Pourquoi étudier le sol? Même si elle a trop souvent été négligée, l étude des sols est un des éléments essentiels de la compréhension de l environnement. Les sols constituent une mince couche recouvrant une grande partie de la terre ferme du globe. Ils retiennent les substances nutritives et l eau utilisées par les végétaux et les animaux; ils filtrent et épurent l eau; ils affectent la chimie de l eau et la quantité d eau qui retourne dans l atmosphère; nos aliments et la plupart des matériaux que nous utilisons pour la construction, la fabrication du papier et les fibres textiles dépendent d eux. Les sols contiennent des millions de petits animaux et de micro-organismes jouant un rôle dans la décomposition des déchets et dans la manière dont les matériaux du sol se déplacent dans le profil pédologique, donnant naissance au principal système de recyclage naturel de la planète. GLOBE s intéresse particulièrement aux caractéristiques du sol, car ils jouent un rôle important dans la qualité de l eau, dans les capacités des hommes à cultiver leurs aliments. Leur qualité détermine aussi les endroits qu il est possible d aménager pour y habiter. La connaissance de la première couche permet d autre part de mieux interpréter les images satellitaires, qui enregistrent les 5 premiers centimètres des sols. L étude du sol permettra aux élèves de mesurer les caractéristiques des sols, l humidité, l infiltration et la température du sol. Ils pourront aussi mieux comprendre le rôle du sol dans le climat et développer, par leurs observations, l exactitude. Des comparaisons intéressantes pourront être faites entre les relevés locaux et ceux d autres endroits de la planète. L étude des sols se prête par ailleurs particulièrement bien au développement du langage, puisque ce que la majorité d entre nous ne décrirait qu avec deux ou trois termes peut en fait être minutieusement précisé avec force détails. Cinq éléments participent à la caractérisation des sols: Le matériau parental Le matériau à partir duquel le sol s est formé. Le matériau parental peut être un substratum rocheux, des matières organiques, une ancienne surface de sol ou un dépôt créé par l eau, le vent, des glaciers, des éruptions volcaniques ou des éboulis. Le climat La chaleur, la pluir, la glace, la neige, le vent, le soleil et d autres forces environnementales décomposent le matériau parental et affectent la rapidité d évolution du sol. Les organismes Les plantes et animaux vivant dans le sol décomposent les déchets et déplacent les éléments du sol en les aérant. Lorsqu ils meurent, ils se transforment en matière organique et enrichissent le sol. La topographie C est l emplacement d un sol dans un paysage: au pied d une colline, au sommet d une pente, sur l ubac (pente exposée au nord) ou sur l adret (pente exposée au sud), au bord d une rivière. Cette position modifiera la composition du sol. Le temps L effet de tous les facteurs énumérés ci-dessus se produit au cours du temps, souvent sur des centaines ou des milliers d années. www.globe-swiss.ch Sols - 1
Quelles sont les mesures effectuées pour GLOBE? Il y a en fait une étude principale, celle de la caractérisation du sol, qui est facile à mettre en oeuvre en une journée d école. Caractérisation du sol Les élèves définissent le site en utilisant le récepteur GPS et un clisimètre. Ils doivent ensuite respecter cinq étapes. La première est de creuser un trou d un mètre de profondeur pour observer le profil pédologique (il est possible d utiliser une tranchée de route ou n importe quelle fosse déjà existante) et en identifier les horizons (couches). Comme deuxième tâche, les élèves analysent les horizons sur la base de sept caractéristiques pour chaque couche:. ph. structure. couleur. consistance. texture. présence de racines et de cailloux. présence de carbonates libres La troisième étape consiste à mesurer la vitesse d infiltration de l eau dans le sol, de déterminer sur la base d échantillons la masse volumique apparente, la distribution granulométrique, le ph et la fertilité. La dernière phase est de ramener les échantillons de sol dans la classe et de les sécher dans un four spécial pour déterminer l humidité du sol. nécessaire Récepteur GPS Table de l échelle des couleurs des sols Appareil photo Baguettes de bois ou bâtons de sucette Trois gobelets Papier indicateur de ph Ruban métrique de 50m Mètre Flacon pressable contenant du vinaigre blanc Flacon pressable contenant de l eau du robinet Boussole Truelle Bêche ou pelle Marqueur indélébile Sacs en plastique ou récipients fermés pour le transport des échantillons en classe Papier de toilette www.globe-swiss.ch Sols - 2
Définition de la position du site et pente Définir la position du site d étude du sol à l aide d un récepteur GPS. Définir la pente à l aide d un clisimètre. Récepteur GPS Appareil photo muni d un film en couleur ou appareil digital Clisimètre (cf chapitre sur la couverture végétale) Feuille de récolte des données Pour trouver la position Place-toi à côté du trou et relève les coordonnées indiquées par le récepteur GPS (longitude, latitude, altitude). Suis les instructions données dans le chapitre consacré au récepteur GPS. Pour trouver la pente. choisis deux élèves de la même taille. place-les chacun à quelques mètres du trou, de chaque côté et à égale distance. regarde si la pente est importante autour du trou. si c est le cas, chaque élève doit se placer d un côté et de l autre de la pente. un des élèves doit tenir un clisimètre et vise les yeux de son camarade. La pente est indiqué sur l échelle du clisimètre. Pour prendre une photo. place-toi de telle sorte que le profil pédologique soit éclairé par le soleil. place une échelle graduée (ou un mètre) dans le trou, le long du profil. installe-toi dos au soleil pour prendre la photo. prends garde à ce que ton ombre ne cache pas la lumière du soleil sur le profil. prends quelques photos et adresse les meilleures à GLOBE www.globe-swiss.ch Sols - 3
Définition des horizons du sol Délimiter les couches pédologiques. On appelle chaque couche un horizon. Baguettes de bois ou bâtons de sucettes Mètre 1. oberve le profil, la partie éclairée par le soleil, et essaie de distinguer les différentes couches. Les changements peuvent s observer dans la couleur, la quantité de racines, la taille et le nombre de cailloux, la présence ou non de vers de terre ou d autres petits animaux ou insectes, de galeries de vers de terre, etc 2. place une baguette à chaque endroit où la couche change 3. numérote les horizons, le premier étant celui qui affleure la surface 4. mesure la profondeur de chaque couche, en précisant où se situe son début et sa fin 5. si l épaisseur d un horizon est inférieur à 3cm, inclus-le avec le précédant ou le suivant, selon la plus proche ressemblance 6. tu peux maintenant approfondir la recherche en te référant à la feuille de caractérisation du sol. Prends note de tes résultats sur la feuille de récolte des données de la caractérisation du sol. www.globe-swiss.ch Sols - 4
ph du sol Déterminer le ph du sol à chaque horizon sur la base de trois échantillons pour chaque horizon. Un échantillon de sol de chaque horizon sec et tamisé (sans cailloux) 3 récipients pour chaque échantillon Papier indicateur de ph Feuille de protocole des données Crayon 1. les mesures du ph devraient être faites avant toutes les autres mesures, pour éviter que le ph ne soit modifié par d autres opérations (vinaigre, eau du robinet,...) 2. mesure 40 ml d eau distillée dans un récipient 3. mesure le ph de l eau en suivant les instructions données lors de la mesure du ph de l eau 4. à l aide d une cuillère, pèse 40 g de sol et ajoute-les à l eau se trouvant dans le récipient 5. remue le mélange toutes les 3 mn pendant 15 mn 6. laisse reposer le mélange jusqu à ce qu une mince pellicule d eau se trouve à la surface 7. plonge le papier de mesure du ph pendant 20 secondes dans l eau de surface, en répétant l opération si la lecture n est pas suffisamment évidente 8. reporte les mesures sur la feuille de protocole 9. effectue la mesure pour trois échantillons de chaque couche du sol. Reporte les mesures du ph de l eau et du sol sur la feuille de relevé des données du ph du sol. www.globe-swiss.ch Sols - 5
Relevé du ph du sol Nom Date de l échantillonnage Site Numéro de l'horizon Profondeur de l'horizon (haut) Profondeur de l'horizon (bas) Numéro de l'échantillon 1. ph de l'eau avant mélange du sol ph du mélange eau + sol 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. www.globe-swiss.ch Sols - 6
Structure du sol Identifier la structure du sol à chaque horizon. Chaque unité naturelle du sol s appelle un ped, ou agrégat naturel. Il faut observer la forme et la taille du granulé de chaque ped pour décider quelle est la structure du sol. Feuille de relevé des données de caractérisation du sol Crayon Prends dans la main un échantillon de sol non perturbé (en provenance de la fosse ou de la pelle). Les particules du sol sont souvent agglomérées les unes aux autres. La structure du sol peut prendre les différents aspects suivants:. granulaire petits morceaux, comme du sucre ou plus grands. polyédrique gros morceaux. feuilletée plaques horizontales. colonnaire grandes colonnes de sol, de forme circulaire grossière, au sommet rond. prismatique le sol est composé de fentes verticales, assez régulières Il se peut que le sol n ait pas de structure apparente, ce qui signifie que les peds n ont pas de forme particulière. Dans ce cas, il faudra consigner les aspects suivants:. structure particulaire si l échantillon est composé de particules individuelles n adhérant pas les unes aux autres (sable par ex);. structure compacte si les particules adhèrent fortement les unes aux autres et ne se désagrègent pas sous une forme particulière. Inscris tes résultats sur la feuille de caractérisation du sol. www.globe-swiss.ch Sols - 7
Couleur du sol Déterminer, pour chaque horizon, quelle est la couleur du sol, en cassant un ped. Table des couleurs du sol Feuille de relevé des données Crayon 1. Prends un échantillon de sol non perturbé (directement de la fosse ou de la pelle). Casse-le délicatement en l ouvrant. 2. Si le sol est sec, humidifie-le légèrement à l aide d une pissette. 3. Tiens-toi dos au soleil pour disposer d une bonne lumière sur l échantillon. 4. Compare la couleur de l échantillon avec la table des couleurs du sol pour déterminer la couleur du sol. Inscris le code de la couleur sur la feuille de relevés. Tu peux essayer de décrire la couleur de chaque couche, d observer leurs différences, en utilisant des mots plutôt qu un code. Tu verras, ce n est pas si facile! www.globe-swiss.ch Sols - 8
Consistance du sol Déterminer quelle est la consistance du sol à chaque horizon. Il faut casser un morceau de sol pour déterminer sa dureté. Feuille de relevés Crayon 1. Prélève un ped de l horizon et note sur la fiche de relevé des données s il est hunide, sec ou mouillé. Si le sol est très sec, humidifie-le à l aide d une pissette, puis prélève un ped afin d en déterminer la consistance. 2. Tiens le ped entre le pouce et l index et appuie jusqu à ce qu il se désagrège. Cela t indiquera quelle est sa consistance: Lâche: il est difficile de saisir un seul ped et la structure se désagrège avant de le manipuler. Friable: le ped se désagrège quand on applique une légère pression. Ferme: le ped se désagrège quand on applique une forte pression; il crée une empreinte sur les doigts avant de se désagréger. Extrêmement ferme: il est impossible de désagréger le ped avec les doigts; il faut un marteau. Inscris tes résultats sur la feuille de relevé des données. www.globe-swiss.ch Sols - 9
Texture du sol Déterminer la texture du sol pour chaque horizon. La sensation tactile varie selon la taille des particules de l échantillon lorsqu on le frotte entre les doigts. Les termes de sable, limon et argile définissent la taille des particules. Le sable, granuleux au toucher, est composé de particules de grande taille; le limon, farineux au toucher, est composé de particules de taille moyenne; l argile, collante et résistante au toucher, est composée de particules de petite taille. Pissette Feuille de relevé Crayon Prends un échantillon de sol dans la main, de la taille d une balle de ping pong et ajoute un peu d eau pour l humecter. Pétris-le avec les doigts jusqu à ce que l humidité soit uniforme. Comprime-le entre le pouce et l index en le poussant vers l avant de manière à former une sorte de ruban. Sens la texture avec tes doigts. www.globe-swiss.ch Sols - 10
Détermine d abord l argile. Si tu peux faire un ruban, très collant et résistant à la pression => argile. Si tu peux faire un ruban, mais qu il s effrite, qu il est légèrement collant, mais un peu plus facile à pétrir => limon argileux. Si tu ne peux pas faire un ruban, que l échantillon est mou, lisse et facile à pétrir => limon sable Triangle textural 2 Détermine ensuite le sable. Si le sol est très granuleux, cela signifie qu il contient davantage de particules de sable que de limon (partie gauche du triangle textural). Détermine enfin la finesse du grain. Si le sol est très lisse, comme de la vase, sans toucher granuleux, cela signifie qu il contient plus de particules de limon que de sable (partie droite du triangle textural). Si le sol est légèrement granuleux, cela signifie qu il contient presque autant de particules de sable que de limon fin. Garde ta classification de base. Aide-toi du diagramme. Inscris tes observations sur la feuille de relevé des données. Une discussion entre les élèves devrait chaque fois avoir lieu pour déterminer le plus exactement possible les résultats. www.globe-swiss.ch Sols - 11
Présence de racines et de cailloux Déterminer la proportion de racines et de cailloux dans chaque horizon du sol. Feuille de relevé des données Crayon 1. Observe le profil du sol 2. Cherche d abord à déterminer la présence de racines. Le sol en contient-il aucune, peu ou beaucoup? 3. Observe maintenant les cailloux (élément d une taille supérieur à 2mm). En vois-tu aucun, peu ou beaucoup? Inscris tes observations sur la feuille de relevé des données. www.globe-swiss.ch Sols - 12
Présence de carbonates libres Déterminer la présence ou l absence de carbonates libres dans le sol. Flacon compte-gouttes empli de vinaigre blanc Feuille de relevé des données Crayon Equipe-toi de gants en plastique si ta peau est sensible ou si tu as une blessure! Prends un échantillon de sol dans la main de la taille d un oeuf. Dépose quelques gouttes de vinaigre et regarde s il y a une réaction chimique accompagnée de bulles. Plus les bulles sont importantes, plus il y a de carbonates libres. Aucune Légère Forte = pas de réaction chimique, le sol ne contient pas de carbonates libres. = il y a des carbonates, mais peu. = le sol contient beaucoup de carbonates libres. Inscris tes résultats sur la feuille de relevé des données. www.globe-swiss.ch Sols - 13
Glossaire Carbonates libres Consistance du sol Couche arable Effervescence Horizon Matière organique Ped Profil pédologique Texture du sol ce sont des produits alcalins dont le ph est élevé. Ils réagissent avec un acide pour former du dioxide de carbone décrit la facilité avec laquelle on peut désagréger un ped du sol en le comprimant entre le pouce et l index terme courant faisant référence à la couche superficielle du sol les bulles produites par la libération d un gaz contenu dans un liquide, par exemple le dioxyde de carbone produit par la réaction des carbonates recouvrant les éléments pédologiques avec un acide couche de sol possédant des caractéristiques (couleur, structure, texture et autres propriétés) qui la différencie des autres couches du profil pédologique toute matière animale ou végétale ajoutée au sol agrégat naturel de la structure du sol (granulaire, polyédrique, colonnaire,prismatique ou feuilleté) la face d un sol coupé verticalement, montrant les horizons individuels et les propriétés du sol en fonction de la profondeur est caractérisée par la sensation tactile produite par le sol lorsqu on le frotte entre ses doigts ou ses mains. La texture dépend des pourcentages respectifs de sable, de limon et d argile dans l échantillon (distribution granulométrique), et d autres facteurs (humidité du sol, teneur en matières organiques, type d argile, etc.) www.globe-swiss.ch Sols - 14
Relevé des données de caractérisation du sol Nom Date Nom du site Pente MUC Horizon (lettre ou n ) Profondeur du haut (cm) Profondeur du bas (cm) Humidité (mouilleux, humide,sec) Structure (type) Code de la couleur Consistance Texture Cailloux Racines Carbonates Notes: www.globe-swiss.ch Sols - 17