Définition d’un sol

Le sol joue un rôle déterminant dans l’environnement : production des aliments ; régulation du

cycle et de la qualité de l’eau ; accumulation du carbone et limitation de l’effet de serre ;

recyclage des matières organiques ; entretien de la biodiversité ; etc. (INRA, 2009). Il provient de

la décomposition et de l’altération des roches par l’action combinée de facteurs climatiques

(température, précipitations, etc.) et de l’activité biologique (végétaux, animaux,

microorganismes). Il est de ce fait, composé d’une fraction minérale et d’une fraction organique.

Cette pellicule d’altération recouvrant une roche (de quelques centimètres à quelques mètres),

s’épaissit et se modifie au cours du temps. Ainsi, des couches superposées plus ou moins

distinctes et différentes selon la texture

22

, la structure

23

et la composition chimique, se forment.

Ces différentes strates correspondent aux horizons et leur superposition constitue le profil du sol.

Les principaux paramètres utilisés pour la caractérisation des sols ainsi que leur pertinence sont

reportés Tableau 11.

22

Répartition granulométri que des constituants du sol : proportion entre les argiles, les limons, et

les sables. Ne sont considérées que les particules minérales (exclusion de la matière organique et

des carbonates) inférieures à 2 mm. La textu re apporte des informations utiles à la gestion de l'eau

et de la fertilisation.

23

Mode d’assemblage des particules composant le sol. La structure peut évoluer au cours des

processus d’altération et elle conditionne la porosité qui est un facteur important de la perméabilité.

74

Tableau 11 : Principaux paramètres de caractérisation des sols et pertinence (Baize, 2000)

Paramètres Définition Intérêt du paramètre

Humidité résiduelle HR ^{Perte de poids après séchage à 105°C exprimée par rapport à}

la terre fine séchée à l’air.

- Permet d’exprimer les résultats granulométriques par

rapport à la terre fine séchée à l’air ;

- Permet d’exprimer toutes les concentrations par rapport à la

matière sèche (% MS, g.kg MS

-1

).

Carbone organique C

org

Carbone engagé dans les molécules des MO, toutes

dimensions confondues. Dans le cas où l’échantillon de sol ne

contient aucun carbonate, le C

org

correspond au carbone total

(C

T

). Dans le cas contraire : C

T

= C

org

+ C

min

. La teneur en C

org

en surface n’est pas stable dans le temps

- Quantifie la teneur en MO ;

- Rôle majeur :

• Dans l’adsorption et la rétention (eau, cations

échangeables, P, N, EMs, etc.),

• Sur la stabilité structurale des horizons de surface,

• Biologique,

• Dans le cycle planétaire du carbone.

Azote total N

T

Ensemble des formes minérales et organiques azotées

présentes dans l’échantillon de sol.

- Permet principalement de calculer le rapport C/N ;

- Information sur l’activité biologique.

- C/N Rapport entre le carbone organique et l’azote total.

- Permet de caractériser globalement les MO présentes dans

le sol ;

- Indicateur de l’activité biologique du sol ;

- Indicateur du potentiel de minéralisation ;

- Indicateur du plus ou moins bon fonctionnement du sol :

• Plus le rapport C/N est élevé (> 12), plus l’activité

biologique est réduite et la minéralisation rencontre des

difficultés

• Un rapport C/N < 10 est signe d’un sol travaillant

beaucoup

Granulométrie

(argiles, limons, sables) ^-

Répartition pondérale des particules minérales < 2 mm selon

des classes de grosseurs. Par exemple : Argile, Limons fins,

Limons grossiers, Sables fins et Sables grossiers.

- La composition granulométrique est le paramètre le plus

fortement corrélé avec les autres données analytiques. Elle

conditionne directement et très étroitement le comportement

et le fonctionnement d’un horizon.

- Permet de déterminer la texture du sol.

Potentiel hydrogène

pH

eau

Ions H

3

O

+

en solution. La mesure est effectuée sur une

solution sol/EUP.

- Rend compte de l’acidité actuelle due aux ions H

3

O

+

dissociés dans le liquide surnageant.

pH

KCl

La mesure est effectuée sur une solution sol/KCl. Les ions K

+

prennent la place des ions H

3

O

+

au niveau du complexe

adsorbant.

- Rend compte de l’acidité potentielle : tous les ions H

3

O

+

75

Paramètres Définition Intérêt du paramètre

C

o

m

p

le

x

e

a

d

s

o

rb

a

n

t

Capacité d’échange

cationique effective ^CEC

^eff

Somme des cations fixés sur le complexe adsorbant (ou

complexe argilo-humique) de l’échantillon de sol dans les

conditions naturelles. La CEC

eff

est due aux minéraux

phylliteux

24

et à la MO qui présentent des propriétés

colloïdales et des charges négatives capables de retenir les

cations provenant de la solution du sol.

- Donne une indication sur la fertilité potentielle des sols ;

- Donne une indication sur le pouvoir tampon du sol ;

- Donne une idée globale de la nature des minéraux argileux.

Taux de saturation S/CEC

eff

Rapport entre la somme des 4 cations alcalins et

alcalino-terreux (S = ∑ Ca

2+

, Mg

2+

, Na

+

, K

+

) et la CEC

eff

.

- Indicateur pédologique et agronomique de la richesse

« chimique » du milieu, laquelle détermine l’activité

biologique, la qualité de la structure, les réserves en

éléments fertilisants, etc.

Taux d’acidité d’échange TAE ^{Rapport entre la somme des ions Al}

³⁺

^{et H}

⁺

^{(acidité d’échange)}

et la CEC

eff

.

- Permet de calculer un taux de « désaturation » ;

- Vision de l’état réel du complexe d’échange.

Fer « libre » Fe

libre

Le Fe, très présent dans l’écorce terrestre, est facilement

mobilisable suite à des cycles d’oxydo-réduction. Dès la phase

d’observation sur le terrain, il est possible d’obtenir des

indications sur l’abondance et l’état de cet élément en raison

de ses composés fortement teintés qui colorent les sols.

Le Fe

libre

correspond au Fe qui n’est pas intégré au réseau

cristallin d’un silicate

25

: il est dit « mobilisable ».

- Permet de calculer le rapport Fe/argile qui donne une

indication sur le lessivage ou non du solum.

Aluminium « libre » Al

libre

L’Al

libre

rassemble toutes les formes d’Al qui ne sont ni des

oxydes bien cristallisés, ni l’aluminium des silicates.

Les formes échangeables (Al

3+

et ions hydroxy-alumineux)

sont souvent bien représentées et jouent alors un rôle majeur :

- Responsables de l’acidité de la solution du sol ;

- Fonction de cation de liaison entre minéraux argileux et MO.

- Fourni une information utile quant à l’existence d’une forte

altération au sein d’un horizon ;

- Permet de quantifier une accumulation de complexes

organo-alumineux ;

- Peut être comparé à la teneur en argile de l’échantillon ;

- Peut être comparé à la CEC lorsque pH

eau

< 5,5.

24

Minérau x argileu x.

25

Sel combinant la silice (SiO2) à d'autres o xydes métalliques. Il constitue une importante famille de minéraux. Les silicates constituent 97% du poids

de la croûte terrestre et p lus de 90% du poids de la lithosphère.

76

La composition minérale et organique des horizons diffère non seulement avec leur profondeur

mais aussi avec le climat, le type de sol rencontré

26

et son mode d’occupation (forêt, cultures,

prairie, etc.). Les minéraux constituent environ 90 à 99 % de la masse du sol à l’exception des

sols très organiques comme les tourbes, et leur nature dépend de la roche sur laquelle le sol

s’est formé. Les sols contiennent en moyenne 2 à 8% de MO. L’abondance du carbone et de

l’azote, apportés via la MO dont ils sont les 2 principaux constituants avec toutefois une

prédominance du carbone, est liée à la présence et à l’activité des organismes vivants. 90% de

l’azote est sous forme organique. La teneur moyenne de la couche de surface des sols cultivés

est de l’ordre de 0,06 à 0,3% (Stevenson, 1982). Cet azote organique (N

org

) est présent au niveau

des tissus végétaux, des corps microbiens et des molécules organiques non humiques (peptides,

protéines, etc.) et humiques (AF, AH et humines). La quantité de carbone organique (C

org

) dans

les sols peut varier très largement. Brady et Weil (2002) estiment que ses teneurs oscillent entre

0,06 à 57 gC.100g

-1

sur les 15 premiers centimètres selon le type de sol. La teneur en matière

organique totale des sols (MOS) peut être exprimée à partir de la teneur en C

org

, car il en est

l’élément majoritaire (Équation 15 et Équation 16). Le coefficient de 1,724 de Van Bemmelen

pour les sols cultivés est basé sur l’hypothèse d’une MOS contenant principalement des AH

composés à 58% de carbone (100/58 = 1,724) (Walkley et Black, 1934).

Équation 15 : MOS=C_org×1,724 pour les sols cultivés

Équation 16 : MOS=C_org×2 pour les sols à végétation permanente

MOS : Teneur en MO (g.kg

-1

ou g.100g

-1

)

C

org

: Teneur en carbone organique (g.kg

-1

ou g.100g

-1

)

Dans le document Etude du potentiel de valorisation énergétique ou matière de composés organiques extraits de lixiviats de déchets ménagers (Page 104-107)