Découvrez les Secrets des Couches du Sol : Composition, Types et Caractéristiques Essentielles

Dans le domaine de l’agronomie, de la géologie ou encore de l’environnement, les sols jouent un rôle primordial. Comprendre leurs propriétés, ainsi que les particules qui les composent, est essentiel pour optimiser leur utilisation et préserver notre environnement. Le sol a une grande importance sur la croissance et la santé des végétaux cultivés. Les caractéristiques du sol comme sa texture, son pH et sa teneur en matière organique auront un effet direct sur le développement des plantes cultivées.

Les Différentes Particules Constitutives du Sol

Le sol est constitué de diverses particules solides, telles que :

Le sable : Il s’agit des éléments minéraux les plus grossiers présents dans le sol, généralement issus de la désagrégation de roches granitiques ou basaltiques. Leur taille varie de 0,05 à 2 mm.
Le limon : Ces particules fines sont issues de la désagrégation de roches calcaires ou argileuses. Leur taille se situe entre 0,002 et 0,05 mm.
L’argile : Il s’agit des plus petites particules minérales du sol, dont la taille est inférieure à 0,002 mm. Elles ont une grande capacité à retenir l’eau et les nutriments, ce qui confère aux sols argileux une fertilité élevée.

La Texture Granulométrique du Sol

La texture granulométrique d’un sol est déterminée par la proportion de chacune des particules précédemment mentionnées. Elle influence grandement les propriétés physiques et chimiques du sol, telles que la capacité à retenir l’eau ou les nutriments. Pour caractériser la texture d’un sol, on utilise généralement la méthode de la pipette, qui permet de séparer les différentes fractions granulométriques en fonction de leur taille.

Analyse Granulométrique : la Méthode de la Pipette

Cette méthode consiste à prélever un échantillon de sol puis à le mettre en suspension dans l’eau. Les particules se déposent ensuite au fond du récipient selon leur vitesse de sédimentation, qui dépend de leur taille :

Les particules grossières (sable) se déposent rapidement.
Les particules plus fines (limon) mettent plus de temps à se déposer.
Enfin, les particules les plus fines (argile) restent longtemps en suspension.

Après une durée prédéterminée, on récupère l’eau surnageante contenant les particules les plus fines, puis on mesure sa turbidité. La concentration en particules fines peut ainsi être déterminée. Cette opération est répétée plusieurs fois pour obtenir la distribution granulométrique complète de l’échantillon.

Les Horizons du Sol

Un sol est généralement constitué de plusieurs horizons, qui sont des couches superposées présentant des caractéristiques distinctes :

L’horizon O, également appelé humus, est riche en matière organique et particules fines. Il est issu de la décomposition des végétaux et des animaux morts.
L’horizon A contient moins de matière organique que l’horizon O, mais il est toujours riche en nutriments (azote, phosphore, potassium) et en argile. C’est la principale couche arable dans laquelle les plantes puisent leurs ressources.
L’horizon B est formé par l’accumulation d’argile, de fer et d’aluminium provenant des horizons supérieurs. Il est plus dense et moins fertile que l’horizon A.
L’horizon C est constitué de la roche mère altérée, sur laquelle s’est développé le sol. Il contient peu de matières organiques ou minérales assimilables par les plantes.
L’horizon E est aussi appelé horizon éluvial ou lessivé. Drainé par les infiltrations d’eau, l’argile, les minéraux et les matières organiques composant cette couche s’en échappent et la rendent pauvre de ces éléments. Le sable et les particules de quartz du limon restent. Son appauvrissement en fer lui donne souvent une couleur plus claire que les horizons voisins (parfois presque blanche).

Un sol est organisé en horizons au-dessus d'une roche-mère. Il se forme suite à l'altération de la roche-mère par l'action conjointe des agents érosifs et des êtres vivants de la biosphère.

Modifier la Texture du Sol

Pour améliorer la qualité d’un sol, il est parfois nécessaire de modifier sa texture. Dans le cas d’un sol trop argileux, on peut apporter du sable pour améliorer le drainage et faciliter l’aération. À l’inverse, un sol trop sableux peut être enrichi en argile pour augmenter sa capacité à retenir l’eau et les nutriments. L'incorporation de sable dans un sol argileux le réchauffe.

La Structure du Sol

La structure du sol est déterminée par la manière dont les particules sont agencées entre elles. Elle est particulièrement importante pour les plantes, car elle influence la circulation de l’eau, de l’air et des racines dans le sol. On distingue plusieurs types de structure :

La structure prismatique ou columnaire se caractérise par des agrégats verticaux séparés par des fentes verticales ou horizontales. Elle est fréquente dans les sols argileux compacts.
La structure en blocs correspond à des agrégats cubiques ou polyédriques séparés par des fentes peu visibles. Elle est typique des sols riches en matière organique et en argile.
La structure granulaire présente des agrégats arrondis et poreux d’environ 1 à 10 mm de diamètre. Elle est favorable à l’aération et au drainage du sol, ainsi qu’à la croissance des racines. Les sols présentant cette structure sont souvent très fertiles.

La Composition d'un Sol

Le sol abrite de nombreux êtres vivants (petits animaux, champignons, bactéries, etc.). Ces êtres vivants trouvent dans le sol de l'air et de l'eau. La composition du sol varie selon certains critères. Le sol est constitué d'environ 50% de matière solide et 50% de pores. La matière solide est constituée de particules minérales de catégories différentes et de matière organique. Les grands pores sont remplis d'air ou d'eau selon le niveau d'humidité du sol, sa structure et son mode de travail. Dans l'idéal, les pores sont remplis pour moitié d'eau et pour moitié d'air.

La matière organique du sol est aussi un indicateur clair sur les caractéristiques du sol. Elle se compose à 60% de carbone (C) et provient des résidus végétaux décomposés par les micro-organismes. Cette matière organique peut avoir une importance considérable sur les propriétés du sol et son influence est presque toujours positive d'un point de vue agronomique.

Les particules d'argile et d'humus sont les plus petits constituants du sol. Leur diamètre moyen est plus petit que 0,0002mm (1000 fois plus petit qu'un grain de sable) et sont appelées "colloïdes". La surface des particules d'argile a une charge électrique négative. Cela signifie que les nutriments chargés positivement tels que les ions de potassium, calcium et magnésium peuvent se lier aux particules d'argile.

Le Rôle des Micro-organismes dans le Sol

En effet, c’est grâce à la présence d’une multitude de micro-organismes du sol que les plantes, les arbres, etc. peuvent se développer. Sans les organismes souterrains qui décomposent la matière organique, il n’y aurait pas d’éléments nutritifs, accessibles aux végétaux. Un seul gramme de terre peut en effet contenir jusqu’à un milliard de micro-organismes, pour un nombre d’espèces différentes variant de cent mille à un million. Ces micro-organismes peuvent être des bactéries, des virus, des protozoaires, des algues microscopiques, des champignons microscopiques, etc. Ils constituent le microbiote du sol.

La présence et la diversité de micro-organismes sont également très abondantes dans l’entourage immédiat des racines des végétaux : fougères, herbes, etc.Puis, plus on descend dans les couches inférieures du sol, plus celui-ci s’appauvrit en humus. La quantité et la diversité de ces micro-organismes diminuent également. La matière organique considérée comme essentielle à leur survie, devient rare.

L’humus est la matière organique produite par tout un écosystème de créatures microscopiques très actives dans la couche supérieure du sol. Ces créatures décomposent la matière organique issue des déchets végétaux (feuille, écorce, bois, pollen, etc.) et animaux. Ce processus s’appelle l’humification. L’humus est cette terre brune noirâtre que l’on retrouve dans les sols.

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Le rôle de ces organismes vivants du sol est indispensable à toutes les fonctions clés du sol comme :

Le maintien de l’état structurel du sol par la production de molécules organiques permettant la cohésion du sol.
L’humification du sol.
La dégradation et le filtrage des polluants.
La purification des eaux.
La minéralisation des matières organiques qui pourront être assimilés par la végétation.
Le stockage plus important de l’eau grâce à l’accumulation d’humus.
La production d’antibiotiques qui limitent la prolifération de bactéries pathogènes.
La production d’une grande variété d’enzymes.

Une bonne humification du sol permet de mieux retenir l’eau, ce qui assure une meilleure survie des micro-organismes et une meilleure hydratation des végétaux. Ces micro-organismes se servent de la mince pellicule d’eau entourant les particules du sol pour survivre. Un dessèchement du sol ralentit leur activité.

Les micro-organismes sont aussi particulièrement actifs, partout où il y a conjonction de deux environnements différents : sol↔air, sol↔végétaux, etc. Le sol échange avec l’air ambiant. En effet, les micro-organismes du sol interviennent directement dans le cycle de l’azote, mais aussi dans celui du carbone, que l’on retrouve dans l’air sous forme de dioxyde de carbone (CO₂).

Bien que la litière représente la couche du sol la plus abondante en micro-organismes en raison de son interface avec le milieu extérieur, ces micro-organismes sont également particulièrement nombreux aux abords des racines, dont la zone est appelé rhizosphère. La rhizosphère permet ainsi de fournir à la plante les nutriments dont elle a besoin, de réguler sa croissance racinaire et de la protéger des parasites et nématodes. En retour, la plante nourrit ces micro-organismes en leur transférant de la matière organique. Une véritable coopération s’installe alors entre ces micro-organismes et ces végétaux qui vont couvrir un large éventail d’interactions. On parle aussi de symbiose. C’est un échange gagnant-gagnant.

Types de Sols

Un sol arable travaillé contient souvent un mélange de particules de tailles différentes. Quand les graviers et sables dominent, les sols sont perméables, secs et relativement peu fertiles. Les sols limoneux sont souvent froids et l'eau qu'ils contiennent peut facilement remonter par capillarité.

Il existe несколько типов de sols:

Les sols sableux sont souvent secs, pauvres en substances nutritives et très drainants. Ils sont peu (ou pas du tout) aptes à transporter l'eau jusqu'aux couches profondes par capillarités.
Les sols limoneux peuvent être sujet à une croûte de battance très sévère. La croûte est si dure qu'elle est difficile à détruire. Ils ont une bonne capacité à transporter de l'eau par action capillaire depuis les couches profondes, mais la diffusion est lente et donc les exigences en eau des végétaux ne sont pas couvertes.
Les argiles lourdes ont une grande capacité de rétention d'eau, mais la plus grande partie de cette eau est étroitement liée et n'est pas disponible par les végétaux. La teneur en humus est souvent supérieure à celles des autres sols minéraux.

La Structure du Sol et son Amélioration

La structure du sol correspond à la configuration physique du sol. Dans un sol sableux, les particules de sable ne se maintiennent pas entre-elles et ne forment donc pas d'agrégat. A l'inverse des particules d'argiles qui elles, forment immédiatement des agrégats. Un sol sableux comme celui-ci (voir photo) est un bon exemple de structure à grains simples. Les grains de sable sont relativement gros et adhérent souvent peu les uns aux autres.

Un sol argileux tient ensemble et forme souvent une structure agrégée. La structure agrégée est le résultat d'un éventail de processus dans le sol, qui sous forme combinée, agrège. La liaison des particules d'argile en agrégats améliore en grande partie les propriétés du sol. L'un des avantages les plus importants est la simplification du travail du sol. Le flux d'air est également amélioré, ce qui aide le transport de l'oxygène et du dioxyde de carbone jusqu'aux racines. La structure agrégée améliore également la perméabilité du sol et sa rétention de l'eau. Une bonne structure du sol augmente la productivité de l'argile puisque toutes les fonctions essentielles du végétal et de son système racinaire sont assurées.

Le labour affecte également cette structure en le dérangeant à une certaine profondeur et en mélangeant les résidus de récolte. Le gel ou le froid durant l'hiver et la chaleur en été ont le même effet sur le sol, le manque d'eau. Les deux processus sèchent le sol et quand le manque d'eau est là, les particules d'argile se collent les unes aux autres.

Les vers de terre ingèrent les résidus végétaux et les mélangent au sol quand ils creusent leurs galeries dans le profil du sol. Leurs déjections servent d'adhésifs entre les particules du sol et augmentent la stabilité des agrégats. Les végétaux assèchent les sols par leur prélèvement d'eau de la même façon que le gel et la chaleur. L'assèchement du sol oblige les particules à se rapprocher entre elles et renforce les agrégats. Les racines des végétaux augmentent aussi le volume de matière organique dans le sol et laissent derrière elles des canaux.

Le fumier, cultures intermédiaires, résidus de récoltes,... fournissent de la matière organique au sol. A court terme, cela augmente l'activité biologique et favorise l'épanouissement de micro-organismes du sol. A long terme, cela augmente la teneur en matière organique ce qui améliore la stabilité des agrégats.

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Les Différentes Couches du Sol : Composition et Caractéristiques