Séance 18 - Définition du sol
Par Jégouzo Mathilde (LGT Camille St-Saëns, Deuil-La-Barre (95)) le 20 mars 2018, 08:32 - Lien permanent
Questionnement autour de comment nourrir l'humanité, de la notion de sol (sa formation, ses fonctions...) et de sa dégradation
ACTIVITE - DEFINITION DU SOL
I) Observation du sol en 3 manipulations (1 par groupe, 30mn)
Chaque groupe doit :
- réaliser une manipulation et faire des observations
Manipulations :
1- le sol vivant, organique
2- le sol minéral
3- le sol, interaction entre l’humus et les argiles
Tous les élèves doivent :
- schématiser sur leur cahier leurs manipulations et leurs observations
- être prêts à expliquer à l’oral ce qu’ils ont fait
II) Réalisation d’un diagramme des différents compartiments du sol sur Excel (par binôme, 10mn)
1) Grâce à la fiche technique, réaliser un diagramme circulaire (camembert) des différents constituants du sol.Pour cela vous disposez d’un fichier de données Excel appelé « constituant du sol » sur le bureau.
2) Après validation, imprimer votre diagramme : faire une capture écran ou utiliser l’outil capture pour réaliser un fichier word avec deux diagrammes à imprimer (puis à partager entre les membres du binôme).
Le but de cette activité est de comprendre la structure et le fonctionnement du sol afin de reconstituer les étapes de la formation d’un sol.
GROUPE 1: Le sol vivant, organique
DOCUMENTS A DISPOSITION :
Le sol est constitué de plusieurs compartiments dont un compartiment « vivant », composé de matière organique.
Cette matière organique du sol comprend les êtres vivants du sol (bactéries, champignons, animaux, végétaux…) et les produits de leur décomposition.
Rappel sur le cycle de la matière :
La présence des décomposeurs est essentielle à la fertilité du sol et à la bonne croissance des plantes: grâce à eux, la matière organique est transformée en éléments nutritifs (minéralisation), le sol a une meilleure structure (grâce à l’humus), retient mieux l’eau, etc. Connaître et maintenir la biodiversité d’un sol est donc primordial pour un agriculteur.
L'analyse de sol permet de connaître avec précision le taux de matière organique qu'il contient. Un sol en santé doit contenir au moins 5% de matière organique.
Définitions (Wikipédia) :
Litière : ensemble de feuilles mortes et débris végétaux (matière organique) en décomposition qui recouvrent le sol
Humus : couche supérieure du sol créée, entretenue et modifiée par la décomposition de la matière organique. L’humus est une matière souple et aérée, qui absorbe et retient bien l'eau, de pH variable selon que la matière organique est liée ou non à des minéraux, d'aspect foncé (brunâtre à noir), à l’odeur caractéristique, variable selon qu'il s'agit d'une des nombreuses formes d'humus forestier1, de prairie, ou de sol cultivé.
MANIPULATION :
Après avoir expliqué le dispositif ci-contre (appareil de Berlèze), recenser les organismes vivants grâce à la fiche technique (clé d’identification).
Pour chaque organisme, essayer de retrouver son rôle grâce au document « La complémentarité de la faune du sol ».
Clé de détermination des organismes du sol
GROUPE 2: Le sol minéral
DOCUMENTS A DISPOSITION :
La texture d’un sol correspond à la proportion relative des particules (différents constituants minéraux) d’un sol, répartis selon leur taille ou granulométrie :
(argile = particules minérales inférieures à 2 µm / limon = particules dont la taille est comprise entre 2 et 50 µm / sable fin = particule dont la taille est comprise entre 50 et 200 µm / sable grossier = particule dont la taille est comprise entre 200 et 2000 µm)
La granulométrie des particules minérales du sol dépend de l’érosion des roches se trouvant en dessous du sol. On remarque par exemple au niveau du relief vosgien la présence d’une texture sableuse (arène granitique) à mettre en relation avec la présence de roches magmatiques (granite) en érosion. On peut également voir au niveau du bassin parisien constitué de roches sédimentaires (à la granulométrie plus fine que les roches magmatiques), des sols de textures plus fines (limon voire argile).
L’érosion des roches du sous-sol dépend aussi du climat, de la présence d’eau, du relief… et du temps !
Les sols sont néanmoins toujours constitués d’un mélange de particules minérales de granulométries diverses. Il est intéressant de connaître la texture d’un sol notamment pour les agriculteurs :
- la présence d’argile dans le sol permet une bonne rétention de l'eau dans le sol et une bonne fertilisation de ce dernier mais si la teneur en argile dans le sol est élevée, il y a un risque d’imperméabilisation du sol.
- les sols avec un pourcentage de limons élevé sont fertiles mais plus sujets que les autres à l'érosion par l'eau.
- les sables retiennent peu l'eau et sont peu fertiles. En revanche, le développement des racines est plus facile dans un sol à forte teneur en particules sableuses.
MANIPULATION :
a) Réalisez le test du boudin avec votre sol selon la ressource 1 « test du boudin »
b) Un échantillon du sol été placé dans une éprouvette avec 5 fois son volume d’eau et une cuillerée à soupe d’adoucisseur d’eau (type Calgon liquide, c’est un agent défloculant, qui évite les grumeaux). Après agitation il a été laissé au repos pendant 48 heures :
Mesurez l’épaisseur de chaque couche avec une règle et déterminez en % l’épaisseur de chaque couche. Utilisez alors le triangle des textures et déterminez le type de sol (voir la ressource 2)
Ressource 1 : Test du boudin
1/ Prenez un peu de terre dans votre main et mouillez-la légèrement ; malaxez-la pour faire une boule. Si elle colle fortement sans trop salir les doigts, elle est probablement riche en argile et en limon fin. Autre indice de cette richesse : écrasez la terre entre le pouce et l’index. Si elle est peu collante mais salit les mains, elle est probablement riche en limons, et moins en argile.
2/ Écrasez la terre entre le pouce et l’index. Si vous ressentez un aspect soyeux, c’est le signe de la présence de limons fins et d’argile. En revanche si vous sentez entre vos doigts des petits grains rugueux plus ou moins gros qui grattent et crissent, il s’agit de sables plus ou moins grossiers.
3/ Maintenant, roulez la boule pour en faire un boudin entre vos deux paumes. Si vous ne parvenez pas à l’affiner sans le casser (boudin grossier), c’est que la terre manque d’argile et de limon. Votre sol est donc à tendance sableuse (sable à sablo limoneux). Si vous pouvez faire un boudin plus fin (2 à 7 mm) sans le casser, il s’agit d’un sol limoneux (limono sableux à limoneux).
4/ Si vous parvenez aisément à faire un boudin de moins de 2 mm et que vous pouvez le courber sans le casser, votre sol est à dominante argileuse (argileux à argilo-limoneux). S’il se casse, votre terre est plutôt limono-argileuse. Bien entendu, il existe de nombreux intermédiaire : riche en argile et en sable, terre dite franche, c’est à dire bien équilibrée entre l’argile, les limons et les sables grossiers…. Dans tous les cas, pour améliorer la terre, si elle s’avère compacte et difficile à travailler, vous devrez apporter beaucoup de compost ou de fumier afin de remonter le taux d’humus.
Ressource 2 : Test du bocal d'eau (méthode approximative)
Manipulation réalisée :
Du sol sec a été placé dans un bocal en verre transparent d'environ 1 litre. Y a été ajouté de l'eau jusqu'à ce qu'il soit presque plein. On agite ensuite vigoureusement le mélange pendant quelques minutes, puis on laisse reposer pendant au moins 24 heures, puisque l'argile peut prendre plusieurs jours à se déposer (l’ajout de sel facilite le dépôt des argiles). Peu à peu, le mélange s’est stratifié en couches successives : le sable se dépose au fond du bocal, le limon forme la couche intermédiaire et l'argile se dépose sur le dessus. La matière organique flotte à la surface de l'eau.
Selon l'épaisseur des couches, il est possible de calculer le pourcentage de chaque élément :
% de sable : (épaisseur de la couche de sable X 100) ÷ épaisseur totale du sol dans le bocal
% de limon : (épaisseur de la couche de limon X 100) ÷ épaisseur totale du sol dans le bocal
% d'argile : (épaisseur de la couche d'argile X 100) ÷ épaisseur totale du sol dans le bocal
On détermine ensuite à quel groupe appartient le sol en se référant au tableau suivant :
GROUPE 3: Le sol, interaction entre humus (organique) et argiles (minéral)
DOCUMENTS A DISPOSITION :
Dans le sol, on trouve des particules minérales (comme les argiles par exemple) et des particules organiques (humus issu de la décomposition de la matière organique).
Les colloïdes argileux dispersés (suspension de particules minérales argileuses dans l’eau du sol) sont incapables de maintenir soudés des agrégats d’humus. En effet, ces deux éléments sont chargés négativement et se repoussent. La structure du sol peut alors être dégradée sous l'effet de la pluie. On dit qu'elle est instable. Le sol devient compact et asphyxiant, imperméable.
En revanche, des colloïdes argileux floculés (rassemblement des particules d’argiles en plus grosse particules) ne se mélangent pas avec l'eau. Cela maintient soudés les agrégats d’humus. La structure du sol résiste aux effets dégradants de la pluie : elle est stable. Le sol reste aéré et favorable à la nutrition végétale.
La floculation des colloïdes d’argiles est possible grâce à un apport en ions positifs (cations) comme le Ca2+, cela rend possible la liaison des colloïdes d’argiles entre eux ou avec les particules d’humus. On parle alors de complexe argilo-humique :
Le complexe argilo-humique une fois formé est un gros agrégat de particules minérales et organiques chargé négativement qui peut donc fixer, attirer des molécules chargées positivement. L’intérêt est le stockage dans le sol de molécules nutritives pour les végétaux (NH4+ par exemple).
Les ressources du sol en calcium échangeable (= sous forme ionique) dans le sol ne sont pas réparties de façon homogène dans les sols français. Par exemple, en Bretagne, le sous-sol granitique et acide est à l’origine d’une teneur en calcium échangeable faible. C’est pourquoi, les agriculteurs peuvent être amenés à amender le sol de leurs cultures. En effet, il est recommandé d’épandre sur le sol, entre 2 cultures, du sable coquillier (contenant de nombreux fragments de coquilles de mollusques marins riches en carbonate de calcium CaCO3).
MANIPULATION :
Vous devez expliquer pourquoi il est recommandé d’épandre sur le sol, entre 2 cultures, du sable coquillier (contenant de nombreux fragments de coquilles de mollusques marins riches en carbonate de calcium CaCO3).
Isolement des colloïdes minéraux et condition d’agrégation :
1) Prélever à l’aide d’une pipette les particules fines déposées (colloïdes minéraux) dans une éprouvette contenant de la terre mélangée à de l’eau au repos depuis 24h. Placer quelques ml de ces colloïdes minéraux dans deux tubes à essai.
2) Ajouter dans un des tubes une pincée de nitrate de calcium (Ca(NO3)2). Agiter les 2 tubes et laisser reposer au moins 15 minutes.
Matériel :
- Eprouvette avec un mélange de terre et d’eau au repos depuis 24h
- Pipettes
- 2 tubes à essai
- Nitrate de calcium
RESULTATS:
BILAN:
Un sol est constitué de différents éléments présents en différentes proportions : eau, air, matière minérale (argiles, limon, sable) et matière organique (humus). Ces différents éléments proviennent d'une longue interaction entre la lithosphère (roches, matière minérale), la biosphère (vivant, matière organique) et l'atmosphère-hydrosphère (air et eau) : un sol ne peut se former qu'en présence d'eau, de matière minérale et de matière organique. Le sol est lent à se former et est inégalement réparti à la surface de la planète.
Les particules minérales sont issues de l’érosion des roches, elles sont en interaction avec l’humus issu de la décomposition de la matière organique. En effet, les argiles (chargées négativement) et l’humus (chargé négativement) peuvent être liés grâce à des ions positifs (Ca2+) et former le complexe argilo-humique. Ce dernier est globalement chargé négativement et peut retenir dans le sol des nutriments chargés positivement disponibles pour les végétaux.
