Dans les sols, les principaux éléments majeurs sont le fer (Fe), l’aluminium (Al), le manganese (Mn), le calcium (Ca), le magnésium (Mg), le potassium (K) et le sodium (Na). Ils sont nécessaires à la physiologie des plantes.

Connaître leurs teneurs dans les différents horizons du sol permet de comprendre comment le sol s’est formé et de comparer les sols entre eux.

Le fer est très abondant dans les sols, ses composés fortement colorés sont de bons indicateurs de l’excès d’eau dans les sols (couleur gris-bleu à gris-vert). Assez facilement mobilisable, il peut migrer dans le sol et se reconcentrer ailleurs.

L’aluminium est intégré aux minéraux argileux des sols et est donc présent dans tous les sols.

Les concentrations du manganèse sont très variables, mais sa géochimie est comparable à celle du fer. Il est toutefois beaucoup plus mobile que le fer dans les sols acides. En milieu calcaire, il est insolubilisé ce qui peut générer des carences pour les plantes.

Le calcium est associé au sodium et au potassium dans les roches, tandis que le magnésium est associé au fer. Les quantités de calcium et de magnésium présentes dans le sol découlent des conditions d’altération des minéraux primaires et de la lixiviation des éléments.

Enfin, le potassium et le sodium sont largement présents dans l’environnement. Leur teneur dans les sols découle de la nature des roches dont les sols sont issus. Les sels de potassium et de sodium sont très solubles. Les sols des régions tropicales ne contiennent presque pas de potassium.

Le sol filtre l’eau et exerce un pouvoir tampon sur le régime des eaux superficielles et l’alimentation des eaux souterraines. Il permet aussi l’alimentation en eau des organismes vivants (animaux, végétaux, bactéries, champignons, etc) qui la restituent à l’atmosphère, principalement via la transpiration des plantes. L’eau contenue dans le sol joue un rôle prépondérant dans de nombreux processus environnementaux par la dissolution, le dépôt, la transformation, la dégradation et le transport de diverses substances. De nombreuses réactions chimiques ont lieu à l’interface entre la solution et la phase solide ou les organismes du sol. A noter que les émissions de GES (CH₄ et N₂O) comme le stockage de carbone dans les sols sont fortement déterminés par les conditions hydriques.

La capacité du sol à retenir l’eau dépend d’abord de sa porosité, qui représente 30 à 60% du volume total d’un sol. Plus les pores sont petits, plus l’eau est retenue fortement. Des pores bien connectés faciliteront la circulation de l’eau. Les pores dont le diamètre est inférieur à 0,2 μm contiennent une eau inutilisable par les plantes. La quantité d’eau totale que le sol peut retenir, ainsi que la quantité d’eau utile, varient selon deux principaux critères intrinsèques :

• la texture du sol. Les sols sableux, qui présentent une faible porosité, présentent une faible réserve en eau utile. A l’inverse, les sols limoneux, qui ont une porosité élevée, sont ceux qui fournissent le plus d’eau utile. Bien qu’ayant la plus forte capacité à retenir l’eau, les sols argileux fournissent proportionnellement le moins d’eau utile.
• la profondeur du sol. Plus un sol est épais, plus sa réserve en eau est grande. Certaines roches, comme les craies, peuvent également servir de réserve en eau et réalimenter le sol au fur et à mesure qu’il se dessèche.

La porosité d’un sol est aussi influencée par les matières organiques, la faune et la flore, ou encore l’action de l’homme. Par exemple, le labour et l’apport de matières organiques favorisent la porosité, le passage d’engins lourds sur sol humide la diminue, parfois de manière irréversible.

La quantité d’éléments grossiers dans le sol détermine sa pierrosité. Ces éléments correspondent aux constituants minéraux du sol de diamètre supérieur à 2 millimètres, ceux inférieurs à 2 millimètres représentant la terre fine.

Les conséquences de la pierrosité sur les propriétés des sols sont assez complexes et dépendent de la taille des éléments grossiers, de leur forme, de leur pétrographie, de leur degré d’altération, de leur porosité, de leur dureté et du volume qu’ils occupent.

La présence d’éléments grossiers est généralement considérée comme une contrainte pour l’agriculture. En effet, ils réduisent le volume de terre fine du sol, limitant la quantité d’éléments nutritifs et d’eau disponibles pour les plantes. Ainsi, pour une épaisseur de sol donnée, un sol caillouteux contient moins d’éléments nutritifs et retient moins d’eau qu’un sol non caillouteux.

Les éléments grossiers sont à l’origine de difficultés lors de la préparation du sol, du semis et de l’augmentation de l’usure du matériel. Ils gênent la germination et peuvent causer des lésions sur les plantes lorsqu’ils sont déplacés par les engins agricoles. Cependant, ces inconvénients sont surtout dommageables en cultures annuelles. Ils le sont moins en cultures pérennes, que ce soit en prairie ou en cultures ligneuses.

Certains éléments grossiers peuvent, lorsqu’ils sont altérés, fournir des éléments nutritifs à la plante comme les micas par exemple qui fournissent du potassium. D’autres peuvent constituer une réserve en eau non négligeable et notamment les éléments grossiers issus de la craie. Ils peuvent améliorer la structure du sol en augmentant la part des petits agrégats et ainsi favoriser le développement des racines dans le sol. Dans un sol argileux, ils peuvent favoriser la fissuration du sol. Ils peuvent aussi limiter le tassement.

Les carbonates des sols sont la calcite (carbonate de calcium) et la dolomite (carbonate double de calcium et magnésium). Ils sont également présents dans les roches en tant que débris de roches calcaires. S’ils sont normalement stables, ils peuvent être dissous sous certains climats, la calcite précipite alors dans l’espace entre les pores. Ils sont issus de l’altération et/ou de la précipitation des roches carbonatées.

Lors de l’analyse chimique, on distingue les teneurs en calcaire total de celles en calcaire actif (partie qui peut se solubiliser rapidement en bicarbonate).
A l’échelle du territoire, on trouve les sols carbonatés au-dessus des roches calcaires.
Les carbonates régulent le pH des sols et permettent un apport de calcium aux êtres vivants et stabilisent les composés organiques.

Le dictionnaire de données DoneSol est téléchargeable à cette adresse. En plus d’expliquer la structure de la base de données DoneSol, il expose les concepts de base de la cartographie des sols dans le cadre du programme IGCS et sert d’aide à la saisie dans l’application DoneSolWeb.