L'influence des facteurs édaphiques sur les êtres vivants - 2nd L

 

Les facteurs édaphiques sont les facteurs liés au sol. 

 

Selon la pédologie (science qui étudie le sol) le sol est la partie superficielle meuble de l'écorce terrestre plus ou moins épaisse provenant de la désagrégation d'une roche préexistante. 

 

Chaque roche comporte des constituants minéraux, de la matière organique, de l'eau et des gaz. 

 

Ces constituants donnent au sol des caractères physico-chimiques qui forment les facteurs édaphiques. 

 

Tous ces facteurs ont des influences particulièrement importantes sur les êtres vivants. 

Un profil pédologique correspond à l'épaisseur d'un sol allant de sa surface jusqu'à la roche mère. 

 

Son observation montre plusieurs couches ou horizons qui se sont formées sous l'action des facteurs climatiques par un processus appelé pédogénèse. 

 

Ces horizons sont :

 

$\blacktriangleright\ $Horizon $A_{0}$ : c'est la partie superficielle du sol correspondant à la zone d'accumulation des débris organiques. 

 

Il comprend une partie où la matière organique n'est pas encore complètement dégradée, les feuilles et les branches sont encore reconnaissables et une autre partie de fermentation où les débris organiques ne sont plus reconnaissables : c'est la partie humifiée. 

 

$\blacktriangleright\ $Horizon $A$ : il est constitué à la fois de matières organiques et de matière minérale : c'est la terre arable. 

 

Cet horizon résulte soit de la pénétration de la matière minérale soluble dans le sol, soit par un brassage mécanique réalisé par les organismes du sous-sol, soit par l'activité agricole. 

 

$\blacktriangleright\ $Horizon $B$ : c'est la zone d'accumulation des minéraux solubles entrainés par le lessivage. 

 

IL est riche en sels minéraux et en humus. 

 

$\blacktriangleright\ $Horizon $C$ : c'est la zone d'altération de la roche mère. 

 

$\blacktriangleright\ $Horizon $D$ : il correspond à la roche mère non altérée. 

 

 

$-\ $Un échantillon de sol est prélevé et pesé. Soit $P_{1}$ son poids ;  si ce sol est complètement séché, on constate que son poids diminue et devient $P_{2}.$ 

 

La masse de l'eau est égale à $P_{1}-P_{2}.$

  

$-\ $Du sol est placé dans un récipient puis on y verse subitement beaucoup d'eau, on constate que des bulles de gaz échappent du sol : le sol est constitué de gaz. 

 

$-\ $Du sol est placé dans une éprouvette graduée puis on y ajoute de l'eau en abondance. 

 

Le sol est remué dans l'éprouvette puis laissé au repos pendant quelques heures. 

 

On obtient les résultats ci-dessous. Ces résultats montrent que le sol est constitué de particules minérales de taille différente. 

 

 

$-\ $Du sol est placé dans une cuvette de porcelaine puis chauffé fortement.

 

Quelques temps après on constate que le sol se noircit. 

 

Ce qui montre qu'il contient de la matière organique.

Les différents constituants du sol peuvent être classés en deux groupes ou fractions. 

$\bullet\ $La fraction solide : elle est constituée de matières minérales. 

 

Ce sont des particules plus ou moins  grosses classées selon leur taille (les cailloux, les graviers, les sables, les limons, l'argile) et les matières organiques qui peuvent avoir une origine animale ou végétale (leurs éléments peuvent être visibles à l'œil nu ou au microscope, vivants ou morts). 

 

$\bullet\ $La fraction liquide ou solution du sol : elle correspond à l'eau et aux éléments dissous. 

 

$\bullet\ $La fraction gazeuse : elle est composée principalement de dioxygène, de méthane, de dioxyde de carbone, présent sous forme de bulles d'air contenues entre les éléments solides du sol ou dans l'eau du sol. 

$\bullet\ $Les substances d'origine minérale : elles sont principalement issues de l'altération des roches. 

 

$\bullet\ $Les substances d'origine organique : elles proviennent surtout de la décomposition de la matière organique. 

 

Cette décomposition est réalisée sous l'influence des microorganismes (champignons, bactérie) et de facteurs climatiques (eau, air, température). 

Les facteurs édaphiques sont les facteurs essentiels qui déterminent les caractéristiques d'un sol c'est-à-dire les traits qui permettent de le distinguer. 

 

Ils sont de deux types : physiques et chimiques. 

Les facteurs physiques du sol sont essentiellement la texture, la structure, la perméabilité, la porosité et la capacité de rétention. 

La texture d'un sol est la composition granulométrique de ce sol. 

 

Elle correspond à la grosseur des éléments qui constituent le sol. 

 

Elle peut être étudiée à partir de la technique du tamisage et de la décantation. 

 

Elle est caractérisée par la taille des particules (ou grains) qui composent le sol. 

 

Elle varie selon la roche mère, la température et le couvert végétal. 

 

Suivant le diamètre des grains on distingue les sols suivants : 

 

$2\,mm>\text{taille}\geq 0.2\,mm\quad;\quad\text{sables grossiers}$

 

$0.2\,mm>\text{taille}\geq 0.05\,mm\quad;\quad\text{sables fins}$

 

$0.05\,mm>\text{taille}\geq 0.02\,mm\quad;\quad\text{limons grossiers}$

 

$0.02\,mm>\text{taille}\geq 0.002\,mm\quad;\quad\text{limons fins}$

 

$0.002\,mm>\text{taille}\quad;\quad\text{argile}$

 

 

Du point de vue pratique on distingue trois types de textures :  

 

$\surd\ $Les  textures argileuses ou textures fines : elles sont caractérisées par une richesse élevée en argile. 

 

Ce sont des textures qui  correspondent aux sols lourds peu perméables. 

 

$\surd\ $Les textures limoneuses : elles correspondent aux sols riches en limon, peu perméables et mal aérés. 

 

$\surd\ $Les textures équilibrées : elles correspondent aux sols lomono-argilo-sableux. 

 

Elles comportent à la fois assez d'éléments fins (colloïdes) et d'éléments grossiers. 

 

Ce sont des sols qui ont une capacité de rétention d'eau élevée. 

 

$\surd\ $Les textures sableuses ou textures grossiers : elles correspondent aux sols légers riches en sable et souvent secs. 

$$\begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Types de textures}&\text{Types de sols}&\text{Caractéristiques}\\ \hline \text{Texture argileuse}&\text{Sol lourd}&\text{Difficile à travailler}\\ \hline \text{Texture sableuse}&\text{Sol léger, sec}&\text{Facile à travailler}\\ \hline \text{Texture équilibrée}&\text{Sol limono-argilo-sableux}&\text{Facile à travailler}\\ \hline \text{Texture limoneuse}&\text{Sol saturé en limon}&\text{Peu perméable et mal aéré}\\ \hline \end{array}$$

 

Pour déterminer la texture d'un sol, on utilise le diagramme des textures (Document 5) : c'est un diagramme triangulaire qui permet de déterminer de manière précise la texture d'un sol. 

 

Pour cela on porte sur ces côtés le pourcentage $(\%)$ de sable, d'argile et de limon. 

 

On trace une droite passant par le pourcentage de chaque proportion de particule et parallèle au côté précédent. 

 

Le point caractéristique de la texture du sol correspond au point d'intersection des trois droites.

La détermination du pourcentage de chaque compartiment ou fraction (sable, limon ou argile) est réalisée avec l'égalité suivante : $$\%\text{fraction}=\dfrac{\text{masse de fraction}\times 100}{\text{masse totale de l'échantillon}}$$

 

 

En dehors du diagramme des textures permettant de déterminer la texture d'un sol, il existe aussi l'histogramme de diamètre. 

 

Il permet de visualiser de manière plus nette la texture d'un sol. 

 

L'histogramme peut être obtenu à partir des résultats du diagramme des textures ou par calcul direct du pourcentage de chaque fraction avec la même formule : $$\%\text{fraction}=\dfrac{\text{masse de fraction}\times 100}{\text{masse totale de l'échantillon de sol}}$$

                                  

Pour la construction de l'histogramme, on porte les pourcentages sur l'axe des ordonnées et les fractions du sol sur l'axe des abscisses. 

Elle traduit le mode d'agencement des particules d'un sol. 

 

C'est la manière dont les grains d'un sol sont disposés les uns des autres. 

 

On distingue trois $(03)$ types de sol à structure différente :

 

$\surd\ $La structure particulaire : elle caractérise les sols dont les particules solides sont séparées les unes par rapport aux autres et créent des vides qui laissent facilement passer l'eau. 

 

Ces sols ne sont pas favorables à l'agriculture car ils ont une capacité de rétention très faible. 

 

$\surd\ $La structure compacte : elle caractérise les sols dont les particules (grains) sont réunies (cimentées) par de l'argile en ne laissant aucun vide. 

 

Ces sols sont asphyxiants et sont imperméables à l'eau. 

 

$\surd\ $La structure grumeleuse : elle caractérise les sols formés de grumeaux (un ensemble de particules de sable et de limon cimenté par les colloïdes) ou agrégats. 

 

Ces grumeaux laissent des vides entre eux offrant ainsi une bonne aération aux racines et aux microorganismes du sol. 

 

Ces sols ont aussi une grande rétention d'eau. 

 

 

 

$\surd\ $Le complexe argilo-humique : dans uns sol, on trouve toujours des particules très fines d'argile et d'humus situées entre les particules de sable. 

 

Les particules d'argile sont chargées négativement ainsi on les appelle colloïdes argileux. 

 

Les particules d'humus aussi sont électronégatives et forment des colloïdes humiques. 

 

Dans la nature la liaison des deux est impossible. 

 

Mais grâce à l'interaction de cations bivalents, des ponts cationiques se forment ente les colloïdes argileux et les colloïdes humiques : le complexe argilo-humique est ainsi formé. (Document 5) 

 

 

Soit un sol qui pèse $90\,g.$ 

 

L'étude de sa composition minérale donne $40\,g$ de sable, $35\,g$ de limon et $15\,g$ d'argile.

  

1. Selon vous, comment cette étude a-t-elle été réalisée ? 

 

2. Déterminer la texture suivant sa composition. 

 

3. Déterminer à l'aide d'un diagramme des textures sa texture. 

1. Réalisation de l'étude :

 

Cette étude a été réalisée à l'aide de trois tamis de tailles différente. 

 

On a pesé une masse de sol donné que l'on verse sur le premier tamis puis on le remue. 

 

Et ainsi de suite jusqu'à ce que chaque tamis retienne une masse de particule selon ses mailles. 

 

On pèse en fin la masse de sable, d'argile et de limon obtenue. 

 

2. La texture suivant la composition : la texture est sableuse car la masse du sable est plus importante. 

 

3. Détermination de la texture :

 

Calcul du pourcentage de sable, du limon et d'argile.  $100\%=90\,g$

 

$\%\text{sable}=\dfrac{40\times 100}{90}=44.4$

 

$\%\text{limon}=\dfrac{35\times 100}{90}=38.9$

 

$\%\text{argile}=\dfrac{15\times 100}{90}=16.6$

 

Diagramme des textures.

Un échantillon de sol pèse $831\,g$ et contient les fractions suivantes : 

 

Argile $(43\,g)$, limons fins $(500\,g)$, limons grossiers $(184\,g)$, sables fins $(68\,g)$, sables grossiers $(9\,g)$, graviers $(27\,g).$

 

1. Calculer le pourcentage de chaque fraction. 

 

2. Représenter l'histogramme de diamètre. 

La perméabilité d'un sol se définit comme étant la capacité de ce sol à se laisser traverser par l'eau. 

 

Au laboratoire on peut comparer la perméabilité de deux sols à l'aide de deux erlenmeyers et deux entonnoirs. 

 

Pour cela on place sur chaque entonnoir un papier filtre, ensuite y déposer une quantité de sol et verser des quantités d'eau égales. 

 

Le sol qui se laisse traverser le plus rapidement par l'eau est plus perméable. 

 

La perméabilité d'un sol peut être appréciée par le calcul du débit ou le temps de filtration. 

 

$-\ $Le débit correspond au volume de liquide ayant traversé l'échantillon de sol par unité de temps ; $$d=\dfrac{v}{t}\quad\text{en }ml/mn$$ 

 

$-\ $Le temps d'infiltration $(t)$ correspond au temps mis pour le passage d'une unité de volume de liquide ; $t_{f}=\dfrac{v}{d}\quad\text{en}mn/ml$

 

En résumé, plus le débit d'un sol est élevé plus il est perméable et plus le temps de filtration est élevé plus le sol est imperméable (autrement dit plus le débit d'un sol est élevé, plus le temps de filtration est faible).