus, il faut 4 à 5 fois plus de cations pour saturer l'humus que pour saturer l'argile. L'humusaméliore donc le pouvoir de rétention des cations (ou « pouvoir absorbant ») du sol.

1.2.3. Les matières organiques, base de la fertilité du solCette étude simplifiée des constituants organiques du sol laisse deviner la grande variété de ces

substances et par conséquent leurs rôles multiples dans le sol. Il faudrait en effet se garder den'attribuer de rôle utile qu'à l'humus stable. Les 4 formes de matières organiques que nous avons citées: êtres vivants. matières organiques fraîches. produits transitoires. humus stable. agissent ensemble, àla fois par leur présence, mais aussi par les transformations qu'elles subissent. par leur destructionpermanente.

Leur rôle dans le sol se résume en ces termes : les matières organiques augmentent la fertilité dusol, c'est-à-dire améliorent à la fois ses qualités physiques, chimiques et biologiques.

Ces rôles seront repris en détail dans le livret sur les amendements humifères. Résumons les icibrièvement :

1.2.3.1. Les matières organiques améliorent les qualités physiques du sol.

Elles améliorent la structure des sols trop « légers » dont elles cimentent les particules enagrégats stables, et des sols « lourds » dont elles diminuent l'adhésivité en les rendant plusfriables.

Elles régularisent l'humidité de tous les types de sols:

*0 en favorisant l'évacuation de l'eau en excès des sols argileux

*1 en augmentant la capacité de rétention en eau des sols sableux,

En bref, les matières organiques corrigent les caractères excessifs des sols.

1.2.3.2. Les matières organiques améliorent les qualités chimiques du sol.

Par sa réaction acide, ses propriétés colloïdales, et sa minéralisation continuelle, source d'alimentspour la plante, l'humus agit sur les caractéristiques chimiques du sol et sur la nutrition des plantes.

1.2.3.3. Les matières organiques améliorent les qualités biologiques du sol.

Elles sont le support et l'aliment des êtres vivants du sol. qui participent d'une manière très active àla nutrition des plantes et à l'amélioration des qualités physiques du sol

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2. ETUDE DE LA FRACTION LIQUIDE DU SOL

la pluviométrie est très irrégulière dans le temps, alors que, pendant sa période de végétation, laplante a des besoins continus : le sol joue donc le rôle d'un réservoir pour la plante, il se remplit enpériode pluvieuse et se vide progressivement entre les pluies. Il est donc important de bien voircomment se comporte ce réservoir pour mieux l'utiliser.

2.1.2.1. Infiltration de l'eau dans le soi.Infiltration de l'eau dans le soi.Pendant une pluie, l'eau qui tombe sur le sol s'infiltre, ruisselle ou s'évapore. L'eau d'infiltration est

la seule intéressante pour nous ; sa proportion par rapport à l'eau reçue dépend de nombreux facteurs :

➢ de la pente du terrain qui, lorsqu'elle est marquée, favorise le ruissellement,

➢ du tassement du sol : un sol meuble permet une meilleure infiltration,

➢ du micro-relief de la surface : l'eau ruisselle plus facilement sur un sol aplani (roulé au rouleau lisse par exemple) que sur un sol fraîchement labouré (sauf si il a été, effectué dans le sens de la pente),

➢ de l’humidité du sol c'est dans un sol légèrement humide que l'eau pénètre le mieux ; s'il est trop sec, l'air s'échappe difficilement, et s'il est trop humide, la porosité est déjà occupée par l'eau,

➢ du couvert végétal : l'eau pénètre mieux dans un sol couvert de végétation ; en sol nu, l'eau dégradela structure en surface et le ruissellement augmente,

➢ du régime de la pluie : une pluie trop faible est en grande partie évaporée, une pluie trop violente n'a pas le temps de s'infiltrer. La pluie la plus efficace apporte environ 1 mm/h,

➢ de la température de l'air et du vent qui sont des facteurs d'évaporation.

2.2.2.2. Rétention de l'eau par le sol et perméabilité.Rétention de l'eau par le sol et perméabilité.

Lorsque l’on verse de l’eau sur un échantillon de sol, onremarque que la quantité d’eau recueillie est inférieure à laquantité d’eau apportée : il y a donc rétention de l’eau parle sol ; le reste traverse le sol, sans être retenu : il y apercolation (ou drainage naturel).

Où et comment l’eau est-elle retenue dans le sol ?

2.2.1. Les différentes fractions de l’eau dans le sol

➢ Une partie imprègne les colloïdes, argile et humus : c’est l’eau d’imbibition ou eau de constitution ;

➢ Une autre partie forme un mince film d’eau à la surface des agrégats : c’est l’eau pelliculaire ;

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➢ Une troisième partie enfin occupe les espaces libres les plus fins (microporosité) : c’est l’eau capillaire.

Ces différentes fractions de l’eau de rétention ne peuvent pas être isolées ; il y a des passagescontinus de l’une à l’autre ; leur définition permet cependant de mieux voir où se trouve l’eau dans lesol

MANUEL D'AGRICULrUlIE GÉN@RALE

Temporairement l'eau peut se trouver dans les espaces lacunaires (macroporosité), mais elle n'estpas retenue : c'est l’eau dite libre. Elle continue de s'écouler lorsqu'on s'arrête de verser de l'eau sur laterre. Elle est entraînée vers la profondeur par la pesanteur(on l’appelle également eau de gravité).

Le point de ressuyage correspond au moment où le sol est égoutté, l'eau libre a percolé vers lanappe phréatique. Il ne reste dans le sol que l'eau de rétention.

La Capacité de rétention en eau représente la quantité d’eau retenue par un sol ressuyé

2.2.2. La teneur en eau ou humidité La teneur en eau ou l’humidité est définie comme le rapport de la quantité d'eau contenue à la

quantité de terre sèche. Les quantités sont évaluées en masse ou en volume. Selon le cas, on définitl'humidité massique ou pondérale (HP) ou l'humidité volumique (HV)

Hp = masse d'eau contenue (m) / masse de terre sèche (M)

Hv = volume d'eau contenue (v) / volume apparent de terre sèche (V)

Les humidités sont souvent exprimées en pourcentage :

% Hp = m/M x 100 % Hv = v/V x 100

M/V est la masse volumique apparente, elle est égale à la densité apparente sèche : "da" ;

v/m est la masse volumique de l'eau, elle est égale à 1

d’où la relation : Hv = d x Hp

L'expression pondérale de l’humidité est la plus usuelle, sa détermination est la plus facile àpratiquer. L'expression volumique est cependant plus logique car le système radiculaire d'une planteexploite un volume de sol. En mesurant l’humidité d'un sol avec un humidimètre à neutrons on obtientdirectement l'expression volumique.

Dans l'expression de l’humidité pondérale d'une terre la quantité d'eau est toujours rapportée à laterre sèche ; par contre lorsqu'on exprime l’humidité d'une matière végétale (grain, fourrages etc.) laquantité est rapportée à la matière fraîche.

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Remarque : en agriculture, il est courant d’utiliser la hauteur d’eau (exprimée en mm) comme“mesure” de l’humidité. Le passage de l’humidité pondérale à la hauteur d’eau s’effectue grâce à la

formule suivante :¿

h(mm/cm de sol )=Da x Hp10

2.2.3. Le potentiel matriciel A la même humidité, des matériaux de constitution différente ne présentent pas un comportement

hydrique semblable. Un sable à 10 ou 15 % d’humidité parait humide au toucher alors qu'une tourbesemble très sèche. Des végétaux présents sur cette même tourbe à 30 % d’humidité seraient incapablesd'en extraire l'eau très fortement retenue par le sol. Ceci conduit à introduire une autre notion : lepotentiel matriciel (l'expression doit être préférée à celle de potentiel capillaire où seules les forcescapillaires sont retenues).

Le potentiel matriciel d'un sol est égal en valeur absolue à l’énergie qu'il faut appliquer pour libérerun gramme de solution du sol (eau + les sels dissous).

2.2.3.1. Expression et mesure du potentiel matriciel

La potentiel matriciel est habituellement désigné par (psi). Son expression se déduit de sadéfinition. Si "F" est la rétention du sol, il faut opposer une pression égale à "F" pour extraire ungramme d'eau : "u" étant le volume massique de l'eau, on démontre que le potentiel est égal auproduit F x u. Comme u = 1 cm3/g, le potentiel matriciel s'exprime comme une pression, en g/cm², enbar ou en atmosphère.

Par analogie avec le pH, le potentiel matriciel pouvant prendre des valeurs élevées, il est commoded'en retenir l'expression logarithmique désignée comme le "pF" du sol.

pF = log (g/cm²)

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Un sol exerçant une force de rétention de 1 000 g/cm² a un pF égal à 3 (pF = log 1 000 = 3). Lasuccion maximale exercée par les racines est voisine de 16 Kg/cm² (16 000 g/cm²) . Elles ne peuventdonc extraire l'eau d'un sol dont le pF est supérieur à 4,2.

2.2.3.2. Relation pF - humidité

Il n'existe pas de relation générale entre le pF etl’humidité du sol ; on ne peut obtenir qu'une relationexpérimentale. Les courbes tracées dépendent de laconstitution des sols, elles présentent cependant desanalogies de forme :

Les courbes diffèrent selon qu'elles sont établies ensoumettant le sol à un dessèchement ou une humectationprogressive. A une même valeur du pF correspond desvaleurs différentes de l’humidité selon le sens del’évolution : l’humidité est plus faible lors de laréhumectation que lors du dessèchement. A une mêmehumidité correspond donc aussi deux valeurs du pF :une terre qui se dessèche retient plus fortement son eau qu'une terre qui s'humidifie.

2.2.3.3. Les caractéristiques hydriques

Une caractéristique hydriques est une humidité particulière correspondant à un état hydrique défini.Les principales caractéristiques hydriques sont :

➢ L’humidité au point de ressuyage

Lorsqu'elle est déterminée au champ, elle est notée comme la capacité au champ : Hcc. Lesmesures au champ présentent quelques difficultés de réalisation : saturation complète initiale,caractérisation précise de la fin du ressuyage, etc. ... Pour ces raisons on préfère opérer au laboratoire.La détermination est pratiquée sur des échantillons d'assez faible volume dont la structure a étéremaniée. On détermine alors la capacité de rétention "Hcr" ; la valeur diffère légèrement de celleobtenue au champ, dans la pratique on les confond souvent.

On peut approcher sa valeur à l’aide de la formule suivante :

Hcr = 0,59 x % A + 0,16 x Lf + 5,47

La formule précédente indique que les limons fins jouent un certain au rôle dans la rétention del'eau.

➢ L'humidité équivalente

L'expérience montre que l'humidité à la capacité de rétention Hcr ne correspond pas à une valeurfixe du pF ; selon les sols, le pF varie de 2,6 à 2,8.

Comme il est plus facile de placer un sol à un pF donné et d'en mesurer ensuite l'humidité qued'effectuer l'inverse, on introduit une autre caractéristique hydrique : l'humidité équivalente "He"(équivalente à la capacité de rétention). Par définition l'humidité équivalente est l'humidité d'un sol encours de dessèchement à pF = 3.

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➢ Le point de flétrissement permanent

En deçà d'une certaine humidité, les racines sont incapables d'extraire l'eau du sol. Les plantes perdent leur turgescence, flétrissent et meurent. La succion que développent les racines ne peut dépasser une valeur maximale de 15 à 16 atmosphères ; il existe de petites différences entre les différentes espèces végétales. On définit le point de flétrissement permanent "Hpf" d'un sol comme son humidité à pF = 4,2 (soit une succion de 16 000 g.cm²). La valeur du point de flétrissement permanent augmente avec la teneur en argile.

➢ L'humidité utile

L'humidité utile "H.U." est définie à partir des caractéristiques hydriques précédentes par ladifférence

H.U. = Hcr - Hpf

Elle est parfois aussi désignée comme la capacité utile. L'humidité utile est déterminée, comme lescaractéristiques utilisées pour la définir, par la teneur de certaines fractions granulométriques enparticulier la teneur en argile :

DENSITES APPARENTES ET HUMIDITES CARACTERISTIQUES

Classe detexture

HP à la Capacité auChamp

Hcc

HP au Point deFlétrissement

Hpf

Humidité Utile

HU

DensitéApparente

Da

Réserve Utile(mm/cm)

RU

S 8 3 5 1,35 0,67SL 12 5 7 1,40 0,98SA 19 10 9 1,50 1,35LS 19 9 10 1,45 1,45

LSA 24 12 12 1,45 1,74LAS 24 12 12 1,45 1,74

L 17 à 23 8 à 10 9 à 13 1,45 à 1,35 1,3 à 1,75LA 27 13 14 1,40 1,96AS 33 22 11 1,55 1,70*

A 37 25 12 1,45 1,74*

AL 32 19 13 1,40 1,82*

* Valeurs surestimées par la méthode de mesureService de cartographie des Sols de l’Aisne.

2.2.3.4. Le sol réservoir

On peut représenter les différentes fractions de l’eau dans le sol et les humidités caractéristiques surle schéma suivant

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2.2.4. La circulation de l’eau dans le sol

Sous l'effet des apports extérieurs comme les pluies ou les arrosages, de la demande climatique oude l'absorption par les plantes, l'eau du sol est l'objet de transferts. Lorsqu'entre deux endroits d'unprofil existe une différence d'humidité, un déplacement d'eau se produit également. L'alimentationhydrique des végétaux est à la fois tributaire et à l'origine des transferts.

La circulation de l'eau est un phénomène complexe car l'espace poral emprunté est très sinueux. Ilest constitué de pores de formes et de tailles différentes plus ou moins connectés entre eux.

Le type de circulation dépend aussi le l'état hydrique. Lorsque le sol est proche de la saturation etreçoit de l'eau, il se comporte comme une "canalisation". Par contre, sacs apport d'eau et à plus faiblehumidité, il exerce à la fois le rôle de fournisseur et de transporteur il assure le transfert de l'eau qu'ilfournit lui-même.

Les déplacements d'eau se différencient à partir de plusieurs critères

➢ l'état de l'eau : vapeur ou liquide ;

➢ la direction de le circulation ;

➢ l'état hydrique du sel lors du déplacement.

Dans les sols l'eau se déplace à l'état de vapeur lorsqu'il existe une différence de tension entre deuxpoints. La différence de tension résulte le plus souvent d'une différence de température. L’importancedu déplacement de l'eau à l'état de vapeur est très limitée.

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L'eau circule surtout à l'état liquide, Sa circulation s'opère selon toutes les directions : verticaledescendante, verticale ascendants ou latérale. Pour certains mouvements (infiltration, ascensioncapillaires) la direction est très caractéristique, mais dans la majorité des cas, l'état hydrique lors dumouvement l'est davantage.

2.2.4.1. Distinction et définition des différents mouvements

Ruissellement

Infiltration

Diffusion capillaire

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Evapotranspiration

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3. ETUDE DE LA FRACTION GAZEUSE DU SOL : L’AÉRATION DU SOL OU LE

COMPORTEMENT DE L’ATMOSPHÈRE DU SOL

3.1.3.1. L’air du sol : son volume et sa compositionL’air du sol : son volume et sa composition

3.1.1. L’air occupe tous les vides que n’occupe pas l’eau.Lorsqu’un sol gorgé d’eau se ressui, l’air envahit les espaces lacunaires laissés par l’eau de gravité.

Au point de ressuyage, il occupe donc la « macroporosité » du sol. Par la suite, lorsque se videraprogressivement la réserve utilisable en eau du sol, l’air envahira également une partie de la« microporosité ».

La quantité d’air contenu dans le sol dépend donc :

➢ de la texture, qui influe surtout sur la microporosité ;

➢ de la structure, dont dépend surtout la macroporosité ;

➢ de l’humidité du sol, celle-ci dépendant à la fois de la texture et de la structure.

Améliorer l’aération du sol reviendra donc, pour l’agriculteur, à lutter contre l’excès d’eau et àaméliorer la structure : le drainage, le travail du sol, les amendements calciques et humifères seront lesmoyens d’y parvenir.

3.1.2. L’air du sol a une composition moins stable que l’airatmosphérique.

Leur composition comparée, qu’illustre le tableau suivant :

Air atmosphérique Air du sol

Oxygène 21% de 10 à 20%

Azote 78% de 78,5 à 80%

Dioxyde de carbone 0,03% de 0,2 à 3,5%

Vapeur d’eau variable à saturation

révèle une teneur semblable en azote, mais d’assez grandes différences en oxygène et en Dioxydede carbone.

Voyons maintenant les causes de ces variations.

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3.2.3.2. La composition de l’air du sol varie, mais l’air se renouvelleLa composition de l’air du sol varie, mais l’air se renouvelle

3.2.1. L’activité biologique est la cause des variations de l’air dusol

La respiration des racines et le métabolisme des micro-organismes aérobies et de la faune du solconsomment de l’oxygène et rejettent du CO2.

La quantité moyenne de CO2 produite par an serait de 3 à 5 g/jour et par m² de sol soit 12 à 18tonnes par hectare et par an. Les 2/3 sont dus à l’activité microbienne, l’autre tiers à celle des racinesdes végétaux.

Notons toutefois que la production de CO2 est variable selon la saison, et selon les deuxcomposantes essentielles que sont la température et l’humidité. A titre d’exemple, le tableau suivantmontre les différences de teneur en CO2 de l’air d’un sol en fonction des dates de mesure et du couvertvégétal en place:

teneur en CO2 de l’air du sol en %

Traitement 15 mai 25 mai 10 juin 7 juil. 27 juil.

Jachère non fumée 0,10 0,07 0,08 0,08 0,09

jachère fumée 0,22 0,32 0,17 0,36 0,35

blé 0,61 0,32 0,35 0,48 0,30

La teneur de l’air du sol en CO2 dépend également de l’importance des apports organiques, de lanature du sol et de sa profondeur.

3.2.2. L’air des sols à bonne structure se renouvelle trèsrapidement par le phénomène de diffusion

Bien que produit abondamment, le CO2 s’accumile peu dans le sol. il s’évacue et est remplacécontinuellement par de l’air frais venant de l’atmosphère. La cause de ce remplacement est lephénomène de diffusion qui tend à mélanger deux gaz de composition différente lorsqu’ils sont mis encontact. La diffusion sera donc d’autant plus rapide et l’aération d’autant plus efficace, que la porositésera plus grande.

3.3.3.3. Le manque d’oxygène et l’excès de COLe manque d’oxygène et l’excès de CO2 2 du sol sont nuisibles etdu sol sont nuisibles etdécelables.décelables.

Une teneur en CO2 de l’air du sol nettement plus élevée que celle de l’air atmosphérique n’est pasnuisible, au contraire : l’acide carbonique joue un rôle capital en dissolvant lentement les minérauxinsolubles : calcaires, phosphates, oligo-éléments.

Cependant, au delà d’une certaine proportion (2 à 5%) variable selon les plantes, il devient toxique.

Plus grave est le manque d’oxygène, dû à un excès d’eau ou au tassement excessif des sols enpériode humide dont voici quelques conséquences :

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➢ Asphyxie des racines, se manifeste par une chlorose ;

➢ Dépérissement des légumineuses, faute de bactéries aérobies ;

➢ Développement de bactéries anaérobies dont les fermentations produisent des substances toxiques. Le symptôme de ces fermentations est l’apparition, dans le profil, de taches gris-bleu appelées « taches de gley » : cette couleur est celle de l’oxyde ferreux (FeO) qui s’est formé par réduction (perte d’oxygène) de l’oxyde ferrique ((Fe2O3) de couleur rouille ;

Sensibilité accrue des plantes au parasitisme. Privée d’oxygène, la plante voit son métabolismemodifié, devenant incapable de sécréter les substances de défense contre les maladies cryptogamiqueset les ravageurs. Cette incapacité est accrue par le manque d’apport organique au sol, qui est souvent lacause de sa baisse de porosité.

4. LA TEMPÉRATURE DU SOL ET SON ÉVOLUTION

4.1.4.1. Le soleil : source principale de la chaleur du solLe soleil : source principale de la chaleur du sol

4.1.1. L’absorption de la chaleur solaire par le sol dépend de sonexposition et de ses caractéristiques physiques

Les rayons solaires sont la principale source de chaleur du sol. Mais l’atmosphère qu’ils traversent enretient plus de la moitié.

La chaleur reçue dépend :

➢ De l’inclinaison du sol, liée à la latitude, à l’heure du jour et à la topographie ;

➢ De sa couleur : albédo ; les sols de couleur foncée (riches en humus) sont plus facilementchauds, contrairement aux sols de couleur claire (sols calcaires) ;

➢ De son humidité : l’eau possède une chaleur spécifique élevée et demande donc beacoup dechaleur pour se réchauffer (pour élever de 1°C 1 g d’eau, il faut 5 fois plus de chaleur que pourélevée de 1°C 1 g de sable) ;

➢ De la présence d’un couvert, qui limite son réchauffement et son refroidissement (la neige parexemple, limite beaucoup le refroidissement des sols, ce qui explique la résistance importantedes plantes en hiver et en sa présence).

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Chaleur spécifique rapportée à

l’unité de poids l’unité de volume

Eau 1 1

Sable 0,19 0,51

Argile 0,23 0,55

Calcaire 0,21 0,55

Humus 0,47 0,58

4.1.2. La combustion des matières organiques est une sourceannexe de chaleur

Le dégagement de chaleur produit par la dégradation des matières organiques est largement misà profit en culture maraîchère et horticole. Son action reste cependant limitée.

Les matières organiques agissent surtout sur la température en améliorant la structure et sastabilité, donc en favorisant l’élimination de l’excès d’eau, qui ralenti le réchauffement des sols.

➢ Il existe des « sols chauds » et des sols « froids »

Les sols froids sont les sols humides, se ressuyant lentement faute d’une bonne perméabilité. Unecouleur claire et une mauvaise exposition peuvent encore ralentir leur réchauffement au printemps(critère important à prendre en compte pour la culture de maïs par exemple)

Les sols chauds sont les sols perméables, rapidement ressuyés. Une exposition perpendiculaire auxrayons solaires, et une couleur foncée due à l’abondance de l’humus, augmente encore cette tendance.

4.2.4.2. La température du sol varie, mais la profondeur atténue cesLa température du sol varie, mais la profondeur atténue cesvariationsvariations

Les oscillations diurnes sont de faible amplitude, mais dépendent de la limpidité de l’air : la perte dechaleur par rayonnement est d’autant plus forte, la nuit, que le ciel est plus clair (les gelées deprintemps se rencontrent les nuits très claires). La couverture du sol par la végétation ou un mulchatténue cette perte calorifique.

Les oscillations saisonnières ont une amplitude d’autant plus marquée que le climat est pluscontinental. Ces oscillations varient avec la profondeur comme l’indique le schéma suivant

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les constituants des sols · les constituants des sols qu'il y ait 1 à 2 % de calcaire total...

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