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La qualité des sols : enjeux et évaluation (session octobre 2012)
Claudy Jolivet
To cite this version:
Claudy Jolivet. La qualité des sols : enjeux et évaluation (session octobre 2012). Master. DAA : Diplôme d’Agronomie Approfondie, 2012, 94 p. �hal-02802857�
Claudy Jolivet
Unité InfoSol INRA Orléans
claudy.jolivet@orleans.inra.fr
La qualité des
sols : enjeux et
évaluation
Isara Lyon, 15 oct. 2012
Plan
Comment définir la qualité d’un sol ?
Les services rendus par les sols
La diversité des sols
Les programmes d’acquisition de données sur les sols
L’état des sols de France
L’état de la fertilité chimique des sols
L’état de la biodiversité dans les sols
Les sols et le changement climatique
Les pertes en sol
La contamination des sols
Le tassement des sols
Qu’est ce que la qualité d’un sol ?
Mais la qualité en soi n’existe pas
Elle se définit par rapport à des services rendus et
à leur durabilité
C’est sa capacité à fonctionner
(caractère vivant et dynamique du sol),
à remplir un certain nombre de fonctions
=> à rendre des services
Les principales fonctions des sols
Source : A. Richer de Forges (CA 45)
Production d’aliments et de biomasse
Source : Infosol (INRA Orléans)
Habitat et patrimoine génétique
Source : J. Moulin (CA 36) Source : Infosol (INRA Orléans)
Environnement physique et culturel
pour l’homme
Source : C. Schvartz (ISAL) Stockage, filtration
Transformation des mat.org, régulation des
flux hydriques
(minéraux, matière organique, eau, énergie, substances chimiques, gaz)
Source : A. Richer de Forges (CA 45)
Source de matières premières
Le sol et la production végétale
Le sol, source de matériaux
7 tonnes / an / hab.
Le sol et la conservation du patrimoine
géologique et archéologique
En France, chaque année, 700 km² sont touchés par des travaux d'aménagement du territoire entraînant la destruction des vestiges que recèle le soussol. L'archéologie préventive, en étudiant environ 20 % de ces surfaces, permet de « sauvegarder par l'étude » les archives du sol. Source INRAP, 2011Le sol et la réserve en eau :
le rôle des zones tampons
La régulation des flux de gaz à effet de
serre par le sol
Le sol, réservoir de biodiversité
Le sol, réservoir de biodiversité
Des fonctions antagonistes :
conflits d’usage du sol
Environnement
physique et culturel
de l’homme
Production agricole
et de biomasse
énergétique
Habitats
Biodiversité
Filtration, épuration
Régulation des flux
Source de
matières
premières
Principales caractéristiques des sols :
Principales caractéristiques des sols :
Principales caractéristiques des sols :
Principales caractéristiques des sols :
Principales caractéristiques des sols :
calcaire et aluminium échangeable
Principales caractéristiques des sols :
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s)
Les programmes d’acquisition
de données sur les sols
Les programmes du Gis Sol
Inventaire Gestion et
Conservation des Sols (IGCS)
Réseau de Mesures de la Qualité
des Sols (RMQS)
Des programmes nationaux pour améliorer la connaissance
et la surveillance des sols de France
Les programmes du Gis Sol
Base de Données d’Analyses
de Terre (BDAT)
Base de Données Éléments
Traces Métalliques (BDETM)
Des bases de données nationales pour capitaliser les
analyses de sols réalisées en France
Les programmes du Gis Sol
Un conservatoire national pour archiver et valoriser les
échantillons de sols collectés en France
Le Conservatoire des Sols
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s)
identifier, définir et localiser les principaux types de
sols d’une région ou d’un territoire et caractériser leurs
propriétés
constituer des bases de données de qualité répondant
aux besoins des utilisateurs
évaluer les aptitudes des sols et les risques pour
différents usages (agriculture, environnement,
aménagement des territoires)
« Inventorier les sols
pour mieux les gérer »
Inventaire Gestion et Conservation
des Sols (IGCS)
1/10 000 Parcelles Secteurs de référence (SR) 1/50 000 à 1/100 000 Petites Régions Connaissance Pédologique de la France (CPF) 1/250 000 Régions, Départements Référentiels Régionaux Pédologiques (RRP)
IGCS :
un programme multiéchelle
Un enrichissement progressifRéférentiels régionaux pédologiques :
état d’avancement
Wallis-et-Futuna Mayotte St Pierre-et-Miquelon Nouvelle Calédonie Martinique Guadeloupe Guyane Réunion 0 50Kilomètres100 200 LégendePas de programme engagé
Programme engagé en 2011 ou en négociation programme en cours de réalisation
programme terminé
Qu’estce qu’un référentiel régional
pédologique ?
Valorisation thématique des bases de
données IGCS
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45agriculture protection des eaux protection des sols biodiversité, paysage aménagement divers
Des centaines d’applications thématiques
(%)•
Établir un tableau de bord de la qualité des sols (bilan
et référence)
•
Cartographier les propriétés des sols (contamination
diffuse)
•
Détecter des évolutions (réseau d’alerte)
•
Constituer une banque d’échantillons de sols
Réseau de Mesures de la
Qualité des Sols (RMQS)
« Suivre l’évolution de la qualité
des sols français »
• 2200 sites
• répartis selon une
grille de
16 km x 16 km
• représentatifs des
sols français et de
leurs usages
• rééchantillonnés
régulièrement
Le RMQS :
un réseau systématique
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s)Que mesureton sur le RMQS ?
• Contaminants :
éléments traces métalliques
(Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Tl, Zn)
polluants organiques persistants
(HAP, OCP, Pesticides, dioxines)
microorganismes pathogènes
• Paramètres agronomiques :
pH, carbone
organique, azote, phosphore, granulométrie…
• Biodiversité :
microorganismes
(ADN des bactéries et champignons)
faune du sol
(nématodes, collemboles, vers de terre…)
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s) S ou rc e : R oc ky M ou nt ai n La bo ra to rie s, N IA ID , N IHDéroulement de la première
campagne du RMQS : 20002009
2200 sites
mis en place
dont 18 en
Outremer
Guadeloupe et MartiniqueBilan de la première
campagne en quelques chiffres
• 10 ans de prélèvements
• 1 600 fosses pédologiques
• de 0 à 2500 mètres d’altitude
• 98 000 coups de tarière
• 24 000 échantillons (60 t de terre)
• 1 800 000 données collectées
• 300 participants (dont 6 mules et 3 ânes)
© Claudy Jolivet (INRA Orléans) © David Sardin (ENITA Bordeaux)DONESOL : une base de données
nationale pour IGCS et RMQS
Une base de
données :
multiéchelle
harmonisée
contrôlée
évolutive
partagée
4 500 études 88 000 profils de sols 12 300 000 donnéesInfoSol coordonne et
participe aux
programmes du Gis
Sol
en s’appuyant sur un
réseau de
180 partenaires
régionaux
ICGS et RMQS : un réseau de partenaires
en région
ENITAB ENITAB CRAAq CRAAq CDA CDA CRABr, CDACRABr, CDA CDA CDA CDA CDA CRALi CRALi CDA CDA ISA Lille ISA Lille DRAAF DRAAF CDA CDA CG53 CG53 LaSalle Beauvais LaSalle Beauvais CRAPi, CDA CRAPi, CDA CRAPC CRAPC CDA CDA SCP SCP GRAPE GRAPE CDA CDA UnivFC UnivFC UnivCaen UnivCaen CDA, CDA, DRAAF DRAAF CDA CDA INPENSAT INPENSAT CRAMP CRAMP CDA CDA DRAAF DRAAF SIRA SIRA CRARA CRARA CDA CDA SIGLR SIGLR INRA INRA Sciterre Sciterre ARAA ARAA CRAL CRAL CDA CDA ANDRA ANDRA CDA CDA Sol Sol Est Est DRAA DRAA F F AGROSU AGROSU PDIJON PDIJON CDA CDA VetAgroSup VetAgroSup Sol & Sol & Environnement Environnement OEC OEC ONF ONF CRPF CRPF ODARC ODARC Conservatoire du Littoral Conservatoire du Littoral INRA INRA IRD INRA IRD INRA IRD NOUVELLE CALÉDONIE INRA IRDINRA IRD IRDIRD IRDIRD IRD CIRADIRD CIRAD AGROCAMPUS Ouest
Les bases de données
BDAT et BDETM
•
Collecter les milliers d’analyses de sols
agricoles réalisées chaque année
•
Transformer des informations individuelles,
isolées, dispersées et atemporelles en bases
de données riches, géoréférencées et
temporelles
•
Développer des outils de suivi de
l’évolution de la qualité des sols
«Capitaliser les analyses des sols
agricoles français»
BDAT et BDETM :
sources de données
BDAT :
40 laboratoires
d’analyses de sols
• Chambres d’agricultures • Directions Départementales des Territoires (DDT) • Services d'Assistance Technique aux Exploitants de Station d'Epuration (SATESE) • Bureaux d’études • …BDETM :
100 fournisseurs
de données
Analyses agronomiques pour
gérer la fertilisation
Analyses d’ETM réglementaires
préalables aux autorisations
d’épandage de boues
Les bases de données
BDAT et BDETM : contenu
Nombre d'analyses 1 - 3594 3595 - 8229 8230 - 15677 15678 - 29545 > 29546 Nombre d'analyses 1 - 3594 3595 - 8229 8230 - 15677 15678 - 29545 > 29546 1 800 000 échantillons19 000 000 déterminations 74 000 échantillons520 000 déterminations
2 campagnes : 1998 et 2008 Collecte continue
Le Conservatoire des sols
« Construire la mémoire
de nos sols »
•
Constituer une banque de sols
•
Pouvoir «remonter le temps»
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s)
Le Conservatoire des sols :
laboratoire et pédothèque
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s)Le trésor du Conservatoire :
35 000 échantillons
RMQS (première campagne) 24 000 échantillons 60 tonnes IGCS (SR, CPF, RRP) 7 000 échantillons 3 tonnes Santé des Forêts (campagne européenne BIOSOIL 20062007) 2 000 échantillons 2,5 tonnes Observatoires de l’environnement 500 échantillons 1 tonne Etudes ponctuelles 1000 échantillons 2,5 tonnesPrès de 70 tonnes de terre !
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s)L’avenir
du Conservatoire des sols
Aujourd’hui
En 2014
Un quadruplement des surfaces de stockage
© C la ud y Jo liv et (I N R A O rlé an s)Bilan et perspectives des
programmes du Gis Sol
Bilan
Perspectives
IGCS
normalisation, RMT Sols & Réseau, labels de qualité,Territoires
Terminer les RRP Valoriser les données
RMQS
1ère campagne achevéeValorisation Poursuivre la valorisation2ème campagneBDAT & BDETM
Couverture exhaustive 15 ans de recul Une nouvelle campagne de collecteConservatoire des
sols
35 000 échantillons
Plan
Comment définir la qualité d’un sol ?
Les services rendus par les sols
La diversité des sols
Les programmes d’acquisition de données sur les sols
L’état des sols de France
L’état de la fertilité chimique des sols
L’état de la biodiversité dans les sols
Les sols et le changement climatique
Les pertes en sol
La contamination des sols
Le tassement des sols
Un constat :
les sols sont soumis à de fortes pressions
Les menaces
sur le sol
42 41 40 39 38 37 36 35 Biodiversité S o ur ce : J . S au te r (A R A A ) Contamination ponctuelle ou diffuse Inondations et glissements de terrain Salinisation Tassement ) Artificialisation Teneurs en matière organique Σο υρ χε : ∆ . Α ρρ ου αψ σ (Ι Ν ΡΑ Ο ρλ α νσ ) ÉrosionQuel est l’état des sols français ?
Comment évoluentils ?
L’état de la fertilité chimique des sols :
L’état de la fertilité chimique des sols :
1980-85 1990-94 1995-99 (Lemercier et al., 2006)
L’état de la fertilité chimique des sols :
le phosphore assimilable
L’état de la fertilité chimique des sols :
Origine :
changements d’usages,pratiques agricoles (utilisation de
pesticides, diminution de la matière organique, monocultures, etc.), contamination, tassement, artificialisation, érosion, etc.
Effets :
Effets négatifs sur toutes les fonctions qui font intervenir les
organismes vivants (épuration, décomposition, minéralisation, structuration, dégradation, etc.) , érosion d’un patrimoine génétique ( 1ha de sol sur 30 cm contient 25 T d’organismes : des bactéries aux champignons et vers de terre
Moyens de lutte :
variés… Menaces sur les solsDiminution de la biodiversité
L’état de la biodiversité dans les sols :
les
communautés microbiennes
ADN
Cartogramme de l’abondance
lombricienne (ind/m²)
L’état de la biodiversité dans les sols :
les
L’état de la biodiversité dans les sols :
L’état de la biodiversité dans les sols :
Origine
: mise en culture de sols prairiaux et forestiers, intensification des pratiques culturales (minéralisation du carbone), exportations des résidus de cultures Effets
: physiques :
diminution de la stabilité structurale du sol, de la porosité et de l’infiltration des eaux, de la capacité de rétention en eau chimiques :
réduction de la capacité d’échange et donc du «réservoir» pour éléments nutritifs. Diminution des capacités de rétention des polluants. biologiques :
moins de nutriments pour la biomasse du sol climatiques : émission de gaz à effet de serre Moyens de lutte
: apports de MO stable (fumiers, composts), adaptation des techniques culturales (réduction de la profondeur de labour, restitution des résidus de récolte, intercultures) Menaces sur les solsBaisse de la teneur en
matières organiques
Les sols et le changement climatique :
les gaz à effet de serre
60%
6%
20%
Les sols et le changement climatique :
Stocks et flux de carbone planétaires
120 90(1500 Gt)
(650 Gt) Source INRA, 2002>=50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 <10 Teneur en carbone (g/kg) Forêt mixte Ligniculture Maïs
Coupe rase (avant la coupe)
30 m N >=50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 <10 (g/kg) > 50 30 < 10
Les sols et le changement climatique :
Carbone = variabilité spatiale
Stocks de carbone 030 cm (t/ha)April 97 October 97 April 98 February 99 October 00 30 m N <10 30 >50 g/kg 5 10 15 20 25 30 35 40
déc96 juin97 jan98 juil98 fév99 août99 mars00 oct00 avr01
o rg an ic c ar b o n ( g /k g ) broyage des résidus de coupe dessouchage incorporation des résidus de coupe
labour débroussaillage et disquage Source : Jolivet, 2000.
Les sols et le changement climatique :
suivi parcellaire des teneurs en carbone
Saby et al. 2008. Soil Use Manag.
Les sols et le changement climatique :
Source : Martin et al, 2011, Biogeoscience Stock 030 cm = 3,260±0,872 Pg C Stock de C (kg/m²) BRT model* *SOC stocks = f (climate, NPP, soil properties, land use) Teneur en carbone (030 cm)
Les sols et le changement climatique :
stocks de carbone des sols français
Les sols et le changement climatique :
L’érosion
Origine :
absence de couverture du sol en hiver, sensibilité des sols limoneux (battance), pente Effets :
perte directe du sol, réduction de la fertilité par perte des couches superficielles, pollution des eaux superficielles (et notamment contamination des eaux par les produits de traitement ou d’engrais adsorbés sur particules du sol : eutrophisation) Coulées boueuses Moyens de lutte :
couverture du sol, aménagements anti érosifs, techniques culturales adaptées Menaces sur les solsLes pertes en sol :
Les pertes en sol :
Les pertes en sol :
Les pertes en sol :
glissements de terrain et écoulements
Commune affectée Commune non affectée
Artificialisation des sols
Origine :
urbanisation, constructions d’infrastructures Effet :
Destruction irréversible du sol
Moyens de lutte :
réglementation, prise en compte des fonctionsdes sols dans les politiques publiques d’aménagement
Menaces sur les sols
Artificialisation et imperméabilisation
des sols :
quels impacts ?
Espace urbain Fragmentation des habitats Recharge Inondation Fragmentation des habitats Pouvoir épurateur Imperméabilisation (habitats, réseaux routier, ferroviaire) Changement d’usage(défrichage, mise en culture, … )
Pollution (industrielle, domestique) Déstockage carbone Eau x so uterrain es Eau x so uterrain es Roche Roche Sol Sol Espace naturel Espace cultivé Espace rural Corridor
écologique Eaux superficielles
Pouvoir
épurateur Corridor
écologique Recharge
Fonctions des sols
Enjeux environnementaux Pressions Augmentation Diminution Erosion Ruissellement Stockage carbone Contamination
Artificialisation et imperméabilisation
Artificialisation et imperméabilisation :
Artificialisation et imperméabilisation :
Artificialisation et imperméabilisation :
Origine
: effet cumulatif d’apports d’engrais, de traitements phytosanitaires, retombées atmosphériques issues des activités humaines, pollutions locales accidentelles ou volontaires Effet
: toxicité pour la faune et la flore, contamination des nappes et eaux superficielles, accumulation dans la chaîne alimentaire, effet potentiel sur la santé chez l’homme, etc. Moyens de lutte
: prévention ou remédiation, dépend de l’étendue de la pollution (diffuse ou locale) et de son intensité Menaces sur les solsContamination des sols
La contamination des sols :
Pb et Cd dans les sols de surface
Médiane = 27,9
La contamination des sols :
Cr et Mo dans les sols de surface
Médiane = 48,6
La contamination des sols :
Cu HF et EDTA dans les sols de
surface
Médiane = 13,9
La contamination des sols :
HAP dans les sols de surface
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 naphtalène acénaphtylène acénaphtène fluorène phénanthrène anthracène fluoranthène pyrène benzo(a)anthracène chrysène benzo(b)fluoranthène benzo(k)fluoranthène benzo(a)pyrène indéno(1,2,3-cd)pyrène dibenzo(a,h)enthracène benzo(g,h,i)pérylène fréquence en %La contamination des sols :
OCP dans les sols de surface
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 a-endosulfan b-endosulfan a-HCH d-HCH DDD DDE DDT aldrine endrine dieldrine g-HCH(lindane) heptachlore fréquence en %La contamination des sols :
OCP dans les sols de surface
le tassement du sol
Origine :
travail du sol en mauvaises conditions, fréquence desinterventions, poids et charge des véhicules
Effets :
réduction de la porosité du sol
diminution de l’aération, donc risque de créer des conditions
asphyxiantes pour les racines et les faune et flore,
diminution de la capacité de drainage naturel
Accroissement du lessivage de NO3, émissions de N2O Augmentation du ruissellement et de l’érosion
Moyens de lutte :
adaptation des techniques culturales, prise enLe tassement des sols :
Conclusion :
la qualité des sols se définit
par rapport aux services rendus
Source : A. Richer de Forges (CA 45)
Production d’aliments et de biomasse
Source : Infosol (INRA Orléans)
Habitat et patrimoine génétique
Source : J. Moulin (CA 36) Source : Infosol (INRA Orléans)
Environnement physique et culturel
pour l’homme
Source : C. Schvartz (ISAL) Stockage, filtration
Transformation des mat.org, régulation des
flux hydriques
(minéraux, matière organique, eau, énergie, substances chimiques, gaz)
Source : A. Richer de Forges (CA 45)
Source de matières premières
