Caractéristiques des sols et production de biomasse

II/ Les sols permettent le recyclage de la biomasse

  • Expliquer comment la fertilité du sol est maintenue naturellement

Evoqué au cycle 3 : devenir de la matière organique n’appartenant plus à un être vivant, décomposeurs

Un sol est formé de plusieurs couches. Il se situe au-dessus d’une roche-mère et de nombreux êtres vivants vivent à sa surface ou dans le sol lui-même.

Le sol a une double origine :

  • La fragmentation de la roche mère située en dessous du sol. La couche la plus basse correspond à cette zone d’altération et d’érosion.

  • La décomposition lente de molécules organiques. Celles-ci proviennent d’êtres vivants morts (cadavres, feuilles) et de déjections. La décomposition se fait dans la première couche du sol nommée humus.

Schéma de la structure d’un sol avec les deux origines mises en évidence

Il existe une très grande diversité d’êtres vivants dans le sol. Ils forment des réseaux trophiques, des chaines alimentaires reliées entre elles. Ces réseaux permettent la production de biomasse et la circulation de matières :

  • Production primaire de biomasse par photosynthèse en utilisant les minéraux présents dans le sol.
  • Production secondaire de biomasse en consommant les matières organiques issues d’êtres vivants morts. Cette production recycle la biomasse et libère des éléments minéraux dans le sol.

Le recyclage de la biomasse dans le sol l’enrichit en matières minérales et augmente donc sa fertilité.

Schéma de réseau trophique dans le sol montrant la production primaire utilisant des minéraux, la double origine de ces minéraux (roches et réseaux trophiques) et le recyclage de la biomasse morte.

  1. La nature des sols. TP16

Le sol est un milieu particulier, il fait partie intégrante d’un écosystème. Il existe différents types de sols dont la nature dépend de nombreux facteurs de l’environnement ou de la roche-mère sur laquelle ils se forment. Un sol se forme lentement à partir d’une roche, cela peut durer des milliers d’années. Les étapes de formation d’un sol sont toujours les mêmes : La roche-mère s’altère sous la contrainte physico-chimique de l’environnement (pluies, vent, alternance gel-dégel et fracturation que l’on appelle gélifraction ou cryoclastie…) et les premiers végétaux appelés végétaux pionniers commencent à s’installer (algues et lichens pour commencer puis mousses et autres plantes non vasculaires). Ces derniers développent la première biomasse qui servira à enrichir et développer le sol en formation. Les micro-organismes et les premiers animaux du sol apparaissent et transforment cette biomasse. Au fur et à mesure le sol s’épaissit et la végétation passe successivement du stade herbacé au stade arbustif pour finir au stade arborescent qui est l’évolution ultime d’un écosystème quand toutes les conditions sont réunies (ce qu’on appelle le climax, ou stade climacique). Le sol est toujours composé d’une fraction minérale et d’une fraction organique : la partie minérale est composée d’argiles (taille < 2 µm), limons (taille comprise entre 2 et 20 µm) et sables (taille comprise entre 20 µm et 2 mm) ou d’autres fractions à granulométrie plus importante (graviers, cailloux…). Il y a également de nombreux éléments chimiques. La proportion des argiles, limons et sables a une incidence sur la texture du sol et donc sur ses propriétés. La particularité des argiles et de l’humus est qu’ils peuvent s’associer en complexes appelés complexes argilo-humiques, chargés négativement et qu’ils jouent ainsi un rôle extrêmement important dans la fertilité du sol.

  1. L’eau et le sol.

Sous nos climats, l’apport d’eau au sol est varié (pluie, neige, rosée et brouillard). L’eau au sol pénètre en partie selon la porosité (capacité à s’imprégner) et la perméabilité (capacité à être traversé) du terrain, puis ruisselle. Le volume maximal d’eau qu’un sol peut retenir est la capacité de rétention du sol qui dépend essentiellement de la granulométrie du sol. Lorsque la surface du sol est imperméable (roche imperméable, route ou zone urbaine bitumée), le ruissellement apparaît sitôt que les dépressions du sol ont été remplies. La végétation favorise l’infiltration et s’oppose ainsi au ruissellement. Le ruissellement superficiel peut entraîner les particules du sol. Pour les cultures, un sol ne doit être ni trop poreux, ni trop perméable ni trop lourd (pas trop d’argiles). Il faut un bon compromis entre les différents composants du sol avec une bonne quantité de complexes argilo-humiques qui améliorent sa perméabilité. Les sols de champs cultivés sont très argileux et contiennent peu de complexes argilo-humiques, ce sont donc de mauvais sols potentiellement. Le sol idéal reste le sol de forêt mais une forêt exploitée pour des cultures devient généralement… Un champ (sauf peut-être en agroforesterie) !

  1. La biodiversité du sol.

Un agrosystème étant un système très déséquilibré, il faut ajouter de la matière organique afin de préserver la qualité microbienne du sol et conserver les micro-organismes indispensables à une bonne productivité. Trop souvent la « santé » des sols de culture a été négligée, elle est pourtant indispensable à une bonne productivité. Elle repose essentiellement sur la partie organique que constituent la litière, l’humus et les êtres vivants du sol (macrofaune de taille comprise entre 4 mm et 8 cm, mésofaune de taille comprise entre 0,2 et 4 mm, et microfaune d’une taille inférieure à 0,2 mm comme les champignons microscopiques ou les bactéries du sol). Tout cet écosystème autour des plantes, au-delà même de la seule rhizosphère (environnement immédiat autour des racines des plantes), comprenant notamment les décomposeurs et les lombrics, recycle la matière, entretient le sol, aèrent les parties superficielles et demeurent utiles aux agriculteurs.

 



Connaissances En dehors des agents érosifs, la nature et la composition des sols résultent aussi de l’interaction entre les roches et la biosphère, par le biais de plantes, d’animaux et de microbes. La biosphère prélève dans les sols des éléments minéraux participant à la production de biomasse. En consommant localement la biomasse morte, les êtres vivants du sol recyclent cette biomasse en éléments minéraux, assurant la fertilité des sols.

Notions fondamentales : notion de biomasse ; réseaux trophiques ; décomposeurs ; cycle de matière. Objectifs : l’organisation, la composition et l’origine des sols sont étudiées à partir d’un exemple local. L’influence de la nature du sous-sol sur les caractéristiques du sol est établie.

Capacités

– Comprendre (manipulation, extraction, organisation d’informations) les modalités de la formation des sols.

– Utiliser des outils simples de détermination d’espèces pour découvrir la diversité des êtres vivants du sol et leur organisation en réseaux trophiques.

– Expérimenter pour comprendre (à partir de la composition des engrais) l’importance des éléments minéraux du sol dans la production de biomasse.

– Concevoir et mener des expériences pour comprendre le recyclage de la biomasse du sol. Précisions : l’étude exhaustive des conditions de formation des sols n’est pas attendue.

%d blogueurs aiment cette page :