Transcript PG3_2014LesSolsdumonde-Sols sales - Moodle ENSAT

1/1
2/1
Illite
kaolinite illite
vermiculite
2/2
smectite
Capacité d’échange cationique = nombre de charges
négatives à la surface des argiles compensées par des cations
pouvant être échangés avec des cations très abondants dans
la solution du sol
On l’exprime en nombre de charges, l’unité est la mole de charges /100g
= 6,022 1023 charges /100g
« 1 Ca++ pèse 40 g » = 1 mole d’atomes de Ca ++ pèse 40 g
nombre d'Avogadro = 6,0221415 × 1023
1 mole charge = 1 molc = 1 mol(+)
« 1 Ca ++ pèse 40 g » = 1 mole d’atomes de Ca ++ pèse 40 g
40 g Ca ++ pèse 40 g et portent deux moles de charge
40 g Ca ++ = 2 molc
20 g Ca ++ = 1 molc
20 mg Ca ++ = 1 mmolc = 1 meq
1 équivalent = 1 mole charge = 1 molc = 1 mol(+)
1 meq = mole charge = 1 molc
1 meq/100g = 1 mmolec/100g = 1 cmolc/kg
1 meq/100g = 1 cmolc/kg
Nombre de cations adsorbés (mmolec/100g)
nombre d'Avogadro = 6,0221415 × 1023
Ces cations échangeables
constituent le «garde manger»
des végétaux en terme de
nutrition en Ca++, Mg++, K+,
NH4+, Fe , Zn , Cu
++
++
++
PG3 Les grands sols du
monde
Sols zonaux = prédominance du
climat
Action de l’eau et la température météorique
Altération météorique
L’hydrolyse correspond à une réaction chimique entre un sel
et de l’eau pour former un acide et une
base. L’hydrolyse est synonyme d’une destruction par de
l’eau au sens éthymologique, elle
consiste en une soustraction progressive d’ions à partir du
matériel parental.
L’eau pure est très peu agressive : ce n’est pas de l’eau
pure qui arrive sur les matériaux
Hydrolyse = en l’absence de MO abondance = altération
géochimique dominante
3) Acides Organiques :
Produits par le métabolisme des plantes et micro-organismes.
Les + solubles : acides fulviques et humiques.
Complexolyse = les produits de l’altération sont des
complexes organiques réduisant la formation de
minéraux secondaires. Altération dite biochimique par
opposition à l’altération géochimique sans MO.
Les produits de l’altération vont être plus ou moins
mobiles dans le profil
Solubilité des ions
Elle dépend de leur potentiel ionique :
Z : charge de l’ion
Z /r
Joue sur le nombre d’atomes d’O qui peuvent
s’organiser autour de l’ion
R : rayon ionique
Classification de Goldschmidt :
Cations solubles : gros et peu
chargés, pas d’interaction avec
H2O. MOBILES.
Hydroxydes insolubles : dissociation
partielle de H2O en H+ et OH-.
Précipitent sous forme
d’hydroxydes (FeOOH, Al(OH)3 …).
Très PEU MOBILES.
Oxyanions : petits et fortement
chargés. Dissocient l’eau et se lient
avec O2- (CO32-, PO43-, SO42- …).
MOBILES
Solubilité des principaux minéraux des roches (Sparks, 1995)
Altération très faible
Le degré d’altération va dépendre de la combinaison de
plusieurs facteurs qui vont déterminer la
nature des minéraux secondaires formés
- le climat (température, humidité, alternance saisonnière) qui contrôle le
degré d’hydrolyse;
- le relief qui détermine le degré de drainage ou de confinement;
- la nature de la roche-mère qui conditionne la séquence des minéraux
formés.
hydrolyse
1/1
allitisation
monosiallitisation
2/1 bisiallitisation
smectite
GM2
Climats :
glaciaire,
boréal,
tempéré, ou méditerranéen
désertique
équatorial
Diapositive 14
GM2
J'écris au tableau allitisation
monosiallitisation et bissialitisatio
GUIRESSE Maritxu; 31/05/2011
I- Les Sols à altération géochimique dominante
Jusqu’en 2008 : Pas classés RP (sauf fersiallitique). Milieu tropical. WRB
Altération croissante
Bisiallitisation
Monosiallitisation
Allitisation
A
FS (Ca, Ci)
C structure
conservée /
et non
conservée
R
Ex : Terra Rosa /
sol calcaire
Forte libération Fe,
association aux
argiles
Smectites /
hématite, Q, illite
héritées
Chaud et saison
sèche (MédiT,
tropical peu
drainage prof)
Fersiallitique
Gibbsite, Goethite,
Kaolinite
Equatorial humide,
pas de saison
sèche, bon
drainage
Ferrugineux
Altération
incomplète
Ferralsols
(meubles)
Altération
complète
Gibbsite, Goethite,
>> Kaolinite
Ferrallite :
indurée
A
Microstructuré,
meuble rouge
Cuirasse
Zone tachetée
C
R
I- Les Sols à altération géochimique dominante
A- Milieu bien drainés
Jusqu’en 2008 : Pas classés RP (sauf fersiallitique). Milieu tropical. WRB
Altération croissante
Bisiallitisation
Monosiallitisation
Allitisation
A
Forte libération Fe,
association aux
argiles
FS (Ca, Ci)
C structure
conservée /
et non
conservée
R
Ex : Terra Rosa /
sol calcaire
Smectites /
hématite, Q, illite
héritées
Gibbsite, Goethite,
Kaolinite
Equatorial humide,
pas de saison
sèche, bon
drainage
Chaud et saison
sèche (MédiT,
tropical peu
drainage prof)
Fersiallitique / Ferrugineux
Kaol >> Sm
Ferralsols
(meubles)
Gibbsite, Goethite,
>> Kaolinite
Ferrallite :
indurée
A
Microstructuré,
meuble rouge
Cuirasse
Zone tachetée
C
R
I- Les Sols à altération géochimique dominante
5 YR
Felibre/Fetotal>0,5
© Alain Ruellan, INRA
Sol rouge fersiallitique sur calcaire massif
Sols ferrallitiques ou latéritiques
Dégradation de tous les minéraux, élimination
des bases et de la silice, concentration sur place
de Al et Fe
Milieu chaud et sec : cuirasse ferrugineuse (Fe)
Rouge généralement : hématite Fe2O3
Ou très rare jaune : goethite FeOOH
(à la base des toposéquence)
Milieu chaud et très humide : Bauxite
(= 35 à 65 % Al2O3 sous la forme par ex. Al(OH)3)
I- Les Sols à altération géochimique dominante
RP 2008 : nvx horizons de ref. Solums de Ref intertropical
Sera certainement remanié
Ferruginosol : FE
F : ferrallitique rouge ou jaune / OX : oxydique / RT : réticulé (sesquioxydes
de Fe) / Oxm : cuirasse / Oxc : carapaces / ND : nodulaire
Ferralitisol : F et ND
Oxydisol : OX
Fersiallitique
FS : argiles 2/1 : bonne rétention
en eau, CEC élevée. P bien
disponible aussi.
Ferrugineux
Ferrallite : indurée
Faible CEC, peu de cations et éléments
majeurs, peu de micronutriments, toxicité Al.
Si Forêts luxuriantes : recyclage de la litière,
sinon, sols très fragiles
I- Les Sols à altération géochimique dominante
Photo Alain Ruellan
Climat : Tropical subhumide, Brésil
II- Les Sols à altération biochimique dominante
Zones bien drainées, climat tempéré ou froid
MULL : complexes organo-minéraux
MOR : complexation Fe/Al
1)Solums carbonatés (sols bruns carbonatés)
RM calcaire – Ca, Mg solubles échangeables
O (mull)
Aca / Aci
O (mull)
Aca / Aci
Sca /
Sci
C ou R
C ou R
O (mull)
Aca / Aci
(Sca / Sci)
K (gmt à -20 cm
Rendosol / Rendisol
Rendzines
Calcosol / Calcisol
ca : calcaire + effervescence
ci : pas effervescence mais saturé (S/T > 95%)
do : dolomiteux / dolomitique (Ca/Mg < 8 < 1.5)
mg : magnésique : pas effervescence (Ca/Mg :
0.2 à 2)
prof)
C ou R
Calcarisol
K : calcarique : carbo
secondaire (15% vol.)
Photo I. Baillie
Photo E. Micheli
Rendzine = Rendodol = Leptosol
II- Les Sols à altération biochimique dominante
1)Solums carbonatés
Dans la région : sur molasse (côteaux) : Terrefort
Plantes calcicoles / calcifuges (cellules envahies par Ca)
nutrition azotée, chlorose ferrique, déficit en
phosphate (précipite).
!
Arboriculteurs et viticulteurs (adapter le porte-greffe).
Profondeur des racines si C calcaire
Sinon : riches en argiles + saturés + bien structurés = excellent
Limites : profondeur et pierrosité. K. Dureté de la roche mère.
Broyage des pierres : recarbonatation
Horizon K
Calcarisol
II- Les Sols à altération biochimique dominante
2) Brunisol (WRB : cambisol) ou sol brun
3) Luvisol (WRB : luvisol) ou sol lessivés
4) Podzosol (WRB : podzol) ou Podzol
II- Les Sols à altération biochimique dominante
5) Andosols (WRB : andosol) japonais an (noir) do (sol)
Riche en MO
Faible da (O,3-O,9)
Très forte CRE
Structure « soufflée »
très légère
II- Les Sols à altération biochimique dominante
5) Andosols (WRB : andosol) japonais an (noir) do (sol)
Roche volcanique (verre et minx très altérables) / MO complexante
Humide pas de saison sèche
Andosolisation : hydrolyse (bcp Al allophane et Fe ferrihydrite) +
complexation (insolubilisation MO). Néoformation bloquée. Perte
cations et Si.
O (moder,
MOR)
A
lu : chélate
nd : acide humique +
S
amorphe, foncé
C
R
Alandosol (lu) : acide + Al,
S/T < 20%, toxicité Al,
climat froid et trop humide
pbm fertilité
Silandosol (nd) : CEC
élevée, cations,
rétention en eau
correcte, drainage
rapide. Racines facile
Très fertiles
Riche en MO
Faible da (O,3-O,9)
Très forte CRE
C., Mathieu, 2009
III- Les Sols à pédoclimat contrasté
1) Chernosol (WRB : Chernozem) : rôle dégradation MO
Continental froid, steppe. Bcp MO
Ach : chernique
> 40 cm
S – Bt – K - C
R
Turn over lent + stabilisation
(mélanisation) en prof.
Très riches MO (totale et stable, activité
bio, porosité : aération, rétention en eau,
gd CEC, saturée
Meilleurs sols au monde (céréales,
légumes, fruits, vignes)
Dégradation due aux pratiques agricoles
Sols isohumiques
III- Les Sols à pédoclimat contrasté
1) Chernosol : rôle dégradation MO
www.ucalgary.ca/
IV- Les Sols peu développés
1) Cryosol (WRB : cryosol) :
2) Sols désertiques
V- Les Sols liés à l’engorgement en eau
1) Sols hydromorphes : eau + oxydoréduction
2) Histosols : tourbes (eau + MO)
Hydromorphie permanente : anoxie
Décomposition lente et acide de la MO
VI Les sols salés
Sols salés contiennent des sels susceptibles de passer
en solution et donc d’augmenter la conductivité
électrique de la solution du sol à plus de
4 dS.m-1 ̴ 2500 ppm = 0,25 %
= seuil de salinité au-delà les plantes cultivées ↓
Cette forte teneur en sels a plusieurs origines :
- Géochimique ou hydrologique : source locale de Na
(nappe salée,
Legros,dépôt sédimentaire salin)
+ dans le profil or
- Climat permettant
la
conservation
de
Na
2007
cet ion est très mobile : dés que le drainage est suffisant, il
est exporté du profil. Dans les zones arides = pas de
drainage = accumulation de Na+
- Une exception : bordure de mer = nappe salée renouvelée
- Géochimique ou hydrologique : source locale de
- Climat permettant la conservation de Na
les zones arides = pas de drainage = accumulation
de Na
- Une exception : bordure de mer = nappe salée
renouvelée
- Origine anthropique : forêt défrichée = cycle
hydrologique perturbée
- Irrigation excessive dans des régions arides ou
semi aride
- La salinisation depuis la fin du dernier
paléoclimat pluvieux 4000-8000 ans BP, dans les
points bas des bassins endoréiques arides ou
semi-arides au Mexique, Chili, Afrique du Nord et
du sud, plaque arabique et en Asie
Un écosystème endoréique qualifie une masse d'eau (un
bassin) qui n'a pas de relation directe avec un océan et qui
est donc uniquement un lieu d'évaporation. Une région est
endoréique lorsque l'écoulement des eaux vers l’océan est
faible.
Il peut s'agir d'une dépression fermée de taille variable
submergée d'eau en saison des pluies, desséchée et
couverte d'efflorescences salines en saison sèche.
-
Elle prend alors le nom de
sebkha ou de chott (mots arabes) en Afrique du Nord
takyr (mot vernaculaire) en Asie centrale
playa (mot espagnol) en Amérique du Nord
salar (mot espagnol) en Amérique du Sud.
-
sebkha ou de chott (mots arabes) en Afrique du Nord
takyr (mot vernaculaire) en Asie centrale
playa (mot espagnol) en Amérique du Nord
salar (mot espagnol) en Amérique du Sud.
Utilisées en général en terre de parcours, productivité
faible mais un enjeux fort pour les populations pastorales
et enjeux économique transfrontalier Mexique USA
Utilisées en général en terre de parcours, productivité faible mais un
enjeux fort pour les populations pastorales et enjeux économique
transfrontalier Mexique USA
La salinisation peut être accentuée par l’anthropisation :
- Déforestation = ↑ des nappes d’eau salée (USA,
Canada, Australie = 2 M ha salinisés x2 d’ici 25 ans,
Thaïlande = 2,8 M ha des bas-fonds cultivés en riz ↓.
- Les deltas, lagunes, marais côtiers et bassins
endoréiques : salinisation naturelle très sensible à la
gestion de l’eau en amont : modification des
régimes hydrologiques par prélèvement > invasion
marine ↑ salinisation des eaux souterraines puis des
terres irriguées : Nil, Mékong, Shatt Al-Arab, plaines
côtières méditerranéennes et zones lacustres
endoréiques.
La déforestation des
versants en Thaïlande :
La remontée du niveau
des nappes =
facteur de salinisation
Les sels s'accumulent
préférentiellement dans les bas
fonds
Utilisées en général en terre de parcours, productivité faible mais un
enjeux fort pour les populations pastorales et enjeux économique
transfrontalier Mexique USA
La salinisation peut être accentuée par l’anthropisation :
- Déforestation = ↑ des nappes d’eau salée (USA,
Canada, Australie = 2 M ha salinisés x2 d’ici 25 ans,
Thaïlande = 2,8 M ha des bas-fonds cultivés en riz ↓.
- Les deltas, lagunes, marais côtiers et bassins
endoréiques : salinisation naturelle très sensible à la
gestion de l’eau en amont : modification des
régimes hydrologiques par prélèvement > invasion
marine ↑ salinisation des eaux souterraines puis des
terres irriguées : Nil, Mékong, Shatt Al-Arab, plaines
côtières méditerranéennes et zones lacustres
endoréiques.
Les bassins endoréiques sont aussi très
sensibles aux prélèvements d’eau douce :
cas de la Mer d’Aral
1998 : long 428
km
Larg 284
2008
Dans les années 1960, la mer d'Aral, encore alimentée par
les puissants fleuves Amou-Daria et Syr-Daria, était la 4e
étendue lacustre du monde avec une superficie de 66 458
km². En 2000, cette superficie était divisée par deux. Cet
assèchement, dû au détournement des deux fleuves pour
produire du coton en masse, est une des plus importantes
catastrophes environnementales du XXe siècle. Cependant,
depuis 2006, les observateurs constatent que le niveau de
la petite partie nord de la mer d'Aral au Kazakhstan, la
Petite mer Septentrionale ; est remonté de six mètres
Avant d’être toxique pour les végétaux, Na+ ↓ la
fertilité des sols en déstructurant les sols par
la défloculation des argiles
Argile floculée
Argile défloculée
Les sels carbonatés augmentent le pH des sols
(White, 2003)
L’évolution des sols salés est décrite
par 2 paramètres essentiels :
• la conductivité électrique de la solution du sol extraite par la
méthode de la pâte saturée. Plus les sels sont abondants
(KCl, NaCl, MgCL2, CaCl2, Na2SO4, MgSO4, NaHCO3,
Na2CO3, NaNO3) Salinisation si > 4 dS.m-1 alors sol salin
(Solontchaks)
• ESP = Exangeable Sodium Percentage : Sodisation,
alcalisation. Si Na/CEC si > 15 % alors dégradation de la
structure en surface, sol sodique (Solonetz)
Pour éviter la salinisation des sols :
• Pas de gaspillage d’eau d’irrigation : H2O s’évapore mais
Na reste : préférer le goutte à goutte
• Lessiver les sels pendant l’interculture
• Traitement au gypse (Ca(SO4)2) pour floculer les argiles
• Mieux cibler les choix de production ex : Au Cap-Vert,
par exemple, les agriculteurs ont abandonné les cultures de
canne à sucre nécessitant beaucoup d'eau au profit de
l'horticulture de valeur, comme les tomates, irriguées au
goutte-à-goutte. La production horticole nationale a triplé,
passant à 17 000 tonnes entre 1991 et 1999
Portez une 2ème paire de chaussures + vêtements pour le
TD 1 de PG de la semaine prochaine
Avec Laure Gandois
Participez à la vie de votre établissement !!!
L’INP Toulouse = CA + CEVU + CS
CEVU = 10 élus étudiants + 10 suppléants
Inscrivez vous sur les listes
électorales avant le 03 mars
MARDI 25 FEV 19H HALL A7
Anne-Charlotte Présidente BDE
ENSAT
Votez le 17 mars
Les principaux types de sols salés et leurs
caractéristiques (selon Montoroi, 2005)
WRB
World Reference
Base
Solonchaks
carbonatic
Solonchaks
Chloridic or
sulfatic
Solonetz
RP page 299
Salisols
carbonatés
Salisols
chlorurosulfatés
Sodisols