Revenir
Revenir

1. Formation et composition d’un sol

Les chercheuses et chercheurs en pédologie, spécialistes de l’étude des sols, considèrent ceux-ci comme...

Sommaire

Contexte et problématiqueQuestionnement ouvertQuestionnement guidé
DocumentsDoc. 1 La formation d’un solDoc. 2 La structure d’un solDoc. 3 La composition d’un solDoc. 4 L’origine de l’humus
Savoir-faireGeste technique : manipulation de décantation d’un solS’informer sur un processus et le modéliser graphiquement
Bilan et exercicesFormation et composition d’un solLa naissance d’un sol - Légender

Contexte et problématique

Les chercheuses et chercheurs en pédologie, spécialistes de l’étude des sols, considèrent ceux-ci comme « l’épiderme vivant de la planète ». En effet, situés à l’interface entre les roches de la lithosphère et l’air de l’atmosphère, traversés par les eaux de pluie qui s’y infiltrent, ils abritent une grande biodiversité, et les végétaux dépendent de leur présence pour se développer.
Les pédologues nous apprennent que la formation d’un sol résulte de l’interaction entre la lithosphère, l’atmosphère, l’hydrosphère et la biosphère.
Comment l’interaction entre l’eau, l’air, les roches et les êtres vivants produit-elle un sol ?

Questionnement ouvert

À l’aide des documents proposés, présenter l’organisation et la composition d’un sol et expliquer comment il se forme.
On attend que vous indiquiez les composants minéraux et organiques de sol et leur disposition dans l’espace, ainsi que la biodiversité qui peuple cet écosystème, puis que vous décriviez, par un schéma fonctionnel titré et légendé, les étapes de formation d’un sol, les différents facteurs à l’œuvre à chaque étape ainsi que la durée de chacune d’elles.
Liste des documents
Doc. 1 La formation d’un sol
Doc. 2 La structure d’un sol
Doc. 3 La somposition d’un sol
Doc. 4 L’origine de l’humus
Doc. 5 L’abondante biodiversité du sol

Questionnement guidé

1.Relever, dans le doc. 1, les étapes de la formation d’un sol ainsi que les facteurs à l’œuvre et les durées des étapes.
2.Préciser, à l’aide des docs 2 et 3, la structure et la composition d’un sol.
3.Expliquer l’origine de l’humus et son implication dans la formation d’un sol d’après le doc. 4.
4.Indiquez le rôle de la biosphère dans la formation d’un sol en vous appuyant sur les informations du doc. 5.
5.Pour finir, réunissez l’ensemble des données sous la forme d’un schéma fonctionnel légendé qui a pour titre « La pédogenèse ».
Liste des documents
Doc. 1 La formation d’un sol
Doc. 2 La structure d’un sol
Doc. 3 La somposition d’un sol
Doc. 4 L’origine de l’humus
Doc. 5 L’abondante biodiversité du sol

Documents

Doc. 1 La formation d’un sol

La formation des sols, ou pédogenèse, résulte de processus naturels, successifs ou simultanés. Les sols évoluent avec le temps.
La roche à l’affleurement subit une altération chimique, par dissolution, sous l’action de deux agents, l’eau et l’air (dioxygène et dioxyde de carbone). Les roches subissent également une altération mécanique, en raison des variations de température et de l’action des racines des végétaux. Cette étape dure en moyenne plusieurs centaines d’années.
De nouveaux minéraux se forment, qui n’existaient pas dans la roche d’origine, comme les minéraux argileux. Des êtres vivants très diversifiés (micro-organismes, champignons, insectes, vers, végétaux) s’installent alors et agissent sur les sols, accumulant de la matière organique. Cela intervient après l’altération de la roche, et dure plusieurs milliers d’années.
Structure du sol à différentes échelles
Si l’on observe de l’échelle microscopique à centimétrique, on constate que le sol présente une texturation en agrégats associées à de la matière organique. Les agrégats sont constitués de particules de roches non solubles (sables, argiles) et solubles (ions minéraux). La matière organique contient des matières provenant de la décomposition des organismes vivants dans et à la surface du sol. Entre ces agrégats, on observe des vides permettant la circulation de l’eau et de l’air.
De l’échelle centimétrique à décimétrique, on observe une structuration en horizons, c’est-à-dire des couches parallèles à la surface et assez homogènes. Les horizons les plus superficiels sont caractérisés par leur richesse en matière organique et les plus profonds, par leur richesse en matière minérale.
La structuration en horizons est en place au bout d’une centaine de milliers d’années.

Doc. 2 La structure d’un sol

Un sol est constitué de plusieurs couches, appelées horizons :
  • litière (L):couche en surface, composée des débris de végétaux morts et de feuilles. On y trouve les divers êtres vivants qui dégradent la matière organique ;
  • humus ou horizon humifère (H) :issu de la décomposition de la litière, riche en matière organique. Il se mélange avec des argiles et forme le complexe argilo-humique, responsable de la fertilité et de la stabilité du sol ;
  • horizon minéral(M) :mélange de débris rocheux et d’humus. Plus on descend dans cet horizon, plus les débris minéraux sont de grande taille ;
  • roche mère(R) :marque le début du sous-sol.
Si l’horizon humifère est lessivé par des eaux d’infiltration, il peut former deux couches distinctes : un horizon de lessivage, clair, au-dessus d’un horizon d’accumulation plus foncé, où se trouve la matière organique. On retrouve parfois aussi une couche de couleur rouille, due à une accumulation d’oxyde de fer.

Doc. 3 La composition d’un sol

Résultat d’une manipulation de décantation sur un échantillon de sol prélevé dans l’horizon humifère
Principe de la manipulation :l’échantillon est placé dans une éprouvette et imbibé d’eau. Il est ensuite fortement agité, puis l’éprouvette est laissée « au repos » durant 24 heures. Les particules composant le sol ont décanté, c’est-à-dire qu’elles se sont déposées vers le fond de l’éprouvette, les plus denses en premier, les moins denses en dernier.
Le granoclassement* obtenu des particules permet de les observer facilement et ainsi de déterminer leur nature.
*Granoclassement: répartition verticale des particules selon leur taille et leur densité.

Doc. 4 L’origine de l’humus

La matière organique du sol provient de la décomposition des êtres vivants (végétaux, organismes du sol). L’origine de cette matière organique est au départ le CO2atmosphérique, utilisé par les plantes lors de la photosynthèse.

Savoir-faire

Geste technique : manipulation de décantation d’un sol

L’analyse de la composition d’un sol implique de séparer ses constituants afin de déterminer leur nature. Pour cela, on peut réaliser une manipulation de décantation à partir du sol à étudier.

S’informer sur un processus et le modéliser graphiquement

Ce que cela signifie
S’informer revient à prélever de l’information sur le déroulement d’un phénomène biologique ou géologique afin d’en identifier les étapes et, pour chacune, d’en comprendre les mécanismes biologiques, physiques et /ou chimiques.
Ici, la modélisation correspond à la réalisation d’un schéma des étapes du processus étudié. Il s’agit de réaliser un schéma fonctionnel, légendé et titré, réunissant l’ensemble des explications et figurant de manière simple et claire les étapes du processus et les mécanismes.
Comment je dois faire
S’informer: prélever l’information utile, qui permet de comprendre tout ou partie du processus biologique ou géologique. On s’attachera à identifier clairement les objets (matériaux, dimensions, etc.) et les mécanismes en jeu, à comprendre le déroulé du processus dans l’espace et dans le temps.
Modéliser graphiquement: réaliser un schéma fonctionnel en figurant :
  • les étapes du processus ;
  • les mécanismes biologiques, physiques et/ou chimiques ;
  • les liens entre les étapes.
Les représentations graphiques des objets doivent être scientifiquement correctes mais les plus simplifiées possible pour faciliter la lecture du schéma : on ne cherche pas la précision d’un dessin réaliste.
De même pour les mécanismes, une représentation symbolique est attendue, comme l’utilisation de flèches légendées pour indiquer un mécanisme de transport.
Enfin, il est important de situer l’ensemble du processus expliqué dans l’espace et le temps en figurant des échelles, par exemple de profondeur, d’altitude, de hauteur, de longueur, de temps. Il peut être utile d’associer aux échelles de profondeur ou d’altitude des indications de température ou de pression, si ces paramètres entrent en jeu dans le processus étudié.
Ce que l’on attend de moi
J’ai réussi à m’informer si j’ai réuni toutes les informations utiles à la compréhension du processus.
J’ai réussi à modéliser graphiquement le processus :
  • si le schéma fonctionnel est scientifiquement correct ;
  • si le schéma représente de manière claire les étapes du processus, les liens entre elles, les objets et les mécanismes en jeu ainsi que leur position sur une échelle de temps et d’espace ;
  • si le schéma et ses différents éléments sont légendés et titrés avec exactitude.

Bilan et exercices

Formation et composition d’un sol

Le sol se forme très lentement à partir desrochesà l’affleurementaltéréespar l’air et par l’eau. Les particules minérales qui ne subissent pas l’érosion (ablation et transport notamment par l’eau) restent sur place et participent à former le sol en interaction avec lamatière organique des végétauxqui s’y développent. Cette matière organique est recyclée par lesautres organismesqui le peuplent comme des bactéries, des champignons, des animaux.
Formation et composition d’un sol

La naissance d’un sol - Légender