\setcounter{chapter}{8}
\chapter{Sols et gestion durable des agrosystèmes}

\section{Introduction}

La présence d'un sol est indispensable au fonctionnement des agrosystèmes. Le 
sol est le résultat d'interactions entre les roches et la biosphère. Les 
particularités du fonctionnement des agrosystèmes peuvent mettre en danger 
l'existence du sol ou ses qualités pour les cultures.

\begin{problematique}
Comment concilier l'utilisation actuelle des sols par l'agriculture et leur 
durabilité pour une production à plus long terme ? 
\end{problematique}

\section{Caractéristiques des sols et production de \\ biomasse}

\subsection{Organisation d'un sol : exemple d'un sol forestier}


On peut définir un sol comme étant la partie solide entre la roche et 
l'atmosphère dans laquelle des végétaux peuvent se développer. Un sol 
contient de la matière organique et une partie minérale comme le montre la 
présence de graviers par exemple.

\Par

L'observation macroscopique d'un sol non cultivé comme le sol brun forestier, 
présent en France dans les forêts de feuillus, montre que celui-ci est divisé 
en plusieurs couches horizontales, de couleur, de contenu et de granulométrie 
(taille des éléments qui le composent) différentes. Ces couches sont appelées 
des \textit{horizons}. Il existe plusieurs grands types d'horizons :

%% FIGURE 9.1
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{09_crs_9_1}
 \end{center}
\figcaption{Structure d'un sol : exemple d'un sol brun forestier}
\end{figure}

Un sol cultivé ne comporte pas de litière, sauf si l'agriculteur laisse des 
restes végétaux.

\subsection{Formation des sols}

Le point de départ de la formation d'un sol est la roche-mère brute, 
c'est-à-dire non altérée. La roche affleurante subit des altérations 
climatiques :
\begin{itemize}
 \item Le froid et le gel fragmentent la roche et y créent des fissures ;
\item La pluie altère chimiquement les minéraux qui se transforment en autres 
minéraux, le plus souvent des argiles. Ces transformations dues à l'eau sont 
des hydrolyses.
\end{itemize}

Cela déstabilise la structure de la roche et contribue à la fragmenter (voir 
chapitre 7, paragraphe 2, page \pageref{sec:ch7-erosion}).

\Par

Il peut alors y avoir germination et développement de végétaux colonisateurs 
peu exigeants : ce sont le plus souvent des végétaux herbacés. Les racines de 
ces végétaux s'insinuent dans les fractures de la roche et les parties mortes 
constituent un premier apport de matière organique. On obtient donc un ensemble 
formé de particules minérales et de matière organique : c'est la naissance d'un 
sol.

\Par

Une fois que le sol est suffisamment épais, des arbres peuvent s'y installer : 
l'arbre pionnier sous nos latitudes est le Bouleau, peu exigeant sur la 
composition du sol, mais nécessitant un fort ensoleillement. L'apport en 
matière 
organique continuant, le sol s'épaissit et évolue. D'autres espèces d'arbres 
s'installent et on obtient une forêt. L'évolution totale prend un millier 
d'années environ.

%% FIGURE 9.2
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{09_crs_9_2}
 \end{center}
\figcaption{Les grandes étapes de formation d'un sol : exemple d'un sol brun 
forestier}
\end{figure}

\subsection{Les réseaux trophiques des sols}

Les végétaux ou leurs débris forment le premier niveau du réseau trophique (les 
producteurs primaires). La particularité d'un sol est que les producteurs 
secondaires sont le plus souvent des décomposeurs : ils utilisent la matière 
organique des débris et des organismes morts (feuilles mortes, cadavres 
d'animaux etc.). Il s'agit d'animaux et aussi de microorganismes. La 
décomposition produit des substances minérales comme le CO$_2$ (« respiration 
du sol ») et les ions minéraux. Les ions minéraux du sol seront utilisés par 
les 
végétaux pour leur développement. Il y a donc un recyclage de la matière dans 
un écosystème en équilibre.

\vspace*{0.5cm}

\begin{center}
 \textit{Voir figure page suivante.}
\end{center}

\newpage

%% FIGURE 9.3
\begin{figure}
 \begin{center}
 \includegraphics[scale=1.2]{09_crs_9_3}
 \end{center}
\figcaption{Le réseau trophique d'un sol
\Par
Les flèches représentent des transferts de matière et d'énergie}
\end{figure}


\nathanLive{Retrouvez les animaux du sol en vidéo avec}
\label{ch09-nl-1}

\emph{Voir exercices 2 à 5.}

\section{Vers une gestion durable des agrosystèmes}

\subsection{La déforestation}

D'une part, l'Homme a besoin de surfaces cultivables pour son alimentation, et 
aussi pour la production d'agrocarburants. Il les obtient en supprimant les 
végétaux naturellement installés : chaque année, 90 000 km\up{2} de forêts sont 
détruits dans le monde, essentiellement dans la zone tropicale. D'autre part, 
l'exploitation forestière pour le bois laisse des sols quasiment nus s'il n'y a 
pas de plantations réalisées après les coupes. 80\% des surfaces déforestées le 
sont pour faire des cultures.

\begin{problematique}
 Quelles sont les conséquences sur le sol du fonctionnement d'un agrosystème ?
\end{problematique}

\vfill{}

\text{}

\newpage

\subsection{Un recyclage réduit de la matière dans les agrosystèmes}

Les arbres apportent une grande quantité de matière organique au sol chaque an- 
née : 2 à 4 tonnes par hectare et par an dans une forêt de feuillus en climat 
tempéré. Leur suppression pour des cultures crée un déficit d'apport de matière 
organique. On estime qu'il y a 3 300 millions d'hectares cultivables sur la 
planète et que l'Homme en utilise la moitié actuellement.

\Par

Lorsque le déficit d'apports organiques dû à la culture n'est pas compensé par 
un apport externe, le sol se déstructure : en effet, la quantité d'humus 
diminue. Le sol s'acidifie et se tasse à cause de la baisse de l'activité 
biologique. La biodiversité du sol s'appauvrit.

\subsection{Des techniques de culture dégradant le sol}

Le passage d'engins agricoles lourds sur le sol crée un tassement mécanique : 
le volume des pores diminue, ce qui limite la capacité en air et en eau pour 
les cultures.

\Par

La déstructuration du sol provoque le départ de matière : l'entraînement de 
particules par les eaux de ruissellement est l'érosion pluviale, qui est 
amplifiée par l'absence de cultures pendant une partie de l'année après la 
récolte.

\nathanliveWeb{Retrouvez des données actuelles sur l'érosion des sols agricoles 
avec}
\label{ch09-nl-2}

\textit{Voir exercices 1 et 6 à 9}

\begin{aretenir}
 L'exportation de biomasse et l'amélioration des rendements nécessitent 
l'utilisation d'intrants (engrais, pesticides) qui polluent l'eau, l'air, le 
sol et ont des conséquences négatives sur la santé des animaux et des hommes. 
La fertilité des sols diminue dans le monde. Les besoins en eau des cultures 
diminuent les ressources en eau mondiales.

\Par

Une prise en compte de ces impacts négatifs est indispensable pour conserver 
aux sols une qualité compatible avec les cultures. Le modèle intensif, le plus 
nocif, mais aussi le plus productif, doit être remplacé par une agriculture 
raisonnée (voir chapitre 8).
\end{aretenir}

