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CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES DES
COUVERTURES PÉDOLOGIQUES
FIF-ENGREFB. Jabiol, 2003
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1- Structure des couvertures pédologiques1-1 organisation structurale des couvertures pédologiques
solum réel
solum image
toposéquence
phys. - poly 1
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chronoséquence
lithoséquence
Solimage
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1-1 organisation structurale des couvertures pédologiques1-2 organisation verticale : les horizons - définition
ex. MOex. structure
ex. argile
ex. sable
profondeur de limites, transitions
phys. - poly 1
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horizons contrastés,limites nettes ou diffuses
horizons peu contrastés …. à l'oeil
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RP : environ 25 horizons de référence principaux
1-2 organisation verticale : les horizons- origine, dénomination
holorganiques : O (A00, A0)
organo-minéraux : A (A1)
éluvial : E (A2)
illuvial : B : BP, BT (B)
structural : S ((B))
roche altérée : C C
roche dure : R R
lettres minuscules : ca, ci, g, ….
RP (1992) CPCS (1967)
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2- Couleur des horizons
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2- Couleur des horizons : origine
matière organique
fer - quantité
- état : oxydé, réduit
- forme : amorphe, lié aux argiles, cristallisé
oxydes (ex. Fe2O3 hématite)
oxy-hydroxydes ex. FeO(OH)
forme de cristallisation : ex. goethite, lépidocrocite
- héritée de la roche (lithochrome)- conditions de formation du sol
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3- Organisation structurale des horizons3-1 la structure "du sol": définition et description
agrégats :taille
forme
pasd'agrégats :
structuresmassives
ouparticulaires
phys. - poly 2
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3-1 la structure "du sol": définition3-2 les agrégats
floculation
cimentation par exsudats
enrobements
cimentation
phys. - poly 3
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3-2 les agrégats
3-3 origine de la structure
structures d'origine mécanique (dites fragmentaires)
structures d'origine biologique (dites construites)
structures de précipitation chimique
3-4 stabilité structuralerésistance de l'agrégat à la destruction
in Solltner
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Is : indice d'instabilité structurale
utilisation de log 10 Is : < 1 structures très stables
> 2 graves problèmes structuraux
in Solltner
phys. - poly 4
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4- Porosité et densité apparente
4-1 définition de la porosité :
Ptotale = 100 Vol vides / Vol apparent
mesurée par imprégnation dans le pétrole
valeurs 30 à 70 %
1- Structure des couvertures pédologiques
3- Organisation structurale des horizons2- Couleur des horizons
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0,2 mm (200 µm )
2 mm
6 à 10 µm
0,2 µm
oeil nu
macro- photographie
circulation rapide de l'eau
rétention d'eau disponible pour
végétaux
rétention d'eau non disponible
coiffes racinaires
poils racinaires
vers de terre
bactéries
taille vides visibilité dynamique de l'eau accessibilité
microscope
mésofaune racines
hyphes mycéliens
MA
CR
OPO
RO
SIT
ÉM
ICR
O
maxivides
minivides
macropores
micropores
porosité matricielle
4-2 types de porosité et conséquences
enracinementactivité biologique
circulation de l'eaurétention en eau
phys. - poly 3
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La répartition de la porosité a donc autant d'importance que sa valeur totale
texture LAS horizon Aca
macroporosité : 60%, microporosité : 10%, total : 70%
M.O.
S L AS µ macro
texture L limon tassé
macroporosité : 5%, microporosité : 30%, total :35%
L AS µ macro
texture LA horizon Bt
macroporosité : 10%, microporosité : 35%, total : 45%
S L AS µ macro
porositééléments grossiers terre fine
macroporosité : 30%, microporosité : 15%, total : 45%
texture LSS L + AS µ macro
phys. - poly 5
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4-3 origine de la porosité
porosité structurale :
porosité texturale :
macroporosité uniquement
macroporosité
microporosité
Solimage
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Fig. 1 : Distribution de la porosité dans trois types de matériaux
0
5
10
15
20
25
>300 96-300 60-96 30-60 6_30 0,2-6 <0,2
dimension des pores en microns
% vol. solSLLA
phys. - poly 5
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4-4 variation de la porosité dans le temps
en fonction de l'humidité :
limon argileux
porosité fissurale porosité texturale
sec
humide
7%
1%
37%
43%
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en fonction de l'usage :
forêt culture
différents types de travail du sol
dans les deux cas, c'est laporosité structurale qui est affectée
et donc la pénétrabilité par les racines
phys. - poly 6
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4-5 masse volumique apparente
µa = masse sol sec / vol sol
si exprimée en g/cm3 masse vol app = densité apparente da
valeurs : 1,2 à 1,7
ne pas confondre avec dr, densité des constituants du sol
(horizons holorganiques 0,2 à 1)
Porosité = 100 (dr - da) / dr
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complexité en sols caillouteux ; notion de "da de la terre fine"
pour les horizons de surface : da = 1,27 - 0,63 logC + 0,026 pHe - 0,75 %volEG% EG estimé à l'oeil
et en profondeur :da = 1,12 - 0,0096 CEC7 + 0,77 prof (m) - 0,38 %volEG
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5- Les facteurs influençant les caractéristiquesphysiques des sols
1- Structure des couvertures pédologiques
3- Organisation structurale des horizons2- Couleur des horizons
4- Porosité et densité apparente
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MACROPOROSITE
Vie et pénétrationdes
RACINES
drainage interne (eau)diffusion de l’airactivité biologique
STRUCTURE ET STABILITÉ STRUCTURALE
galeries
turriculesexsudats
engorgementdéfloculation
matière organiqueciments par CAH, long terme ou court terme
phys. - poly 7
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médiane : 2,6% de MO(1,5% de C)
données de la base cantonale nationale, ENSAR
STRUCTURE ET STABILITÉ STRUCTURALE
matière organiqueciments par CAH, long terme ou court terme
qualité et quantité
conséquences
phys. - poly 8
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en forêt (réseau européen, env. 500 placettes, Badeau 1998)
horizons holorganiques : médiane 38% de C
horizons 0-10 cm : 3, 8% de Chorizons 10-20 cm : 1,8% de C
phys. - poly 8
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texture
STRUCTURE ET STABILITÉ STRUCTURALE
matière organique
activité biologique
phys. - poly 7
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texture :
sables : absence de cimentsmacropoporosité texturale possible
argiles : ciments par minéraux argileux floculésgonflements retraits -> porosité structurale
limons : absence de cimentspas de gonflements-retraitsmacroporosité texturale IMPOSSIBLE
forte sensibilité des limons à la destructuration : tassements (perte de porosité)destruction des agrégats des sols nus en surface (battance)
sensibilité à l'érosionpas (peu) de remédiation naturelle
défaut d'infiltration de l'eau de pluie
Solimage
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destruction des agrégats des sols nus en surface : formationd'une croûte de battance
indice de battance IB= f(Lf, Lg, A, MO, pH)
Stengel et al. 98
phys. - poly 9
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Fies et Panini 1995sol limoneux
69 mm de pluie
225 mm de pluie
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toute forte concentration ionique des solutions est favorableà la stabilité structurale
cations favorisant la stabilité structurale : Ca, Mg, Fe
cations défavorables : Na
garniture cationique
STRUCTURE ET STABILITÉ STRUCTURALE
matière organique texture
activité biologique
phys. - poly 7
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facteurs physiques
actions climatiques sur sols nus : pluie, gel
actions anthropiques : travail du sol, tassements
racines
STRUCTURE ET STABILITÉ STRUCTURALE
matière organique texture garniture cationique
activité biologique
facteurs modifiables et facteurs non modifiables
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5- Les facteurs influençant les caractéristiques physiques des sols (suite)
conclusion : les risque de dégradation physique des sols français
risques : disparition des agrégats
baisse de macoporosité
augmentation da
difficultés d'infiltration de l'eau et risques d'érosion
difficultés d'enracinement et de mycorhization
sols sensibles : limons
engorgéssans EGsans MO
nussous climat agressif
acides ou sodiques
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en milieu agricole
indice de battance IB = f(Lf, Lg, A, MO, pH)
problèmes de battance
pour l'INRA :17% de sols à forte sensibilité
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problèmes d'érosion diffuse
en France : 2,5 M ha
soit autant que érosion liée à pentes ou climat :
montagne, région médit., vignobles
Solimage
35Auzet 87
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Haute Normandiesource Min. env.
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tous types d'érosion en Europe : (en t/ha/an)
forêt culture sol nu
Belgique 0,1 à 0,5 1 à 3 7 à 8
Région médit. 3,5 11 à 40
10 t / ha /an équivalent à ……. 1 mm/an
dans le monde :
sur 1,5 milliards d'ha de sols cultivés,perte de plusieurs dizaines de millions d'ha /an
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problèmes de compaction : comparaison avec les sols forestiers
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compaction réversible d'un sol amazonien suite à la mise enpâture entrainant un déséquilibre biologique dans les populations
de vers de terre (sol argileux)
in Grimaldi 2000
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remèdes :
en milieu agricole en France :
amendements, gestion de la MO des sols,
réduction des interventions,
adaptation des systèmes de culture
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en milieu forestier
compactage des sols lors de l'exploitation
avec ou sans orniérage
effets de la monoculture de résineux
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remèdes : en milieu forestier
PRÉVENTION
- respecter les sols les plus sensibles,choisir les périodes d'intervention
éviter les coupes à blanc en zones sensibleset ne pas laisser de sol nu
érosion en zone tropicales (t/ha/an): forêt : 0coupe à blanc manuelle : 5coupe mécanisée : 20
car la correction est très difficile
car la remédiation naturelle est souvent aléatoire
très graves problèmes également de perte de porosité
Ruffieux 97
PRÉVENTION- respecter les sols les plus sensibles,choisir les périodes d'intervention
protéger les sols
densité apparente à :0-10 cm 25-35 cm
témoin sans expl. 1,07 1,5sol nu 1,3 1,6avec rémanents 1,2 1,5 différences significatives à 1p1000
éviter les coupes à blanc en zones sensibles
adapter le matériel d'exploitation
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6- Notion de profondeur du sol
5- Les facteurs influençant les caractéristiques physiques des sols
signification ?
profondeur "utile" ou "profondeur prospectable"
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0,5 à 1 racine / dm2
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facteurs favorables : agrégats fins et nets
textures grossières
faible compacité et faible da
profil homogène
facteurs défavorables : structure massive
compacitéabsence de macroporosité
EG à grandes surfaces horizontales
phys. - poly 9
phys. - poly 10
48
49
50
C'est tout pour aujourd'hui