La formation du sol

Ranger dans l'ordre les étapes suivantes de la formation d'un sol : apparition d'horizons différenciés, fragmentation de la roche mère, accumulation de débris organiques à la surface et sol mature.

Expliquer avec vos propres mots ce qu'est la roche mère et ce qui lui arrive au cours de la formation du sol.

Au fond d'une carrière abandonnée, la roche mère calcaire est restée exposée, totalement lisse et nue. Pour restaurer l'écosystème, une proposition suggère de planter directement des arbres et des arbustes arrosés d'engrais liquides, en assurant que le sol se formera ainsi beaucoup plus vite.

1. a) Justifier pourquoi cette proposition initiale échouera du point de vue de la pédogenèse et quelles limitations physiques et nutritionnelles subiront ces plantes.
2. b) Concevoir la séquence biologique réelle qui devrait se dérouler sur la roche : indiquer quels organismes pionniers doivent la coloniser en premier, comment ils agissent sur la roche pour l'altérer et quelles conditions permettront finalement l'installation de plantes vasculaires.

Le schéma montre le profil d'un sol avec ses horizons numérotés de 1 à 5.

1. a) Nommer les horizons repérés par les numéros 1 et 5.
2. b) Quel numéro repère l'horizon dans lequel la matière organique se mélange aux minéraux et où vivent la plupart des racines et des vers de terre ?
3. c) Quel numéro correspond aux fragments de roche mère peu altérée ?

Nommer les horizons d'un sol mature de haut en bas et citer une caractéristique de chacun.

Expliquer la différence entre l'horizon A et l'horizon B d'un sol : ce que contient chacun et quel processus y prédomine (accumulation de matière organique ou entraînement de substances par l'eau qui s'infiltre).

Définir ce qu'est l'humus et expliquer pourquoi il est si important pour la fertilité du sol.

Classer ces matériaux du sol selon qu'ils proviennent de la roche mère ou des êtres vivants : sable, feuilles tombées, argile, restes de vers de terre, gravier et humus.

Un jardinier ajoute du compost (débris végétaux déjà décomposés) à son potager. Expliquer quel horizon du sol est amélioré par cet apport et pourquoi la fertilité augmente.

Citer deux organismes qui vivent dans le sol et contribuent à sa formation, et expliquer ce que fait l'un d'eux.

Les vers de terre remuent le sol, enfouissent des feuilles et creusent des galeries. Expliquer deux façons dont ils améliorent le sol pour les plantes.

Former un seul centimètre de sol peut prendre plusieurs siècles. Justifier pourquoi le sol est considéré comme une ressource non renouvelable à l'échelle humaine et citer une activité qui le dégrade.

Comment le climat influence-t-il la formation du sol ? Comparer les différences à attendre entre le sol d'une zone humide et froide et celui d'une zone sèche et chaude en ce qui concerne l'épaisseur et la quantité de matière organique.

Deux sols agricoles sont analysés pour un projet de reboisement :

• Sol X : épaisseur totale de 75 cm, texture fortement argileuse et compacte, horizon A de 10 cm avec 1,8 % de matière organique et faible perméabilité.

• Sol Y : épaisseur totale de 30 cm sur une roche calcaire fissurée, texture limoneuse, horizon A de 20 cm avec 7,2 % de matière organique et abondante activité de vers de terre.

Un technicien affirme : « Le sol X est indiscutablement plus fertile que le sol Y parce qu'il a plus de deux fois son épaisseur totale. »

1. a) Réfuter l'argument du technicien en justifiant quelles propriétés reflètent la fertilité réelle d'un sol et pourquoi l'épaisseur totale seule n'est pas un indicateur suffisant.
2. b) Prévoir quelles limitations d'enracinement et d'aération présentera le sol X par rapport au sol Y pendant une période de pluies prolongées.

Deux sols se sont développés sur la même roche mère (granite) et pendant la même durée géologique sur un versant de montagne, mais présentent des profils très différents :

• Sol 1 (haut de versant avec une pente de 35 % exposée aux vents secs) : à peine 10 cm d'épaisseur, sans horizon B et avec peu de matière organique.

• Sol 2 (fond de combe presque plat et humide, protégé par une forêt de feuillus) : plus de 90 cm d'épaisseur, avec un horizon A riche en humus et un horizon B bien développé.

Justifier comment l'interaction du relief, du climat local et des êtres vivants a provoqué ces différences aussi marquées entre les deux sols malgré une roche mère et une durée de formation identiques.

L'horizon B de nombreux sols présente des teintes rougeâtres ou jaunâtres. Relier cette couleur à l'entraînement de substances depuis l'horizon A par l'eau qui s'infiltre (lessivage).

Le sol d'un versant est souvent plus mince que celui du fond de la vallée. Expliquer quel processus en est la cause et ce qu'il advient des matériaux que l'eau entraîne vers le bas du versant.

Dans les zones très pluvieuses, l'eau lessive le sol et entraîne des nutriments vers les couches profondes. Justifier pourquoi les cultures de ces zones ont besoin de plus d'engrais et quel horizon est le plus touché.

Deux versants voisins, avec la même roche mère et les mêmes pluies, ont des usages différents : l'un est couvert de forêt et sur l'autre se trouve une oliveraie avec le sol nu entre les arbres. Comparer l'érosion et la formation du sol sur les deux versants et justifier les différences.

Citer deux fonctions du sol importantes pour les êtres vivants et expliquer brièvement l'une d'elles.

On mesure l'épaisseur de l'horizon A en trois lieux proches : une prairie (25 cm), une forêt (15 cm) et un champ de culture intensive (6 cm). Interpréter les données, les relier à l'apport de matière organique et au labour, et proposer une mesure pour restaurer le sol de la culture.

Après un incendie de forêt sur un versant de pinède, le sol a perdu toute sa litière (horizon O) et les températures élevées ont transformé la surface de l'horizon A en une couche de cendres compactées et hydrophobes (qui repoussent l'eau).

1. a) Prévoir comment cette situation affectera le rapport entre infiltration et ruissellement de surface à l'arrivée des premières pluies torrentielles d'automne, et quel impact cela aura sur les horizons inférieurs du sol.
2. b) Concevoir un plan d'action d'urgence comportant deux mesures complémentaires (l'une physique et l'autre biologique) pour freiner l'érosion immédiate et favoriser la rétention du sol restant.

Dans un sol agricole optimal, le volume se répartit approximativement ainsi : 45 % de matière minérale (géosphère), 5 % de matière organique (biosphère), 25 % d'eau (hydrosphère) et 25 % d'air (atmosphère).

Un agriculteur fait circuler une machine très lourde sur un terrain détrempé, puis applique une irrigation par submersion prolongée, provoquant un compactage sévère du sol.

1. a) Prévoir comment varieront les pourcentages d'air et d'eau dans les pores du sol après ces deux actions et ce qu'il adviendra du taux d'infiltration de l'eau de pluie.
2. b) Justifier les conséquences biologiques directes de cette perturbation sur la respiration cellulaire des racines et sur les micro-organismes aérobies qui transforment la matière organique en nutriments minéraux.