Généralités sur les sols

Le sol est une ressource naturelle, peu ou lentement renouvelable, considéré comme la plus importante des quatre ressources naturelles renouvelables sur lesquelles se fonde l ‘ activité humaine de production. La surface du sol n’ est pas extensible mais globalement en voie de dégradation (surtout dans les pays pauvres), jusqu’à son élimination ou sa stérilisation. Comme support de la biosphère, le sol joue un rôle essentiel dans la circulation des composés vitaux et dans la biodisponibilité de ces composés pour les organismes vivants. Il assure ainsi le maintien de sa fertilité et, de ce fait, de nombreux cycles biogéochimiques, s’y déroulent : cycle de l’ eau, de l’ azote, du soufre, du phosphore, du fer. Un sol peut être déclaré fertile et sain si la quantité de polluants qu’il reçoit est égale ou inférieure à celle qu’ il peut éliminer (Baudelet, 2004). Le sol est lieu privilégié d’innombrables réactions biochimiques et géochimiques ; sa contamination empêche ceux-ci de jouer correctement leur rôle de filtre actif qui garantit la qualité des eaux, la santé des végétaux, mais qui est aussi On note une multiplication des sites contaminés par les dépôts des déchets toxiques ou d’anciens lieux de production, le développement des produits de traitement agricole et des engrais de synthèse, également dû à la chimie, enfin, plus récemment sont apparus des dommages à vaste échelle dus aux retombées de la pollution de l’atmosphère, dues à des cheminées insuffisamment filtrées (Zmirou et al., 2003). Un sol dégradé doit être restauré (réhabilité), afin qu’il puisse retrouver son potentiel nourricier initial, la réhabilitation consiste en une baisse considérable de la toxicité (ou du risque) des sites en utilisant soit des procédés naturels (bio-remédiation), soit des nouvelles technologies de protection de l’environnement (Vandamme, 2011).

Définitions d’un sol

Les sols constituent une interface issue des interactions entre les différents ensembles que sont la lithosphère, l’hydrosphère, l’atmosphère, la biosphère et enfin l’anthroposphère. Cette particularité des sols rend difficile le choix d’une définition unique, selon l’Association française pour l’étude du sol (AFES), une définition officielle des sols formulée en 2014, puis retenue en 2018, définissant le sol comme un volume qui s’étend depuis la surface de la Terre jusqu’à une profondeur marquée par l’apparition d’une roche dure ou meuble, peu altérée, ou peu marquée par la pédogenèse. L’épaisseur du sol peut varier de quelques centimètres à quelques dizaines de mètres, ou plus. Il constitue, localement, une partie de la couverture 5 pédologique qui s’étend à l’ensemble de la surface de la Terre. Il comporte le plus souvent plusieurs horizons correspondant à une organisation des constituants organiques et/ou minéraux (la terre). Cette organisation est le résultat de la pédogenèse et de l’altération du matériau parental. Il est le lieu d’une intense activité biologique (racines, faune et microorganismes). » Le sol peut aussi être défini comme la couche supérieure de la croûte terrestre composée de particules minérales, de matière organique, d’eau, d’air et d’organismes, le sol est donc un système hétérogène et complexe. Il est composé d’une phase solide représentée par les particules du sol, une phase liquide représentée par l’eau du sol (qui peut être enrichie en de nombreux composés et particules) et une phase gazeuse constituée par l’air emprisonné dans le sol (Demougeot, 2004). D’après Cornu & Clozel (2000), le sol provient en général de l’altération de la roche mère sous-jacente, appelée sous-sol. La pédologie décrit les différents types de sols ainsi formés, en distinguant la couche arable et le sol sous-jacent. L’agriculture travaille la couche arable, plus riche en matières organiques. L’horizon sous-jacent, entre la couche arable et la roche mère, contribue aussi à la nutrition de la plante en éléments minéraux et en eau. 

La composition du sol

Le sol est un système complexe formé de très nombreux composants minéraux et organiques soumis à des phénomènes physiques, chimiques et biologiques en constante interaction. Les principaux constituants du sol sont de trois phases : une phase solide occupe 40 % (sol très fragmenté) à 70 % (sol très compacté) du volume du sol, constitué d’une fraction minérale (sable, argile…), et une fraction organiques (débris d’organismes végétaux), d’une phase liquide  » solution du sol « , formée d’eau et d’ions et une enfin une phase gazeuse  » atmosphère du sol « , formée des gaz qui circulent dans les interstices du sol (Figure 1). Les proportions des phases gazeuse et liquide dépendent de l’hydratation du sol (Donadieu, 2016). La fraction minérale solide représente 93 à 95 % du poids total du sol (Calvet, 2003) Figure 1. Répartition des éléments en poids et en volume dans le sol (Christiane, 2009). 6 I-1.3. L’évolution des sols Le sol se forme à partir d’un matériau parental, le plus souvent une roche, qui, sous l’effet de différents facteurs, s’altère, se désagrège et contribue à former la composante minérale du sol. Il peut également se développer à partir de matériaux apportés par le vent (cas des limons et sables éoliens) ou l’eau (marais, terrasses alluviales…). Les organismes vivants contribuent à former le stock de matière organique (Girard et al., 2011). Considéré comme un système dynamique, le sol évolue sans cesse sous l’effet de plusieurs facteurs en interaction. C’est ainsi que le climat, la végétation, le matériau parental, l’érosion (mécanique, chimique), l’hydrologie, le temps ou l’action de l’homme conditionnent le type de sol observé et sa durée de formation. Par exemple, un sol se développe d’autant plus rapidement qu’il se trouve sous un climat plus humide et plus chaud ou que la roche dont il provient est plus tendre et altérable. La formation d’un sol ne se déroule pas à échelle humaine mais demande du temps. Le temps de formation des sols varient de quelques milliers d’années, comme pour les sols des bordures des cours d’eau, à plusieurs millions d’années (Pillet & Longet, 1989). Quand on dit qu’un sol est «mature», cela ne veut pas dire que sa formation est terminée. Cela signifie que les changements dans le sol sont devenus pratiquement imperceptibles, car le sol entre en équilibre dynamique avec son environnement. Autrement dit, la vitesse à laquelle le sol se forme est approximativement égale à la vitesse à laquelle le sol se décompose ou est naturellement érodé (SSSA, 2019).

La dégradation des sols

La dégradation des sols est la perte réelle ou potentielle de productivité ou d’utilité consécutive à des facteurs naturels ou anthropiques. Il s’agit essentiellement d’une diminution de la qualité des sols ou d’une réduction de leur productivité agricole, végétale et animale, et de sa capacité de régulation environnementale. La dégradation des sols résulte des activités humaines ou elle est un phénomène naturel aggravé par les activités humaines (Lal, 1997 ; Brabant, 2008). La dégradation d’un sol correspond à sa transformation (physique, chimique et/ou biologique) qui implique la détérioration plus ou moins réversible d’une ou de plusieurs de ses fonctions. Il peut s’agir de modifications voulues, destinées à améliorer certaines de leurs caractéristiques (teneur en matière organique, pH, salinité) ou fonctions (drainage, etc.), mais, bien souvent, intervenir sur le sol provoque différentes formes de dégradation (figure 2).  Figure 2. Différentes formes de dégradation du sol (Dosso, 2019) Qu’elle soit d’ordre physique, chimique et/ou biologique, la dégradation est un phénomène complexe, elle a non seulement des impacts néfastes sur les sols (modifications des propriétés et des fonctions du sol), mais également, du fait du rôle d’interface que jouent les sols, sur l’hydrosphère, l’atmosphère, la lithosphère et la biosphère. a- La dégradation physique La dégradation physique des sols correspond principalement à une désorganisation de leur structure. Cette dernière, définie par l’organisation spatiale des agrégats du sol (assemblages de constituants minéraux et organiques), délimite les volumes des vides ou porosité du sol. La dégradation physique contribue à l’affaiblissement de la structure du sol induisant l’encroûtement, la compaction, et l’érosion (Gueye, 2013) ; 

La dégradation chimique

La dégradation chimique, comprenant la perte de nutriments (déplétion lors de la culture de sols pauvres sans fertilisation suffisante), la salinisation (insuffisance de drainage des zones irriguées, intrusion d’eau salée), la pollution et l’acidification ;

La dégradation biologique

Dans le sol, l’activité biologique contrôle les processus importants qui déterminent sa fertilité: taux ou vitesse de décomposition, de minéralisation, de dénitrification ou de lixiviation. En fait, il y a une très étroite relation entre l’activité microbienne et la teneur en eau du sol. Ainsi, il existe un seuil critique de la teneur en eau en dessous duquel les processus biologiques tels que les taux de diffusion de l’oxygène et des éléments nutritifs sont inhibés (Scholes et al., 1994 in Woomer & Swift, 1994).