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Ecologie du sol - Coggle Diagram
Ecologie du sol
Introduction : le sol point de rencontre du monde vivant et du monde minéral
Sol
Profondeur
Quelques dizaines de cm en moyenne
Très fin dans certains biomes (qlq cm)
Forêt tropicale humide
Max 4-5m
Entre atmosphère et roche mère
Indispensable à la vie en dehors de l'eau
A la base de tous les écosystèmes terrestres
DOKOUTCHAIEV (1880)
Création naturelle (comme un animal, un végétal ou une roche)
Sous l'action cumulative
Du climat
Des organismes végétaux et animaux
De la roche mère
Du temps
Du relief
DIEHL (1970)
Partie superficielle de l'écorce terrestre
Succeptile d'assurer un développement normal des végétaux
Grâce à sa structure meuble et à sa composition physico-chimique
Erosion due aux fleuves et océans
1680 T par secondes
Complexe argilo-humique
Terres agricoles
Moitié dégradée
Par
Vent
Atteintes chimiques
Début
WW2
Utilisation récente
Type
Engrais
Pesticicdes
Conséquences
Acidification
Salinification
Erosion
Rendu inexploitable
0,63 hectares par seconde
20 M d'hectares de terres perdues par an
1,5 à 2 Md d'hectare dans le monde
25% menacées par
Désertification
Erosion
Tassement
Produits chimiques
Civilisations
Disparues par épuisement de leurs sol
Mésopotamiens
Stérilisation des terres par irrigation trop chargée en sel
Vallée de l'Indus
Pakistan
Même raison
Matières organiques
Diminution du taux de matière organique
Cause
Augmentation de l'utilisation des engrais minéraux
Diminution de l'utilisation d'engrais organique (fumier, compost)
Exportation
France
De 4% à 1,7% en 50 ans
Etude d'un sol
Agronomie
Terre arable
Couche cultivable
Peu épaisse
Pédologie
Science moderne qui étudie l'organisation des sols (aspect statique)
Reconstituer l'origine et l'évolution des sols (aspect dynamique)
Profil du sol
Coupe du sol
Différenciation en horizons
Horizon B
Riche en éléments minéraux
Pauvre en éléments organiques
Horizon C
Casiment que de la roche mère fractionée
Horizon A
Riche en matière organique et en matière minérale
Roche mère
Litière
Végétaux et végétaux en décomposition
Horizon le plus superficiel
Casiment que de la matière organique
1 - Le sol, un mélange de constituants minéraux et organiques
Les trois phases d'un sol
Phase gazeuse
Athmosphère du sol
22%
Phase liquide
Solution du sol
26%
Phase solide
Constituants minéraux
Majoritaire (en volume)
49%
Constituants organiques
3%
90% végétal et bactérien
10% animal
Constituants minéraux de la phase solide
Analyse granulométrique
Echantillon de sol
Sechage
Tamisage à 2mm
Récupération de la terre fine
Début de l'analyse granulométrique
Tout ce qui est plus gros = gravier et cailloux
Classification
Graviers
Plus de 2 mm
Pas dans la terre fine
Sables
0,05 à 2 mm
Limons
0,02 à 0,002 mm
Argiles granulométriques
Inférieur à 0,002 mm
Pas la même chose qu'argiles minéralogiques car présentes aussi chez les limons
Phyllosilicates
En feuillet
Phyllites
Triangle des textures
Comme en géol
Recalculer en retirant les valeur inintéressantes (eau, M.O)
Sable, Limon, Argile
Texture
Proportion entre le sable, le limon et l'argile
Types
Texture sableuse
Espèces adaptées
Flore
Ammophila arenaria
(Oyat)
Helichrysum stoechas
(Immortelle des sables)
Euphorbia paralias
(Euphorbe maritime)
Faune
Cerastes cerastes
(Vipère à cornes)
Inconvénients
Pas très stable
Sol chaud
Moins de M.O
Peu fertile
Avantages
Sol chaud
Facile à retourner (bèche)
Biome extrême
Désert de sable
Texture argileuse
Inconvénients
Trop d'eau
Sol compacte
Sol froid
Avantages
Beaucoup de M.O
Espèces adaptées
Flore
Taxodium distichum
(Cyprès chauve)
Salix babylonica
(Saule pleureur)
Typha latifolia
(Typha)
Biome extrême
Bayou
Texture limoneuse
Inconvénients
Compacte
Retient l'eau
Espèces adaptées
Flore
Cucumis melo
(Melon)
Datura stramonium
(Stramoine commune)
Fraxinus angustifolia
(Frêne à feuilles étroites)
Avantages
Pas mal de M.O
Texture équilibrés
Tous les avantages des autres sans inconvénients
Stade de formation et d'évolution d'un sol
Erosion > Altération
Pas de sol
Erosion < Altération
Pédogénèse
Espèces pioniaires
Formation des horizons
Dégradation de la roche mère
Climat
Matière vivante
Complexe d'altération
Sol évolué
Graviers et cailloux
Rôle de drainage
Eviter le surplus d'eau
Limons
Formés par des fragments de minéraux primaires
Sables
Formés par des fragments de minéraux primaires
Ménagent des espaces vides les uns à côtés des autres
Plus d'air que d'eau
Argiles
Micelles colloïdales (micelles argileux)
Particules majoritairement électronégatives
Se repoussent par leur charge électrique
Mouvement brownien
Mouvement "désordoné"
Comme les abeilles
Pas de sédimentation
Particules en suspension
Effet Tyndall
Difractent la lumière
Les photons tapent dans les particules argileuses et reviennent à notre oeil
Colloïde
Particule invisibles à l'œil nu, électronégatives, animés par des mouvements browniens, possédant un effet Tyndall dans l'eau
SI ajout de Ca+
Sédimentation
Elimination des particules argileuses
Becher argile + eau
Etats
Dispersé
Etat normal
Etat brownien
Floculé
Sédimenté
Feuillets
Constitués de 2 voir 3 couches
Types
1/1
Kaolinite
Halloysite
Couches
Blanc
Noir
2/1
Illite
Vermiculite
Montmorillonite
Couches
Blanc
Noir
Blanc
2/1/1
Chlorite
Couches
Blanc
Noir
Blanc
Gris
Blanc
Noir
Blanc
Blanc
Tétraédrique
Noir
Octahédrique
Gris
Hexaédrique ?
Constituants de la phase liquides
Eau du sol
Substances en solution dans cette eau
Sels minéraux en partie sous forme l'ions
K+
Oligo-éléments
Ca2+
Mg2+
H2
PO4-
Na+
SO42-
SiO3-
Substances organiques
Glucides
Acides organiques
Constituants de la phase gazeuse
Air
Gaz issus de la décomposition des matières organiques et de la respiration des organismes du sol
CO2
Hydrogène
Méthane
Constituants organiques de la phase solide
TABLEAU A APPRENDRE
Apport
Végétaux (90%)
Animaux et déjections (10%)
Mort apport de la MO fraiche
MOF
Minéralisation primaire
Décomposition par des micro-o
Dégradation
Matière minérale
Energie pour les micro-o
CO2
H2O
Energie
Chaleur
En simultané de l'humification
Humification
En simultané de la minéralisation primaire
Humus stable
Compost
Quantité dépend de la qualité de la MOF
De 15 à 30% de la matière sèche enfouie
Constituants
Fractionnement densimétrique
Matière organique liée aux minéraux
C/N voisin de 9
Dans le culot si fiole
Dispersion alcaline
1 more item...
Matière organique libre
Pas encore humifiée
Propriété colloïdales
Chargés négativement
Forme des humates pour ne pas acidifier le sol
Hydrophyle
Retient bien l'eau
Formation du complexe argilo-humique (CAH)
Association de micelles d'humus et de micelles d'argile
Ajout de cations car chargés négativement
Dégradation des grosses particules
Ex : lignine
Pas d'intervention microbienne
Minéralisation secondaire
1 à 2% de l'humus chaque année
Matières minérales
Produits transitoires
Produits dégradés
Quand une molécule est trop grosse, elle est coupée par des enzymes, ça donne un produit transitoire, il va ensuite soit être dégradé par des micro-o, soit va dans l'humus, soit se re fait couper pour donner un autre produit transitoire
Besoin d'Azote (N) et de Carbone (C)
Rapport C/N = 14
Il faut 14 fois plus de Carbone que d'Azote
Dégradation totale
Idéal
C/N < 7
Tonte
Beaucoup d'Azote
Bien au printemps
C/N > 30
Paille
Peu d'Azote
Bien en hiver
3- Le sol et son activité biologique
Notion de biomasse
Ensemble des êtres vivants dans cet écosystèmes
1 à 5 tonnes par hectare
Variations
Apports organiques
Profondeur
Propriétés physico-chimiques
Exemples
Lombrics
Microfaune
Nématodes
Protozoaires
Champignons
Bactéries
Biodiversité dans le sol
Flore
Macroflore
Racine des plantes
Joue un rôle dans l'établissement de la microflore
Effet rhizosphère
Sécrètent de la matière organique
Microflore
Diversité des micro-organismes
Bactéries
55%
Champignons
35%
Autres
Procaryotes
Sans paroi
Mollicutes
Avec paroi
Avec peptidoglycane
2 more items...
Sans peptidoglycane
1 more item...
Caractéristiques
ADN circulaire sans noyau
Division par scissiparité
Eucaryotes
Champignons
Propagules
1 more item...
Hyphes
Protistes
Algues
Protistes fongoïdes
Protozoaires
Faune
Faune
Microarthropodes
Nématodes
Virus
Cycle du Carbone et de l'Azote
Voir cycle minéralisation, humification..
Substrats organiques
Azotés
Solubles
Acides aminés
Solubles ou insolubles
Peptidoglycane
Chitine
Protéines
Insolubles
Pigments microbiens
Non azotés
Solubles
Sucres simples
Acides organiques
Solubles et insolubles
Acides gras
Glucanes
Amidon
Peptine
Insoluble
khgvSEURRLXIVH7YHOESIDURHGVILURSHGLIUHV?LKR
Pas le temps il trace ce chien
Voir cycle de l'azote diapo
Interactions entre micro-organismes
Mutualisme
Proteus vulagris
Bacillus polymyxa
Synthétisent des vitamines dont l'autre a besoin
Symbiose
Acanthamoeba
Protection
Aeromonas
Detoxifie le milieu
Commensalisme
Humicola insolens
Thermomyces lanuginosus
A besoin de l'autre pour pousser
Ammensalisme
Thiobacillus thiooxidans
Dégrade le Soufre
+/-
Antibiose
Exclusion à distance
Molécule fabriquée par un micro-organisme tuant des micro-organismes
Exemple
Antibiotique
Interférence hyphale
Exclusion de contact
Exemple
Pleurote
Emission de molécules qui tuent (au contact) d'autre champignons
Lyse
Trophique (exploitation) à distance
Molécule lysant (détruisant) les colonies bactériennes POUR RECUPERER LA MO
Prédation / Parasitisme
Trophique (exploitation) de contact
Exemples
Phagocytose des amibes
Bactériophages
-/-
Compétition
Sidérophores fluorescents des
Pseudomonas fluorescens
Compétition avec le Fe disponible
Faune
Extraction
Sondes pédologiques
Rectangulaire
200 cm2
Large
Cylindrique
5cm de diamètre
Profond
Bain marie
Fuite de la faune
Récolte dans un bocal
Lumière
Enfoncement de la faune
Mégafaune
Taille supérieur à 10 cm
Exemple
Mammifères
Création de terriers
Destructuration du sol
Echanges gazeux
Introduction de mo (fécès)
Régulation des populations
Macrofaune
Taille entre 1 et 10 cm
Exemples
Insectes ailés
Hanneton
Courtilière
Crustacés
Cloporte
Myriapodes
Iule
Aracnides
Pseudoscorpions
Opilions
Araignées
Gastéropodes
Escargots
Limaces
Lombrics
Glande de Morren
Besoin de calcaire
Fabrique du mucus
Protection
Sécrétion de calcium
Intérêts
Création de galeries
Aération du sol
Mélange de la fraction minérale à la fraction organique (lombrics)
Enrichissement du sol
Régulation des populations
Limite la croissance des plantes
Mésofaune
Taille entre 0,2 mm et 1 cm
Exemples
Collemboles
Acariens
Tardigrade
Rotifère
Nématodes
Microfaune
Protozoaires
Taille inférieure à 0,2 mm
Pas de producteurs primaires
Consommation de la MOF
En bas de la chaîne alimentraire
Ne fait pas réellement parti de l'écosystème mais y est ajouté
Organisation du réseau trophique édaphique
Pas de producteurs primaires
MOF à l'origine du réseau trophique
Consommateurs primaires
Détritivores / Saprophages
Nécrophrages
Cadavres
Coprophages
Excréments
Géophages
Mo de l'humus
Consommateurs de litières
Matière végétale (stade 1)
Consommateurs secondaires
Prédateurs
Microphytophages
Décomposeurs du sol
Exemples
Champignons
Bactéries
Attaquent la mo remaniée par les détritivores
Achèvent la dégradation des substances
Finalisent le travail de ceux d'avant
Rôles
Minéralisation primaire
Humification
La biocénose édaphique en équilibre avec les conditions du milieu
Effet rhizosphère
Matériaux organiques
Exsudats racinaires
Mucillage (mucus)
Excrétions
Mucigel (mucus)
Lysats de l'autolyse
Mort de cellules racinaires
Sucres attirants des micro-o
Augmentation importante de la quantité de micro-o autour des racines
Intérêts
Peut servir aux mycorhizes
Masque la présences des racines aux phytopathogènes
Effet spermosphère
Phénomène d'imbibition
La graine se gorge d'eau
Début de l'utilisation des réserves de mo de la graine
Libération de sucres simples dans l'environnement
Relations entre être vivants
Utilisation de l'espace
Création de galeries
Fouisseurs
Peuplement des lacunes et interstices
Nutrution
Association synergiques
Commensalisme
Symbiose nutritionnelle
Relations antagonistes
Prédation
Parasitisme
Compétition nutritive
Production de substances toxiques ou inhibitrices
Transformation des mo dans le sol
Chaîne de décomposition et de synthèse
Première étape simultanée
Humification
Assemblage de composés phénoliques
Classification des humus
Humus peu évolué
Moder
Activité biologique moyenne
Mull carbonaté
Forte activité biologique
Mor
Faible activité biologique
Zone marécageuses
Caractéristiques
Forte proportion d'humine héritée
Humus évolué
Mull acide
Turnover rapide
Mull eutrophe
Turnover moyen
Mull andique
Turnover lent
Caractéristiques
Faible proportion de mo peu transformée et d'humine héritée
Forte proportion d'humine d'insolubilisation
Humus très évolué
Chernozem
A Chernobyl
Mull Chernozémique
Acides humiques gris et humine d'insolubilité
Mull Vertique
Acides humiques gris dominants
Caractéristiques
Forte proportion de composés noirs à forte maturation bioclimatique
Humus hydromorphe
Troubes
Inondations presque en permanantes
Anmoor
Inondations temporaires
Caractéristiques
Forte proportion de mo peu transformée
Conditions d'anaérobie par saturation du milieu en eau
Activité microbienne de décomposition frénée
Minéralisation primaire
Décomposition des glucides
Milieu aérobie
Fermentation alcoolique
Milieu anaérobie
Décomposition en méthane
Cas de la cellulose
Anaérobie
Bactéries
1 more item...
Aérobie
Champignons acidophiles
Milieu acide
Pauvre en azote
Aéré
Milieu neutre
Bactéries
1 more item...
Basidiomycètes
Décomposition de lignine
Aérobie
Peu acide
Riche en azote
Basidiomycètes
Formation de composés phénoliques
Aérobie
Acide
Champignons acidophiles
Formation de l'humine
Décomposition de composés phénoliques solubles
Composés mélanisants
Composés tannats
Décomposition des protéines
Protéolyse
Milieu acide
Champignon
Nitrification
Conditions défavorables
Mycorhize
Ammonification
Milieu aéré
Peu acide
Protéolyse
Bactéries
Acides aminés
Amides
Ammonification
Champignons
Actinomycètes
Bactéries
Nitrification
Bactéries
Deux oxydations successives
Décomposition des autres corps organiques
Composés phosphorés et soufrés
Phosphates et sulfates
Chlorophylle
Source d'hétérocycles azotés
Carbone
Gaz carbonique
Seconde étape
Minéralisation secondaire
2 - Le cadre physico-chimique du sol et ses conséquences écologiques
L'organisation et la taille des particules d'un sol
Pluie
Etat dispersé
Modification de la disposition des pores et des agrégats
Structure instable
Etat floculé
Agrégats plus compactes, solides
Structure stable
Les plus petites particules forment un ciment autour des plus grosses
Structure d'un sol
Mode d'agencement des particules solides qui constituent ce sol
Structures particulaires
Minéral
Sableuse
Graveleuse
Pierreuse
Poudreuse
Cendreuse
Organique
Fibreuse
Feutrée
Feuilletée
Porosité
Macroporosité
Liée à des pores de grandes taille
Microporosité
Liée à des pores de petites taille
Pores
Remplis soit avec de l'eau, soit avec de l'air
Destructuration d'un sol
Orage violent
Phénomène de splash
Goutte cassant les agrégats lors de l'impact
Action biologique
Activité humaine
Fouisseur
Gel et dégel
Amélioration de la structure du sol
Amendement
Améliorer les qualités physico-chimiques
Humifère
Ex : fumier
Calcaire
Ex : chaux
Change le pH
Paillage
Film plastique
Engrais vert
Semer une plante, la faucher et la semer dans le sol
Drainage
Aération, température et humidité du sol (Pédoclimat)
Aération
Air athmosphèrique
78% Azote
0,03% Gaz Carbonique
Vapeur d'eau
Autres gaz
21% Oxygène
Air du sol
10-20% Oxygène
78-80% Azote
0,2-3,5% Gaz carbonique
Vapeur d'eau
Trop d'eau
Adaptation
Pneumatophore
Cyprès chauves
Mangroves
Palétuvier
Conséquences
Asphyxie racinaire
Sensibilité parasitaire
Température
Influence de l'inclinaison
Plus le sol est incliné, plus la surface éclairée par le soleil (au zénith) est importante, plus la température est faible
Variations nycthémérales
Cycle jour nuit
Sous 50cm de sol
Changement de T faible
Surface du sol
T instable
Richesse en matière organique
Augmente la température
Humidité
Total des espaces vides du sol
Eau de gravité (de saturation)
Eau qui s'écoule
Force de pesanteur supérieure à la succion des racine et à la force de rétention
Nappe perchée
Nappes phréatiques moins profondes
Point de ressuyage
Eau utilisable
Utilisée par les plantes
Eau retenue
Force de succion des racines supérieure à la pesanteur et à la rétention
Evapotranspiration
Capacité au champ
Capacité de rétention de l'eau dans un sol
Lié à la texture du sol
Eau inutilisable
Inutilisée par les plantes
Force de rétention supérieure à la pesanteur et à la succion des racines
Eau liée
Point de flétrissement
Taux d'humidité
Dépend de la texture
Eau disponible
Eau indisponible
Perméabilité d'un sol
Loi de Darcy
Q
Vitesse d'infiltration
Q = K x H/L x S
H
Hauteur de l'eau
L
Hauteur de la colonne de sol
S
Section du tube
K
Coefficient de conductivité hydrique
PAS A APPRENDRE PAR COEUR OURAH !!!
Bilan hydrique du sol
Bilan pédoclimatique (Bpc)
Bpc = P + Rc (+I) - ETP - EC - Dr - ΔR
Sorties
ETP
EVapotranspiration Potentielle
Ec
Ecoulement superficiel
Ruissellement
Dr
Drainage en profondeur
ΔR
Variations dans les réserves d'eau de rétention
Entrées
I
Irrigation
P
Précipitations
Rc
Remontées capillaires
Importance écologique de l'eau
Xérophiles
Vivent dans les lieux secs
Pas besoin de beaucoup d'eau
Hygrophiles
Besoin de beaucoup d'eau
Mésophile
Entre les deux
Les colloïdes, régulateurs de la teneur en éléments nutritifs et du pH du sol
Pouvoir absorbant
Complexe absorbant
Ensemble des colloïdes (minéraux argileux, composés humiques, complexes argilo-humiques) dotés de charges négatives susceptible de retenir les cations sous la forme dite échangeable, c'est à dire pouvant être remplacés par d'autres cations
Pouvoir tampon
Régulation autonome du pH
Espèces
Neutrophile
Ne résistent pas aux pH acides
Ne résistent pas à une concentration forte en ions Al3+
Acidophile
N'acceptent pas les pH basiques
N'acceptent pas les complexes saturés en ions Ca2+
Calcifuges
Souffrent de chlorose sur sols calcaires
N'aiment pas les sols calcaires
Calcicoles
Aiment les sols calcaires
Neutrophiles