Sols, environnement

Présentation par disciplines

Quelle est l'importance des sols dans l'environnement ?

• Ressource économique
  • Production alimentaire : à la base de 90 % de l'alimentation humaine et animale
  • Production de matières premières : matériaux minéraux (terre, argiles...) ou organiques (fibres, bois, tourbe...)
  • Support du développement humain et éléments du patrimoine
• Ressource environnementale
  • Support des écosystèmes terrestres : facteur de productivité et de biodiversité
  • Filtre et réservoir : régulateur des flux d'énergie et de matière :
    • Distributeur des eaux continentales
    • Echanges atmosphériques (énergie, eau et gaz...)
    • Matières organo-minérales (éléments minéraux, matières organiques, polluants)
  • Composante du paysage

Pourquoi étudier les sols dans ce contexte ?

Les sols recouvrent l'ensemble de la croûte continentale

Ils sont à l'interface entre l'atmosphère, la géosphère et l'hydrosphère et sont intimement liés à la biosphère continentale

Ils représentent un des grands compartiments du globe terrestre ou la vie est particulièrement active (microorganismes, faune, flore, homme)

Ils sont de nature très diversifiée et sont le siège de processus complexes encore mal définis (transformations, transferts, recyclages d'éléments minéraux et de matières organiques) qui suscitent de nombreux travaux de recherche

Les sols constituent la " terre " avec ses dimensions socio-économiques et sont devenus un des enjeux actuels du développement durable
Les principales menaces identifiées sur 16 % des surfaces européennes (des 15) et 35 % des surfaces des nouveaux pays européens (10) sont :

• Erosion : amplifiée par les activités humaines et les changements climatiques
• Perte de matières organiques et perturbation du cycle du carbone et de l'azote : amplifiée par les activités agricoles et forestières
• Contamination des sols et des eaux : amplifiée par les activités agricoles, urbaines et industrielles
• Imperméabilisation, tassement, inondations, glissements de terrains, salinisation ...
• Diminution de la biodiversité : liée aux menaces précédentes et à la modification des écosystèmes par l'homme 

Pourquoi intégrer l'étude des sols et des eaux continentales ?

En raison de l'importance incomparable des eaux continentales :

• Ressource économique
  • Production alimentaire : ressources en eau potable considérées comme un patrimoine clé de nos sociétés
  • Production de matières premières : ressource pour des usages agricoles et industriels
  • Support du développement humain : voies de navigation, eaux de baignades...
• Ressource environnementale
  • Support des écosystèmes aquatiques : Facteur de productivité et biodiversité
  • Vecteur principal des flux d'énergie et de matière :
    • Circulation des eaux continentales
    • Précipitations et évapotranspiration
    • Circulation de substances dissoutes ou en suspension
• Composante du paysage

En raison de l'impossibilité de dissocier l'étude des sols et des eaux :

• Interaction entre fonctionnement des sols et circulation des eaux continentales
• Interdépendance entre la qualité des sols et celle des eaux
• Interactions écologiques entre milieux terrestres et aquatiques
• Lien entre production des sols et ressources en eau en agriculture
• Importance conjointe pour les stratégies de développement
• Association des sols et des surfaces en eau dans la notion de paysages 

Quelles disciplines des géosciences sont concernées ?

La pédologie et l'hydrologie avec leur composante de sciences du vivant
La pédologie est la science des sols avec toutes ses facettes : chimie, physique, biologie, écologie microbienne, aspects socio-économiques...
L'hydrologie est la science de l'eau. Seules l'hydrologie superficielle et l'hydrogéologie sont considérées ici, avec les mêmes facettes que la pédologie
Ainsi les objets considérés sont principalement les sols, les eaux superficielles, les eaux souterraines et les écosystèmes terrestres

Quelles sont les principales approches ?
Approches et outils à différentes échelles

Elements chimiques : Microscopie electronique / Chimie analytique / Modelisation geochimique
Constituants minéraux, organiques ou vivants :

• Minéralogie
• Caractérisation des matières organiques
• Microbiologie
• Biologie moléculaire (diversité microbienne fonctionnelle)
• Biochimie
• Physicochimie
• Microscopie électronique et confocale 

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Horizons de sol :

• Observations à l'œil nu, microscopie optique
• Caractérisation des propriétés (ex : granulométrie, propriétés hydriques, activité microbienne, propriétés chimiques...)
• Expérimentations au laboratoire (ex : comportement des polluants, fonctionnement de la rhizosphère, interactions microorganismes plantes, dynamique des populations microbiennes...)
• Modélisation des processus biogéochimiques

Profils de sol :

• Observation et description des profils
• Ecologie et écotoxicologie
• Interprétation fonctionnelle et génétique
• Expérimentations en lysimètres (ex : essais de cultures, fonctionnement des sols pollués...)
• Modélisation des transferts et transformations le long du profil et vers la plante

Couverture pédologique et bassins hydrologiques :

• Distribution spatiale et cartographie
• Télédétection
• Interprétation fonctionnelle, génétique et paysagère
• Expérimentations sur le terrain (ex : parcelles forestières, petits bassins agricoles, friches industrielles...)
• Hydrologie et hydrogéologie des bassins
• Modélisation intégrée à différentes échelles d'espace et de temps

Quel est l'enseignement proposé ?

• L : découverte
• M1 : Détermination via un parcours spécifique : Connaissance et gestion des sols et des eaux
• M2 : Parcours professionnel ou recherche
  • Science des sols (R)
  • Biophysico-chimie des eaux continentales (R)
  • Gestion des sols et des eaux (P) 

• Anne Poszwa
• Sylvie Dousset
• Alexis De Junet

• Modules : LCTE 2.U10 
• Bibliographie :
  • Berthelin J, Huang PM, Bollag JM et Andreux F (1999) Effect of Mineral-Organic-Microorganis Interactions on Soil and Freshwater Environments. Kluwer Academic/Plenum Publ., New-York London. 378p.
  • Bourrelier PH & Berthelin J (1998) Contamination des sols par les éléments en traces : les risques et leur gestion. Rapport nº 42 de l'Académie des Sciences. Lavoisier Tec/Doc, Paris, 440p.
  • Castany & De Marsily (1986) Hydrogéologie quantitative
  • Cosandey C & Robinson M (2000) Hydrologie continentale. Eds Armand Colin
  • Duchaufour Ph (1997) Abrégés de Pédologie : Sol, végétation, environnement . Col. Abrégés. 5ème Ed. Eds Masson.
  • Girard MC, Walter C, Rémy JC, Berthelin J & Morel JL (2005) Sols et environnement. Eds Dunod.
  • Gobat JM, Aragno M & Matthey W (2003) Le sol vivant. Bases de pédologie, biologie des sols. 2nde Ed. Presses Polytechniques et universitaires Romandes. Collection " Gérer l'environnement "
  • Robert M (1996) Le sol : interface dans l'environnement, ressource pour le développement. Eds Masson.
  • Stengel P, Gelin S (1998) Sol interface fragile. Eds INRA