Séminaire IGCS 2013 à Rennes

6 décembre 2013 par Birama Sall | Catégorie: Non classé | Pas de commentaires

Le séminaire national, Inventaire, Gestion et Conservation des sols (IGCS), Partageons la connaissance des sols s’est tenu du 11 au 13 décembre 2013 à Rennes.

Ce séminaire bisannuel, accueilli en 2013 par Agrocampus Ouest, a réuni les partenaires du programme pour réaliser un état des lieux du programme IGCS, échanger avec une diversité d’acteurs concernés et illustrer les valorisations actuelles et à venir des bases de données pédologiques. Les échanges se sont poursuivis le 13 décembre lors d’une journée découverte des sols de Bretagne.

Les diaporamas présentées lors de ces journées sont téléchargeables ci-dessous.

Introduction

  • Grégoire Thomas, directeur général d’Agrocampus Ouest
  • Valérie Maquère, Maaf-DGPAAT
  • Aude Witten, région Bretagne

Session 1 – État d’avancement des programmes nationaux
Animation : Sandrine Leménager, Maaf-DGPAAT

Session 2 – Le programme Sols de Bretagne
Animation : Sandrine Leménager, Maaf-DGPAAT

Remise officielle des labels de qualité de la Bretagne

Posters en lien avec la session 2 :

Session 3 – Utilisation des données pédologiques
Animation : Jean-Luc Fort, Chambre Régionale Poitou-Charente, Véronique Antoni, Medde-SOeS

Posters en lien avec la session 3 :

Session 4 – Le RMT Sols et Territoires : accroître et valoriser la connaissance des sols de l’exploitation agricole aux territoires ruraux
Animation : Joël Moulin, Chambre départementale d’agriculture de l’Indre et Isabelle Feix, ADEME

Session 5 – Les outils pour constituer et utiliser les référentiels pédologiques régionaux
Animation : Bertrand Laroche, Inra Infosol et Marie-Françoise Slak, IGN

Posters en lien avec la session 5 :

Session 6 – La composante biologique et les bases de données des sols
Animation : Christian Walter, Inra SAS

  • Bio-indicateurs, Antonio Bispo & Guénola Pérès
  • Microbio-géographie à l’échelle de la France EcoMic, Lionel Ranjard, Inra Agroécologie
  • RMQS Biodiv, un premier référentiel et l’Observatoire participatif des vers de terre, Daniel Cluzeau, Université de Rennes
  • Etude de marché sur les analyses biologiques de sol , Bertrand Pinel, R&D Terrena Innovation

Session 7 – Les cartes numériques de propriétés des sols
Animation : Philippe Lagacherie, Inra Lisah

Ouverture internationale: le cas de l’Australie, Neil McKenzie, CSIRO

Conclusions : Marc Voltz, président du Conseil Scientifique IGCS

 

Geosol est l’outil de visualisation des statistiques issues des données de la BDAT stockées dans le système d’information décisionnel.

Un système d’information décisionnel (SID) rassemble des moyens, des outils et des méthodes permettant de transformer les données opérationnelles en informations pertinentes pour la prise de décision. le SID s’appuie sur l’entrepôt de données qui est une structure analogue à une base de données offrant une vision centralisée et la plus large possible de toutes les informations sur un sujet donné. L’entrepôt permet ainsi le stockage et l’analyse d’une grande quantité d’informations épurées, organisées, historisées (mécanisme par lequel on capture les données à chaque évolution de ces dernières) et provenant de plusieurs sources de données.

Nous avons inscrit la chaîne de traitements de statistiques issues de la BDAT dans le contexte plus large de l’architecture décisionnelle du système d’information « sols ». Le premier type d’information produite correspond à la cartographie des distributions statistiques des propriétés du sol. Pour cela, les résultats d’analyses sont agrégés aux niveaux spatial et temporel en les regroupant à un grain plus grossier que la commune (régions, départements, cantons et petites régions agricoles) et selon une période temporelle de calcul qui est fixée à 5 ans pour les paramètres variables dans le temps comme le carbone organique, et 20 ans pour les paramètres plus stables comme le taux d’argile. Un ensemble de paramètres statistiques sur la distribution des propriétés du sol au sein de l’unité spatio-temporelle est calculé sur ces sous-populations : nombre de déterminations, moyenne, écart-type, déciles pour les propriétés ordinales, valeurs de la classe dominante et secondaire pour les propriétés cardinales. Le second type d’information stockée correspond à la comparaison temporelle des sous-populations des unités spatio-temporelles. L’entrepôt permet la mise en œuvre des calculs sur les résultats analytiques bruts (pH, carbone, phosphore, etc), mais aussi sur des attributs issus d’un calcul, comme le ratio limons fins sur limons grossiers, l’interprétation agronomique du phosphore, le taux de saturation du sol.

L’ensemble des calculs sont ensuite stockés dans une structure, appelée « magasin de données » ou Datamart, sur laquelle repose la publication des cartes par l’application Geosol et des webservices.

Information sur les données personnelles pour la BDAT

Accéder à l’outil

Applicasol est un système d’information  référençant et facilitant la mise en commun de l’ensemble des applications thématiques réalisées à partir des bases de données cartographiques sur les sols, ainsi que les méthodes de traitement utilisées.

Des données cartographiques sur les sols sont aujourd’hui disponibles au format national DoneSol. De nombreuses applications, en réponse à des enjeux et des demandes exprimés localement, sont développées à partir de ces inventaires et pourraient bénéficier à d’autres acteurs. Les données géographiques sur les sols, combinées à d’autres informations (climat, relief, occupation du sol, pratiques agricoles, hydrologie, hydrogéologie, etc) offrent une gamme d’applications thématiques très étendue : gestion et protection des sols, gestion du territoire, aménagement, zonages, préservation de la biodiversité, etc. La complexité des méthodes de traitement mises en œuvre est variable, allant de la simple extraction et traitement de données sols, en passant par l’élaboration de règles de pédotransfert, jusqu’à la mise en place de modèles plus ou moins complexes intégrant des variables « non-sol ».

Une application vous intéresse ?

Il vous suffit d’envoyer un message à info&sols@inrae.fr en indiquant le numéro de cette application. Nous vous indiquerons en retour, dans la mesure du possible, les coordonnées de l’auteur ou un lien vers l’application.

Vous avez connaissance d’une application ne figurant pas dans Applicasol ?

Merci d’adresser cette application ou ses métadonnées à info&sols@inrae.fr pour la référencer dans Applicasol et la partager avec les utilisateurs potentiels de données sur les sols.

Cette application a été élaborée dans le cadre du Réseau Mixte Technologique (RMT) « Sols et Territoires ».

Accéder à l’outil

Vous recherchez des informations concernant des études de sols ?

Naviguez dans les métadonnées de l’ensemble des études référencées par le Gis Sol dans le répertoire national des études cartographiques Refersols. Faites votre recherche à partir de mot-clé, critère géographique, numéro d’étude, etc.

Une étude vous intéresse ?

Il vous suffit d’envoyer un message à info&sols@inrae.fr en indiquant le numéro de cette étude. Vous recevrez en retour les informations concernant les formats disponibles (papier, fichier de forme – ESRI Shapefile -, base de données sémantique en format DoneSol) et ses modalités d’accès.

Vous avez connaissance d’une étude ne figurant pas dans Refersols ?

Merci d’adresser cette étude ou ses métadonnées à info&sols@inrae.fr pour la référencer dans Refersols et la partager avec les utilisateurs potentiels de données sur les sols.

Accéder à l’outil

Vous recherchez des informations concernant des organismes intervenant en pédologie, en science du sol ou encore dans le domaine de la pollution des sols ?

Naviguez dans le répertoire national des organismes intervenant en pédologie Repedo. Faites votre recherche à partir de mot-clé, de critère géographique, de type d’organisme, etc. Vous y trouverez les coordonnées des organismes concernés.

Votre organisme n’est pas répertorié ou ses coordonnées ne sont pas à jour dans Repedo ?

Merci d’adresser un message à info&sols@inrae.fr avec les informations à modifier ou à mentionner dans le répertoire national Repedo.

Accéder à l’outil

Interface de saisie de la base nationale : DoneSolWeb

30 octobre 2013 par Birama Sall | Catégorie: Outils | Pas de commentaires

DoneSolWeb est l’interface web de la base de données nationale DoneSol structurant et regroupant les données ponctuelles et surfaciques des études pédologiques. L’accès à cette application est réservé aux personnes qui possèdent un compte personnel.

Vous souhaitez demander l’ouverture d’un compte DoneSolWeb?

Un compte DoneSolWeb vous permettra de saisir vos données dans la base de données nationale DoneSol. Chaque auteur d’étude pédologique restant propriétaire de ses données et gérant comme il l’entend leur diffusion, ce compte ne vous donnera accès à aucune donnée déjà présente dans DoneSol, hormis celles saisies par votre structure.

Pour demander l’ouverture d’un compte, merci de renseigner le formulaire de demande d’ouverture de compte.

Vous souhaitez saisir des données dans DoneSolWeb? Consultez le guide de saisie. 

Vous souhaitez vous former à l’utilisation de DoneSol et DoneSolWeb? Des formations gratuites sont organisées de façon régulière.

Lien vers le dictionnaire de données DoneSol

Accéder à l’outil

Les pertes en sol

14 août 2013 par Véronique ANTONI | Catégorie: Les dégradations et pertes en sols, Thématiques | Pas de commentaires

Le sol peut être affecté par des phénomènes naturels comme l’érosion ou les mouvements de terrain provoquant des pertes en sol. Mais elles peuvent aussi résulter de l’artificialisation des sols causée par les activités anthropiques.

D’après le dernier inventaire biophysique CORINE (coordination de l’information sur l’environnement) Land Cover 2006, l’artificialisation des sols atteint actuellement 5 % en France métropolitaine et continue sa progression. L’imperméabilisation des sols correspond à leur couverture par des matériaux non poreux (construction, béton, bitume, etc). Outre la consommation de terres naturelles et agricoles, elle entraîne une dégradation irréversible des sols et une altération de certaines de leurs fonctions. La connaissance de la nature des sols et de leurs fonctions est donc un élément primordial dans la mise en œuvre de projets d’aménagements urbains.

L’érosion hydrique des sols affecte environ 18 % du territoire métropolitain. Elle peut s’exprimer sous forme de coulées d’eau boueuse aux conséquences parfois catastrophiques. De façon moins visible, lorsqu’elle n’est pas maîtrisée, l’érosion peut provoquer, à long terme, une dégradation irréversible des sols.

L’érosion est un phénomène naturel qui résulte de l’ablation des couches superficielles du sol et du déplacement des matériaux le constituant, sous l’action de l’eau, du vent, des rivières, des glaciers, ou de l’homme. L’érosion hydrique des sols toucherait 26 millions d’hectares en Europe, contre un million pour l’érosion éolienne. Près de 18 % des sols présentent un aléa d’érosion des sols moyen à très fort en France métropolitaine.

L’érosion hydrique caractérise le départ de sol sous l’action du ruissellement des eaux de pluies ne pouvant s’infiltrer dans le sol. Elle fait intervenir deux processus de dégradation des sols : la battance et l’érodibilité. La battance traduit la sensibilité des sols à la fermeture de la porosité en surface, avec formation d’une croûte réduisant l’infiltration de l’eau. L’érodibilité reflète la sensibilité d’un sol à l’arrachement et au transport des particules sous l’action de la pluie et du ruissellement.

L’érosion peut s’exprimer sous forme de coulées d’eau boueuse aux conséquences parfois catastrophiques. De façon moins visible, lorsqu’elle n’est pas maîtrisée, l’érosion peut provoquer, à long terme, une dégradation irréversible des sols. L’érosion est souvent renforcée par l’action de l’homme : certaines pratiques culturales (culture dans le sens de la pente ou peu couvrante, etc.) surpâturage, déforestation, imperméabilisation. Ainsi, un sol limoneux, sur pente forte, non couvert par des cultures d’hiver et soumis à des pluies intenses est particulièrement vulnérable à l’érosion. Le risque d’érosion des sols peut être limité par une urbanisation et une artificialisation modérées respectant les zones sensibles et par le recours aux dispositifs de prévention des coulées d’eau boueuse (haies, taillis et bandes enherbées limitant le ruissellement, fascines).

Les éléments traces métalliques (ETM), tel le cuivre (Cu), le plomb (Pb), ou le cadmium (Cd), sont  présents dans les sols à des teneurs très faibles (< 0,1%). Si certains de ces éléments sont nécessaires à la vie (oligo-éléments), ils peuvent tous devenir toxiques, notamment quand ils sont trop abondants mais surtout s’ils sont présents sous certaines formes chimiques. La distribution des ETM est d’abord le résultat de phénomènes naturels, comme la composition chimique des roches-mères, puis leur altération due à l’action conjuguée des climats successifs et des activités biologiques et humaines, à l’érosion des sols et au dépôt des matériaux érodés le long ou au pied des pentes, à l’absorption et à la restitution par les végétaux. À l’échelle de la France métropolitaine, les principaux facteurs expliquant la distribution des éléments traces métalliques dans les sols sont d’abord la nature et la composition géochimique des roches-mères puis leurs évolutions pédogénétiques.

Les teneurs en ETM  sont également influencées par des apports diffus d’origine humaine (industries, combustion d’énergies fossiles et incinérations, amendements, engrais et traitements phytosanitaires agricoles, transports) ou par des contaminations beaucoup plus locales à proximité d’installations provoquant des rejets polluants, ou suite à des  apports massifs anciennement peu contrôlés. En agriculture, la diminution des flux d’apports passe par l’amélioration progressive et continue de la qualité des produits épandus (ex: apports boues) et l’économie d’intrants (produits phytosanitaires, engrais).

Les ETM présentent des mobilités variables dépendant de leur nature, de leur origine et des caractéristiques physico-chimiques des sols. Généralement, seules les teneurs totales en ETM sont considérées, ce qui permet difficilement d’apprécier leur disponibilité à l’absorption par les plantes ainsi que les risques de transfert vers les chaînes alimentaires et  la ressource en eau. Des approches basées sur des extractions chimiques plus douces permettent d’approcher ces quantités potentiellement mobiles. Dans le cadre du Gis Sol, les teneurs en onze éléments (As, Cd, Cr, Co, Cu, Hg, Mb, Ni, Pb, Th, Zn) ont été mesurées dans les sols de France, dont six par des extractions douces (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn).

Juillet 2013

  • Refonte du site internet du Gis Sol
  • Déploiement de DoneSol 3
  • De nouveaux intitulés pour les niveaux de qualité des RRP
  • Finalisation des RRP de la Vienne et de l’Eure-et-Loir
  • Implantation du RMQS à La Réunion et Mayotte

L’effet de serre est un phénomène naturel par lequel certains gaz présents dans l’atmosphère absorbent une partie du rayonnement émis par la surface de la Terre et le renvoient vers celle-ci, contribuant à la réchauffer. Depuis plus d’un siècle, les activités humaines l’amplifient, principalement par l’émission de dioxyde de carbone (CO2), de méthane (CH4) et de protoxyde d’azote (N2O).

Les sols échangent en permanence ces différents gaz à effet de serre avec l’atmosphère, agissant comme puits ou source selon les conditions pédoclimatiques et l’usage des sols. A l’échelle mondiale, on estime que les trente premiers centimètres de sol représentent un réservoir de carbone 2 à 3 fois plus important que la biomasse végétale ou l’atmosphère. Les sols contribuent aussi très fortement aux émissions de N2O via la fertilisation azotée et de CH4 en zones humides. Les sols forestiers bien drainés sont considérés comme des puits de méthane. En France métropolitaine, les stocks de C dans les sols ont été évalués entre 3 et 4 milliards de tonnes de C et ce sont principalement des émissions de N2O qui sont observées.

Les activités humaines peuvent affecter fortement et rapidement les sols et les émissions de gaz à effet de serre par :

  • les changements d’occupation des sols comme la mise en culture d’une prairie ou l’artificialisation qui aboutiront à un déstockage de C et à des émissions accrues de N2O.
  • l’effet des pratiques des agriculteurs et des forestiers sur la productivité végétale et la gestion des apports de fertilisants (ex: fertilisation azotée, couverture du sol en hiver), l’aération du sol (ex: tassement du sol), le retour au sol de matières organiques (ex: apports de composts, exportation des pailles, gestion des rémanents forestiers) et la minéralisation des matières organiques du sol (ex: travail du sol).

Les sols hébergent une microflore bactérienne abondante et d’une grande diversité. Les sols peuvent ainsi constituer des réservoirs d’espèces pathogènes connues comme Clostridium responsable du tétanos et du botulisme, Bacillus de l’anthrax ou Mycobacterium de la tuberculose. Un nombre croissant d’espèces ayant une distribution ubiquiste dans l’environnement (sol, eau, sédiment, plante, …), comme par exemple Escherichia Coli bactérie commensale du tube digestif, sont impliquées dans des infections nosocomiales et intègrent la liste des pathogènes opportunistes.

Si les espèces pathogènes ne sont généralement pas permanentes dans les sols, certaines espèces peuvent être introduites lors de pratiques agricoles comme l’épandage de fumier, de lisier ou de boues de station d’épuration. La présence dans les pâturages d’animaux porteurs de pathogènes ou l’utilisation malencontreuse d’eau souillée en irrigation peuvent également contaminer les sols. Par ailleurs, les sols pourraient être la source de nouvelles propriétés de virulence et de résistance aux antibiotiques. Ainsi, l’utilisation d’antibiotiques en agriculture, aquaculture et horticulture exerce une pression de sélection susceptible d’induire des résistances chez les bactéries pathogènes.

Dans le cadre du RMQS, le projet PATHO-RMQS a étudié la distribution de différentes espèces pathogènes dans les sols et le rôle des activités humaines sur le territoire métropolitain. Les résultats indiquent que les sols constituent pour certaines espèces comme Escherichia Coli de véritables réservoirs alors que d’autres comme Salmonella enterica ou Acinetobacter baumannii sont présentes beaucoup plus sporadiquement.

Les polluants organiques persistants (POP) sont des molécules définies par quatre propriétés : leur toxicité pour la santé humaine ou l’environnement, leur persistance ou rémanence dans l’environnement liée à leur résistance à la dégradation, leur capacité de concentration progressive dans les tissus vivants et la chaîne alimentaire et leur capacité d’être transportés sur de longues distances. Plusieurs familles de molécules entrent dans cette catégorie : les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les polychlorobiphényles (PCB), les pesticides organochlorés (OCP) pour la plupart aujourd’hui interdits en France, les dioxines (PCDD) et les furanes (PCDF), les polybromodiphényléthers (PBDE), certains herbicides (triazines et phénylurées) et organo-étains. L’origine de ces polluants peut être uniquement anthropique comme pour les OCP ou les PCB ou à la fois anthropique et naturelle comme pour les HAP.

Compte tenu de ces caractéristiques et de leur impact sur la santé et l’environnement, l’évaluation de la présence et la connaissance de la distribution de ces contaminants, dans les horizons de surface des sols des sites du Réseau de Mesures de la Qualité des Sols, ont fait l’objet de plusieurs programmes financés par le GIS Sol  entre 2008 et 2013. Le laboratoire d’analyses des sols de l’Inra Arras, partenaire de tous ces projets a développé des méthodes d’analyses de ces molécules en routine.

Nous disposons aujourd’hui des teneurs de 16 HAP, 20 PCB, 10 furanes  et 7 dioxines pour l’ensemble des sites de métropole et d’outre-mer (~2200), de 13 OCP pour environ 500 sites répartis sur l’ensemble du territoire métropolitain, de 27 PBDE et de 10 triazines et 8 phénylurées respectivement sur 90 et 200 sites répartis dans la partie nord de la France.

De nombreux contaminants de la famille des POP ne sont que peu présents et peu détectables dans les sols de France, jusqu’ici analysés. En revanche, certains apparaissent légèrement plus ubiquistes, d’autres présentent des teneurs élevées localement. Les programmes en cours ont permis de cartographier 4 HAP et 3 OCP (lindane, DDE et DDT) à l’échelle du territoire. Des hypothèses ont été formulées en particulier pour la répartition du lindane interdit depuis 1998. Parmi les herbicides, l’atrazine est présent dans 80% des échantillons analysés dans les sols du Nord de la France. Des analyses complémentaires sont en cours pour affiner la répartition spatiale des molécules et mieux comprendre l’origine de leur répartition.

Le cas de la chlordécone aux Antilles françaises : un enjeu de santé publique. Cette molécule organochlorée de synthèse, était utilisée comme insecticide contre le charançon du bananier de 1972 à 1993 et apportée à des doses massives Une étude conduite en 2001 par le ministère de la Santé a montré l’ampleur et la durabilité de la contamination, affectant les eaux, les sols, les espèces aquatiques, l’eau potable et les aliments. La molécule est aussi présente dans le sang d’hommes, de femmes et d’enfants.

Les données acquises dans le cadre de la cartographie des sols couplées à des analyses ont permis d’évaluer les teneurs en chlordécone au sud de Basse–Terre (Guadeloupe) et leur évolution au cours du temps (Cabidoche et al, 2009, Levillain et al, 2012). Des cartes de risques de pollution des sols montrent qu’en Guadeloupe 1/5ème de la surface agricole utile est contaminée. Cette proportion atteint  2/5ème en Martinique. Plusieurs siècles seront nécessaires pour que la molécule disparaisse des sols.

L’étalement urbain et la construction d’infrastructures de transport induisent une artificialisation des sols. Les incidences sur l’environnement sont nombreuses : la perte de ressources naturelles et agricoles, la fragmentation des habitats naturels et des corridors biologiques, l’intensification du ruissellement des eaux et l’altération de leur qualité, l’augmentation du risque d’inondation, etc. Cependant, tous les sols artificialisés ne sont pas imperméabilisés. L’imperméabilisation des sols correspond au recouvrement permanent du sol par un matériau imperméable. Elle altère la plupart des fonctions des sols de façon irréversible, en particulier celles qui concernent la régulation des flux hydriques.

Selon l’inventaire CORINE Land Cover de 2006, les espaces artificialisés (tissu urbain continu ou discontinu, zones industrielles ou commerciales, réseaux de communication) représentent  5 % du territoire métropolitain, tandis que les terres agricoles occupent 60 % et les forêts et espaces semi-naturels 34 %. Les espaces artificialisés continuent cependant de s’étendre avec une augmentation de 3 % entre 2000 et 2006, soit environ 80 000 hectares, principalement au détriment des sols agricoles. La progression de l’artificialisation des sols est contrastée selon les régions. Les plus densément peuplées (Alsace, Île-de-France, Languedoc-Roussillon, Nord, Provence–Alpes-Côte d’Azur) sont soumises à une forte progression de l’artificialisation. Il en va de même pour la vallée du Rhône, le pourtour des grandes agglomérations, le long des infrastructures et du littoral.

À l’échelon de la France métropolitaine, ce sont surtout des sols de très bonne qualité agronomique qui ont été artificialisés entre 2000 et 2006 : ils représentent plus d’un tiers des surfaces agricoles artificialisées au niveau national. C’est ce qui ressort de l’étude du classement des sols agricoles (à partir des données de CORINE Land Cover 2000), pour chaque région, en cinq classes de qualité agronomique en fonction des valeurs de leur réserve utile en eau.

Processus majeur de dégradation physique des sols, le tassement concernerait 33 millions d’hectares en Europe, soit 4 % des terres. Il résulte essentiellement de la mécanisation des activités agricoles et forestières. Le tassement des sols est le résultat d’une interaction entre l’humidité du sol, sa sensibilité à la compaction et la pression exercée par les engins d’exploitation agricole ou forestière, ou encore par le piétinement du bétail. Lors du travail du sol, du semis, des épandages, des récoltes ou des travaux de débardage, un tassement irréversible peut en effet se produire si les pressions exercées par les passages d’engins lourds s’effectuent sur un sol humide. Faibles lors du semis ou de la préparation du sol (30 kPa), ces pressions sont très fortes lors des récoltes et de leur transport, ou lors de l’abattage ou du débardage du bois (jusqu’à 200 kPa). Le risque de tassement des sols est par exemple estimé supérieur à 75 % lors de la récolte de maïs grain sur les sols sableux dans les Landes (Projet DST, 2005 – Gessol).

Le tassement des sols entraîne une baisse de la production et augmente les impacts environnementaux, avec l’accroissement du risque de lessivage des nitrates, d’émission de gaz à effet de serre (N2O, CH4), de ruissellement et d’érosion des sols. Aujourd’hui, la tendance à la simplification du travail du sol en grande culture pour réduire les charges de mécanisation et l’érosion, limite également les possibilités de régénérer la structure des sols grâce à la fragmentation par les outils. Éviter les situations à risque n’étant pas toujours possible, certaines pratiques comme le cloisonnement ou l’utilisation de pneumatiques adaptés peuvent alors limiter l’impact du tassement des sols.

Les matières organiques du sol se définissent « comme tout ce qui est vivant ou a été vivant dans le sol ». Elles constituent le réservoir de carbone organique terrestre le plus important, devant la biomasse des végétaux. Le premier mètre des sols mondiaux stocke entre 1500 et 2400 milliards de tonnes de carbone organique. En France métropolitaine, les stocks dans la couche superficielle (0-30 cm) des sols sont évalués à environ 3,2 milliards de tonnes.

Ce carbone organique provient de la décomposition des végétaux ou d’apports de matière organique exogène (ex: effluents d’élevage).  Les matières organiques du sol sont ensuite dégradées plus ou moins rapidement sous l’action des micro-organismes du sol en fonction des conditions du milieu (aération, humidité, localisation de la matière organique dans le sol, température, etc.), des usages et des pratiques agricoles (récoltes, gestion des résidus, etc.).  Cette dégradation produit du CO2 qui est émis en retour dans l’atmosphère. Toute modification de l’équilibre entre apport et minéralisation entraîne une variation, positive ou négative, des stocks de carbone des sols. Ceux-ci peuvent donc constituer un puits ou une source de CO2 atmosphérique. Ainsi, la minéralisation des matières organiques du sol sous l’effet de changements d’occupation ou d’usage (déforestation, retournement de prairies, etc.) peut être à l’origine de flux très importants de CO2 vers l’atmosphère.

Par ailleurs, les matières organiques rendent de nombreux services environnementaux. Elles constituent l’alimentation des organismes vivants du sol. Elles adsorbent et contiennent de nombreux éléments qu’elles relâchent lors de leur dégradation : des nutriments pour les plantes mais aussi parfois des contaminants. Les matières organiques sont indispensables à la structure des sols et à leur stabilité vis-à-vis de la pluie. Ainsi, il est important de maintenir un stock pour maintenir la fertilité des sols mais aussi pour limiter les transferts d’éléments contaminants vers les milieux.

La notion de fertilité des sols est souvent ambiguë, car elle présente plusieurs composantes. Aux sens agronomique et agro-environnemental, elle est définie comme la capacité des sols à soutenir une forte productivité végétale tout en minimisant les apports de matières fertilisantes procurant des éléments nutritifs indispensables aux cultures, les amendements organiques ou minéraux, ou les autres actions correctives.

La diminution des apports de certains engrais minéraux (potassiques ou phosphatés) pose la question du maintien de la fertilité des sols à long terme au regard des pratiques agricoles actuelles. En revanche, certaines situations excédentaires sont préjudiciables à la qualité des eaux. Les carences en certains oligo-éléments apparaissent relativement fréquentes. Enfin, l’acidification se manifeste surtout en sols forestiers peu pourvus en carbonates et en silicates. En milieu tropical, de très nombreux sols sont naturellement acides.

Le sol est le support de la biodiversité terrestre, qu’elle soit bien visible à nos yeux ou au contraire cachée, sous nos pieds. S’il est connu que la nature du sol (texture, acidité, fertilité) détermine les paysages et la diversité des espèces végétales et animales s’y développant, il est encore peu connu qu’une biodiversité bien plus importante réside également dans les sols eux-mêmes. Les communautés du sol présentent une profusion de formes de vie et de fonctions : elles constituent une part importante de la biomasse terrestre (200 kg à 4 tonnes de vers de terre par hectare) et de sa biodiversité (de 100 000 à un million d’espèces de bactéries différentes par gramme de sol). Classiquement, les organismes du sol sont regroupés suivant leurs tailles : visibles à l’oeil nu (méga ou macrofaune), à la loupe binoculaire (mésofaune) et au microscope (microfaune et microflore). Ils sont tout à la fois des « chimistes » en charge de la décomposition et de la transformation des matières organiques en éléments assimilables par les plantes (rôle exercé principalement, mais pas exclusivement, par les micro-organismes), des « régulateurs », contrôlant l’activité des décomposeurs, mais également des bioagresseurs (rôle rempli par les petits invertébrés comme les collemboles, les acariens et les nématodes) et des « ingénieurs », entretenant la structure du sol (action assurée par les vers de terre et les fourmis). Certains micro-organismes du sol sont également des pathogènes des plantes, des animaux ou de l’Homme.

La question du nombre d’espèces d’organismes existant à l’échelle globale reste toujours sans réponse précise. Cette fraction oubliée pourrait représenter un quart de la biodiversité mondiale. L’amélioration des connaissances de ce patrimoine biologique peut permettre de mieux le protéger et de l’utiliser pour une agriculture moins consommatrice d’intrants (la diversité des nématodes libres du sol permet de réguler la pression parasitaire sans utiliser de pesticides et la diversité microbienne entretient la fertilité chimique des sols) et pour des usages nouveaux, encore inconnus (production de médicaments, de matériaux). A l’échelle nationale, des premiers travaux ont analysés la biomasse microbienne et les invertébrés sur la base du Réseau de Mesure de la Qualité des Sols.

Les minéraux présents dans le sol représentent la matière dominante du sol tant en masse qu’en volume. Ils proviennent soit des roches dans lesquelles le sol s’est développé (feldspaths, micas, quartz), soit de la transformation des minéraux préexistants dans la roche, soit de la néoformation de nouveaux minéraux (oxydes, argiles).

Leurs propriétés physico-chimiques régulent divers mécanismes physiques et chimiques dans les sols. Ainsi, les minéraux du sol et leur organisation dans l’espace sont responsables des réserves en eau et contribuent à l’offre d’éléments nutritifs pour les plantes. Avec les matières organiques, ils influent sur la régulation de la chimie des eaux naturelles, car ils peuvent immobiliser les excès d’engrais minéraux utilisés en agriculture, les pesticides, ainsi que divers polluants. Ils contribuent également à la neutralisation des effets des dépôts atmosphériques acides.

Les argiles en particulier, de très petite taille (inférieure à 2 micromètres), ont des surfaces très réactives, chargées négativement. Cela leur confère d’extraordinaires propriétés pour participer à une multitude de processus qui concernent des molécules diverses, des éléments minéraux, des polluants organiques, des éléments toxiques ou contaminants et des éléments traces.

Les constituants du sol sont classés selon leur taille. Cette analyse granulométrique distingue deux grands ensembles de constituants : la terre fine correspondant aux constituants de diamètre inférieur à 2 millimètres, et les éléments grossiers qui mesurent plus de 2 millimètres. Au sein de la terre fine, trois grandes fractions sont considérées : les argiles de taille inférieure à 2 micromètres, les limons de taille comprise entre 2 et 50 micromètres, et les sables entre 50 micromètres et 2 millimètres. La texture correspond à un classement selon les proportions de ces trois fractions principales permettant de distinguer les sols sableux, limoneux ou argileux.

De nombreuses propriétés physiques et chimiques sont liées à la texture. Elle agit sur la structure du sol c’est-à-dire sa capacité à former des agrégats et donc en corollaire des pores, vecteurs des flux d’eau, d’air et d’éléments minéraux et organiques dans le sol. Elle intervient également dans la capacité du sol à retenir l’eau.

La texture d’un sol n’est pas homogène. Elle varie en fonction de la profondeur soit en raison de l’hétérogénéité du matériau dans lequel le sol se développe, soit à cause de certains processus de formation des sols qui créent des mouvements de matières au sein du sol. Ces variations de texture peuvent générer des comportements particuliers des sols. Les horizons plus argileux étant plus imperméables, ils créent un obstacle à l’écoulement des eaux. Cela peut entraîner des zones d’excès d’eau temporaire, appelées nappes perchées, qui sont très contraignantes pour les cultures.

Le phosphore est un élément indispensable à la croissance des végétaux. Il est présent dans les sols sous forme minérale et organique. La fertilisation phosphatée des sols comprend une large gamme de produits, issus des phosphates naturels (en totalité en ce qui concerne les engrais minéraux), ou de matières organiques fertilisantes (step, déjections animales). Apportés en excès, ils s’accumulent dans les sols.

Le phosphore peut rejoindre les milieux aquatiques sous forme dissoute par les drainages, les écoulements de nappe, ou fixé aux particules du sol et entrainé par ruissellement et érosion. Ces émissions de phosphore, conjuguées à celles des nitrates, contribuent aux phénomènes d’eutrophisation des eaux de surface, avec des perturbations écologiques dans les milieux aquatiques lacustres, fluviaux et estuariens.

La distribution des teneurs en phosphore facilement extractibles montre très clairement des effets régionaux. Ce phosphore extractible est un indicateur du phosphore facilement assimilable par les plantes. Les régions d’élevage intensif, comme la Bretagne, présentent de fortes teneurs en phosphore. Il s’agit essentiellement de phosphore d’origine organique, lié aux épandages d’effluents. Les autres secteurs où le phosphore apparaît en excédent sont principalement l’Alsace et le Nord-Pas-de-Calais. Dans ces régions, la craie phosphatée du Nord et les scories issues de l’activité sidérurgique ont été utilisées à partir de 1860. Dans de nombreuses régions, la majorité des sols présente des teneurs faibles en phosphore extractible : Aquitaine, Bourgogne, Centre, Franche-Comté, Languedoc-Roussillon, Lorraine, Limousin et Midi-Pyrénées. Récemment, une carte du phosphore total a été estimée produite à partir de mesures sous un sous échantillon du RMQS, et d’un modèle couplant substrat, propriétés et usages des sols.

Les sols caillouteux et très caillouteux offrent des possibilités de prospection racinaire des arbres dans le sol limitées. Ils représentent toutefois 11 % de la superficie forestière (1,6 Mha). Ils sont quasi absents des grandes régions écologiques (GRECO) Grand Ouest cristallin et océanique et Centre Nord semiocéanique. Les sols moyennement profonds (profondeur entre 35 et 64 cm) et profonds (profondeur supérieure à 65 cm) sont majoritaires. Ils couvrent 12,3 Mha soit quatre cinquièmes de la surface forestière.
La productivité des forêts est fortement liée à cet indice, faible sur les sols très caillouteux ou peu profond à faible réserve en eau et forte sur les sols les plus profonds.

La profondeur du sol se définit comme la profondeur jusqu’à l’apparition de la roche non altérée. Le sol s’épaissit au détriment de la roche dans laquelle il se développe. A l’échelle globale, la variation de la profondeur du sol s’explique donc par deux facteurs principaux : la nature de la roche dans laquelle le sol se développe et le temps. En effet, plus la roche est dure ou s’altère difficilement, moins le sol est épais. De même, plus le sol est ancien, plus il est épais. Ainsi les sols européens qui ont environ 10 000 ans sont plutôt de profondeur moyenne, tout au plus quelques mètres, alors qu’en zone tropicale les sols, plus anciens, peuvent atteindre plusieurs dizaines de mètres.

Au niveau local, d’autres facteurs peuvent intervenir comme le relief et la géomorphologie. Sur les pentes fortes, le départ de matières par érosion conduit à des sols peu épais. A contrario, les sols sont plus épais en bas de pente, là où les matières érodées se déposent.

Connaître la profondeur du sol est important pour de nombreuses problématiques agricoles ou environnementales, car plus le sol est profond, plus il peut stocker d’eau et d’éléments. La dégradation des contaminants est d’autant plus efficace que leur temps de résidence dans le sol est important.