le sol, transformateur à biodiversité
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LE SOL TRANSFORMATEUR ET BIODIVERSITÉ Pierre%Faivre% Professeur%émérite%Université%Savoie%Mont%Blanc% Longtemps ! sol = roche altérée Vassili Dokoutchaïev (1846-1903) en 1883 : « le Chernozem russe » « Par sol, on entend les horizons extérieurs des roches naturellement modifiées par l’influence mutuelle de l’eau, de l’air et des organismes vivants et morts, c’est un corps naturel indépendant et variant » Il%par9cipe%à%l’exposi9on%universelle%de%Paris%en%1900%:%présenta9on%d’un%chernozem.% On étudie dès lors cet objet sol : cons9tuants,%genèse,%fonc9onnement,%classifica9on,%répar99on….% exemples':'cartes'des'sols' Le'sol'' !'Couche'la'plus'superficielle'de'l’écorce' terrestre' !'Interface'entre'la'lithosphère'(roche),'la' biosphère'(monde'vivant),'l’atmosphère'(air)'et' l’hydrosphère'(eau)'.' ' !'Mince'couche'ameublie'où'les' plantes's’enracinent':'il'parDcipe'donc' parfaitement'au'thème'du'GéofesDval'!' Le sol: un corps poreux 1µm Dans'la'plupart'des'sols'les'vides' représentent''environ'50%'du' volume'total.'Vides'occupés' alternaDvement'par'l’air'ou'l’eau.' ' Le sol : 2 fractions • Une fraction minérale • Une fraction organique %% Des'produits'hérités':'' '!'des'roches,'pour'la'fracDon'minérale,' !'des'organismes'vivants,'notamment%des% %plantes%pour%la%%frac9on%organique%% % Mais'surtout'des'produits'spécifiques':'' '!'formés'dans'le'sol'lors'de'sa'genèse,'' '!'lui'confèrent'ses'propriétés'et'sa'spécificité.' % 'Ces'produits'peuvent'varier'considérablement' d’un'type'de'sol'à'l’autre,'qualitaDvement'et' quanDtaDvement.' Un sol : 3 Processus de formation de'façon'plus'ou'moins'concomitante':'' ' • AltéraDon'des'roches'et'des'minéraux' • IncorporaDon'et'transformaDon'des' maDères'organiques'(humificaDon)' • RedistribuDon'de'maDères'au'sein'des' couches'pédologiques'' '' Altération La'roche'se'fragmente'mais'surtout'se'transforme'chimiquement'et' minéralogiquement.'Les'minéraux'présents'dans'la'roche'sont'remplacés'par' d’autres'caractérisDques'du'sol'et'qui'vont'lui'conférer'ses'propriétés'essenDelles.' Altération : les minéraux formés ! argiles, ! oxydes & hydroxydes de fer, d’aluminium…. Grande variété de minéraux argileux ! reflètent les conditions de formation des sols et leurs propriétés y compris agronomiques. Kaolinite'néoformée'' à'la'surface'd un'feldspath'' Les argiles % Les'cristaux'd’argile':'tailles'de'l’ordre'du'µm'(0,1µm'à'5µm)' ! ils'possèdent'de'très'grandes'surfaces'spécifiques'(surfaces)totales)des) cristaux)':'de'20'à'+'de'100'm²/g.' ! ils'possèdent'des'charges'électriques'à'leur'surface'qui'fixent'des'éléments' nutriDfs'indispensables'au'plantes'':'calcium,'magnésium,'potassium…'et' permeZent'de'les'échanger'avec'les'racines'!' % Ces propriétés ! nombreuses utilisations des argiles : papeterie, peintures, matériaux composites, pneus, médecine, … Les'minéraux'argileux'!'couleur'blanche'' Ce'sont'les'minéraux'associés'à'base'de'fer'et'les'maDères' organiques'qui'confèrent'aux'sols'leurs'couleurs'!' Altération Même'si'les'sols'conservent'une'mémoire'des'roches' dont'ils'proviennent…'' ' la'grande'différence'résulte'de'l’altéraDon'de'ces' dernières'et'la'transformaDon'd’au'moins'au'parDe'''''' de'leur'minéraux'en'argiles'' ' qui'leur'confèrent'un'aspect'meuble,'une'plasDcité,'une' porosité'et'surtout'une'réacDvité'chimique'qui'leur' permet'd’interférer'avec'les'cycles'biologiques'et' notamment'l’enracinement'et'la'nutriDon'des'plantes.' CNRS%Sagascience%:%Les%bâ1sseurs%du%sol% Incorparation & transformation des matières organiques = humification Débris'végétaux'sur'et'dans'le'sol'(Dges,'feuilles,'racines…)' se'transforment'progressivement'en'une'masse'brunâtre' ou'noirâtre'amorphe'sans'aucune'structure'décelable' même'au'microscope':'l’humus,'les'substances'humiques.' Substances humiques évoluent' constamment' en'libérant'leurs' consDtuants.' Comme'les'argiles''' elles'possèdent'des' charges'électriques.' Transformation des matières organiques fraiches. ComposiDon'élémentaire'des'maDères'organiques':'' Carbone,'Azote,'Soufre,'Phosphore,'Oxygène,'Hydrogène.' % MaDères'Organiques'Fraîches' (LiDères,'racines,'organismes'morts')' CO2,'SO42c,'PO43c,'NH4+,'NO3..' REORGANISATION) HUMIFICATION) Substances'' humiques' CO2,'SO42c,'PO43c,'NH4+,'NO3c..' Charges des argiles et substances humiques permettent leur union… !'Complexe'argilochumique' ' Elément'majeur'de'la'gesDon'des'sols'en'agronomie'!' Complexe argilo-humique Racine' Eau' '' ' 'Comme'pour'les'argiles,'les' éléments'nutriDfs'(Ca,'Mg,'K..)' mis'temporairement'en' réserve'parDcipent'à'la' nutriDon'des'plantes.'' 'Ils'condiDonnent'également'le' comportement'des'argiles'et'le' pH…'' ' 'Les'échanges'avec'les'caDons'' de'l’eau'du'sol'sont' permanents'et'permeZent'leur' absorpDon'de'par'les'racines.' ' ' Influences'des'maDères'organiques''' • Couleur'du'sol' • Propriétés'physiques'du'sol':''porosité,'agrégaDon'en'moZes,' plasDcité','rétenDon'd’eau...' • AugmentaDon'des'charges''électriques'capables'de'fixer'puis'de' libérer'des'éléments'minéraux'(calcium,'magnésium,'potassium)' absorbables'par'les'plantes.' • Fourniture'd’éléments'nutriDfs'(azote,'phosphore,'soufre)'par' transformaDons'des'maDères'organiques'fraiches'ou'humifiées.' Organismes vivants du sols ' Des transformateurs des matières organiques Le'sol':'' !'élément'essenDel'de'notre' environnement,'milieu'plein' de'vie'!' ' !'abrite'plus'de'25'%'des' espèces'actuellement' décrites.' ' ! Une'cuillère'à'café'de'sol'de' jardin'peut'contenir'des'' millions,'voire'des'milliards' d’organismes'réparDs'en' plusieurs'milliers'd’espèces' différentes.' Tardigrades habitant des litières et des mousses. ' ' ' GSOL/ADEME)2010) % Les vers '''''fragmentent'et' enfouissent'les'débris' végétaux,'''''''''''''''''''' les'transforment' chimiquement'et' biochimiquement'''' tout'en'contribuant'à' la'porosité'du'sol.'' Enchitréides Prairie permanente en zone tempérée : ! les vers représentent souvent > 2 tonnes/ha ! abondance moyenne 200 individus par m². Les champignons • Les'champignons'parDcipent'à'la'dégradaDon'des'maDères'organiques'les'plus' résistantes':'substances'humiques'et'ligneuses'(bois)' • La'longueur'des'filaments'mycéliens'(hyphes)'peut'avoisiner'1000'm/g' Pénétration d’un hyphe mycélien (pourriture blanche) dans un pigment brun Pénétration d’hyphes mycéliens par les stomates d une feuille de hêtre Nature cruelle ! Le'champignon'Drechslerrela)anchonia'capture' un'nématode'grâce'à'ses'anneaux''(FNS'PNR'68)' Mais aussi des champignons aimables : les'''mycorhizes….' Bactéries • S’adaptent'à'toutes'les'condiDons'de'milieux'et'à'tous'les' substrats' • VariaDons'rapides'des'populaDons'dans'le'temps'et'dans'l’espace' dans'un'même'sol,'si'peDt'soitcil' • Bactéries'+'champignons''=''5%'de'la'maDère'organique'du'sol' • Rôle'essenDel'sur'le'cycle'de'l’azote' Redistribution de matières minérales et organiques au sein du sol O A E Bh B Bfe C R Voyage dans les sols beaufortains Ranker' Sols'faiblement'évolués':'humus'sur'roche'non'ou'peu'altérée.' ' ' '' ' '' Rendzine' Sols'bruns''' Sols'évolués' provenant' d’une'altéraDon'des'roches'' Décompactage' ''''AltéraDon'des'minéraux' ' ' '''''''''DissoluDon' Podzols'' et'sols'' podzolisés' Sols'à'altéraDon' de'la'roche'' +'' redistribuDons' Sols'des'zones'humides' Tourbes'' et' tourbières'' Tourbière de pente des Saisies Sol%brun% acide% Sol%tourbeux% racinaire% Ranker% Ranker% cryptopodzolique% Sol%tourbeux% à%mor% 1m' Horizon% gleyifié% Merci ! Quelques questions ?
