SOLS DES MONTS DU CANTAL

Philippe Daget

Description

Action des facteurs physiographiques et biotiques de la pédogénèse dans les formations herbacées sur basalte

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• Publié par: meredamedemussy
• Publié le: 31 mars 2015
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Extrait

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CNRS -CIRAD Montpellier SOLS DES MONTS DU CANTAL

Action des facteurs physiographiques et biotiques de la pédogénèse dans les formations herbacées sur basalte

Philippe M. DAGET Ingénieur Agronome (Paris) Docteur en écologie

DoĐteur d’Etatès Sciences

SOMMAIRE

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L’auteur préseŶteune synthèse pédologique des études entreprisespar le CEFE daŶs l’Ouest du Cantal (Massif Central de la France). Sous climat de type mésothermique « très humide à été long», à l’altitude ŵoLJeŶŶe de 900ŵ, sur ďasalte des plateaudž et sous des forŵatioŶs végétales herbacées denses, les sols appartiennent au groupe des Sols bruns. Après avoir décrit en détail un profil de sol, considéré comme type, en conditions stationnelles ŵoLJeŶŶes, l’auteur ĐoŶĐlut à l’edžisteŶĐe d’uŶ Sol ďruŶ ŵélaŶisé faiblement lessivé. A partir de ce cas, il distingue trois tendances pédogénétiques, fonction des conditions hydriques stationnelles et des techniques culturales : en milieu très sec, on rencontre le Ranker à Mull, en milieu très humide, la Tourbière basse et en milieu cultivé le Sol brun de culture.

SUMMARY

The author presents a pedological synthesis of the studies begun by the CNRS in the West of Cantal (Massif Central of France). Under climate of type "mésothermique very wet in long summer", at the average height of 900m, on basalt of trays and under dense herbaceous vegetation , grounds belong to the group of the Brown Soils. After a detailed description a profile of soil, considered as type, in medium mesologics conditions, the author concludes in the existence of a Brown Soil weakly washed. From this case, he distinguishes three pedogenetic trends), function of the hydric stationnelles conditions and the cultural techniques: in very dry environment, we meet Ranker Mull, in very wet environment, the low Peat bog and in cultivated middle environment the Brown Soil.

INTRODUCTION

 En région peu humanisée, les facteurs biotiques majeurs de la pédogénèse ne comportent que l’action de la végétation spontanée et des animaux sauvages. Par contre, dans les régions colonisées depuis des époques très reculées, la pression humaine sur les milieux et la végétation domine largement les pressions que peuvent exercer d’autres facteurs.

L’homme et plus spécialement l’agriculteur, exerce une pression directe sur le sol; cette action est susceptible de modifier les caractéristiques essentielles du sol de façon très importante, parfois même de les inverser (Tavernier et Pechot, 1957, Long, 1975). Elle se manifeste sous la forme du drainage, de la fertilisation, des labours… L’homme exerce aussi

3 une action indirecte, par l’intermédiaire de la végétation, sur la composition de laquelle il joue un rôle primordial, notamment pour les besoins de ses troupeaux (Crocker, 1952).

C’est ainsi que sur les plateaux basaltiques de l’Ouest du Cantal, le paysage rural est exclusivement constitué de formations herbacées denses (prairies naturelles permanente) qui sont utilisées pour la nourriture d’un important troupeau de bovins, alors que la végétation climacique y serait forestière. Le remplacement de la forêt par la prairie est suffisamment ancien pour avoir pu imprimer des caractéristiques nouvelles aux sols de la région.

L’objetdu présent mémoire porte donc surl’étude de la pédogénèse et de l’évolution des types de sol sous l’influence de l’action humaine considérée comme facteur biotique majeur dans diverses conditions physiographiques caractérisées par la nature du substrat de la végétation et par les conditions hydrique du milieu.

I– GÉNÉRALITÉS 1.Localisation géographique du secteur étudié Le secteur étudié est situé à l’Ouest du département du Cantal et de la région Cantal de l’INSEE (s.d.). Il correspond aux flancsoccidentaux des monts du Cantal et plus précisément, aux plateaux compris entre la Vallée du Mars, au Nord, et celle de la Cère, au Sud.  La plupart des stations analysées se trouvent sur le plateau de Salers, vaste surface triangulaire, d’environ 40.000hectares, inclinés d’Est en Ouest, passant ainsi de 1353m d’altitude au-dessus du Col de Néronne à 500 m d’altitude à l’Ouest. La zone comprise entre 850 et 960m (région de St Bonnet de Salers) est celle qui a fait l’objet des plus nombreuses observations. 2.Géologie  Schématiquement, les Monts du Cantal peuvent être considérés comme un vaste cône andésitique recouvert d’un manteau basaltique largement échancré par de profondes vallées glaciaires (Boisse de Black du Chouchet, 1951 ; Quantinet al., 2007). Ce manteau constitue les « planèzes » essentiellement couvertes de prairies. 3.Climatologie Les précipitations moyennes annuelles sont très élevées su tous ces plateaux exposés à l’Ouest, elles atteignent 1mm à Salers ; e régie saisonnier est du type 653 océanique. La température moyenne annuellede 9,6°C est la marque d’un climat frais, sans être réellement froid puisque toutes les moyennes mensuelles sont positives (températures moyenne du mois le plus froid : =1,9°C en janvier) ; toutefois, seuls les trois mois d’été sont à l’abri des gelées. Forte humidité et température fraîche se résument dans un indice d’aridité él84,4 (de Martonne, 1926, 1934) et uneevé : I = évapo-transpiration annuelle relativement faible : 52% des précipitations avec ETP =

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857 mm (Turc, 1954). Le climat de la région de Salers est dans la classification de Trewartha (1954) du type « mésothermique très humide à été long ». Températures et précipitations permettent de situer l’image de Salers sur un climagramme pluviothermique (fig. 1). Sur ce climagramme figurent les limites climatiquesd’extension des sols zonaux (Gèze, 1959) de la culture du blé et de l’économie herbagère (d’après Klein, 1911). La position de l’image de Salers fait prévoir l’existence sols bruns et la prépondérance de l’économie herbagère (Daget, 1965).

II– DESCRIPTION D ’ UN PROFIL TYPE EN CONDITIONS STATIONNELLES MOYENNES A.G ÉNÉRALITÉS

1.Localisation  Le profil pris comme type est celui du relevé 15.P.64 qui est situé sur le plateau de Salers ; ses coordonnées UTM sont 31 T DL 579 010 (50, 18 G de latitude N, 0, 14 G de longitude Est de Paris).La parcelle est exposée au Nord, en haut de versant, la pente est de 10%, l’altitude de 940m.

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2.Occupation et état de la parcelle  La parcelle est occupée par une formation herbacée dense et composée d’espèces spontanées, elle est utilisée en pâturage extensif par les troupeaux en estivage depuis fort longtemps, elle ne reçoit aucune fertilisation minérale, mais le passage de la fumade assure une fumure organique. Elle n’est pas entretenue et dénote un surpâturage accentué (Daget et Poissonet, 1965).

B.D ESCRIPTION MORPHOLOGIQUE ET DONNÉES ANALYTIQUES

1.Horizons : la tranchée ouverte permet de localiser trois horizons ; le premier de 0 à 4 cm, le second de 4 à 25 cm,le troisième de 25 cm jusqu’au-delà de 60cm où le sondage a été arrêté. 2.Consistance : les deux premiers horizons ont une consistance friable, alors que le troisième est dur. 3.les racines forment un feutrage très dense dans tout le premierEnracinement : horizon ; en effet, rapporté au refus total après séchage, le pourcentage pondéral des racines est encore de 3,2% (soit près de 1% de la terre totale : fractions fines +fractions grossières). Les racines sont très abondantes dans le second horizon et deviennent relativement rares dans le troisième. 4.Matière organique : le premier horizon comporte 18,1% de matière organique dans la fraction fine, le second 13,2 % et le troisième 3,2%. Les rapports C/N des trois horizons sont les suivants :

I : 11 ,12

II : 10,83

III : 11,45

5.Couleurs : les couleurs des divers horizons ont étédéterminées à l’état humide, à l’aide du code Munsell; les valeurs trouvées sont respectivement : rouge (1965) violacé légèrement grisâtre (10 R 3/2) pour le premier horizon, rouge violacé (10 R 3/3) pour le second et brun foncé (7,5 YR 3/2) pour le troisième. 6.Pierrailles : les pourcentages pondéraux de la pierraille (toute la fraction minérale grossière) sont de 25% dans les deux premiers horizons et de 50% dans le troisième. 7.; les deux autres ont une structurele premier horizon est fibreux Structure : moyennement développée, de type polyédrique sub-anguleux avec agrégats de taille et de stabilité moyenne, dans le troisième horizon. 8.Hydromorphie :il n’y a aucune trace d’engorgement hydrique, même temporaire, sur le profil(juin), le sol était moyennement sec sur; au moment de l’observation toute sa profondeur. 9.Acidité : les valeurs du pH, appréciée sur le terrain à l’aide de la trousse TRUOG et déterminée au laboratoire, àl’eau et au KCL, sont données dans le tableau 1.

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Examen de la couleur des échantillons de sol à l’aide du «Standard Soil Color Chart »

Horizons I II III

Tableau 1 Les divers pH du profil 15.P.64

pH TRUOG 5,5 5,5 5

pH eau 5,5 5,5 5,3

pH KCL 4,9 5,6 4,4

10.Complexe absorbant: la capacité d’échange est de 29,7méq/100g en 1, de 25,9 en II et de 22,6 en III. Les teneurs en cations échangeables, exprimées en méq/100g de terre fine séchée à 105° sont indiquées dans le tableau 2.

Horizons I II III

Tot. 29,7 25,9 22,6

Na 0,15 0,22 0,17

Tableau 2 Etat du complexe absorbant

K 0,24 0,17 0,15

Mg 1,4 0,9 1,3

Ca 2,5 1,9 1,5

Som. 4,29 3,19 3,12

Som/Tot% 14.4 12,3 13,8

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C.I NTERPRÉTATION PÉDOLOGIQUE

Horizons : le premier horizon, particulièrement riche en racines est «l’horizon de 1. feutrage »classique dans les prairies naturelles anciennes; c’est le «mat » des auteurs de langue anglaise (Thoughton, 1962). On lui donne localement le nom de « pelon » ; cet horizon se retrouve avec une épaisseur qui varie de 2 à 10 cm dans la plupart des sols étudiés dans le Cantal. Enracinement: la distribution irrégulière des racines dans l’ensemble du profil semble 2. pouvoir être expliquée de la manière suivante : Le feutrage qui s’observe dans le premier horizon est dû au piétinement exagéré - des animaux au pâturage (Schuter, 1964). L’absence relative de racines dans le troisième horizon semble être due à sa - compacité ; en effet, cet horizon est difficilement pénétrable au piochon. Matière organique : les taux de matière organique élevés des deux premiers horizons 3. conduisent à les qualifier «d’horizons humiques», alors que le troisième horizon moins riche est seulement « humifère ».  La répartition de la matière organique dans le sol est à rapprocher de la distribution des racines (fig. 2), ce qui permet de conclure que la matière organique existant en profondeur n’est pas seulement due à une migration verticale (lessivage) mais aussi et surtout à une décomposition sur place des racines (Walker, 1956). De plus, une partie de la matière organique des horizons I et II provient des restitutions sous forme de « fumade » (passage du parc à bétail) (Daget et Poissonet, 1965). Texture: l’observation des courbes granulométriques (fig. 3) fait ressortir une grande 4. analogie dans la répartition des éléments fins (inférieurs à 2 mm) des horizons décrits, qui ont donc bien la même origine pétrographique; on note la présence d’un pic important pour la valeur de 20 microns (limons fins). Toutefois, l’examen détaillé des données de l’analyse (tableau 3) montre que le second horizon a un taux d’argile plus faible que les deux autres, cette différence peut être interprétée comme un indice d’entraînement de l’argile (fig. 2) Tableau 3 Granulométrie fine des horizons du profil N° 15.P.64

Horizons. TF (%)

I II III

75,5  76,3 78,5

Sables grossiers µ 2000 1000 500 1000 500 200 0,9 46,6 10,0 1,6 44,7 6,3 7,3 41,1 15,4

Sables fins µ 200 100 100 50 9,2 8,8 11,1 11,5 4,8 6,3

Limons µ 50 20 20 2 8,5 10,7 12,1

Argiles µ 2 0

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La texture globale des divers horizons peut être désignée de la façon suivante (Wacquant, 1966) :

- -

L’horizon I est «humique, limoneux, peu argilo-sableux et pierrailleux » ; L’horizon II est «humique, limoneux, peu sablono-argileux et pierrailleux » ;

-

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L’horizon III est «pierraillo-limono-sablo-argileux et humifère ».

La pierraille est « gravette-gravillonneuse » dans les deux premiers horizons et « caillouto-gravetieuse » dans le troisième. La texture globale des divers horizons laisseprésager un entraînement des particules fines à partir de l’horizon II vers l’horizon III et donc, un léger lessivage.

Structure: la fragilité de la structure et le degré d’agrégation relativement faible, sont 5. dus à la faible quantité d’argile dans le couple colloïdal argilo-humique. Dans le premier horizon, la structure fibreuse est due à l’abondance très grande des racines; les particules terreuses, au sens strict, ne sont pas agrégées. Dans les deux autres horizons les agrégats sont formés par la fragmentation de la masse terreuse (Duchaufour, 1960). Drainage interne: l’absence de traces de stagnation d’eau traduit l’existence d’un 6. drainage interne satisfaisant, dû à la texture relativement grossière des horizons. Complexe absorbant :(Tournadeet al.,; Collectif, 2009 ; Fabre, 2014) les 1991 7. capacités d’échange sont relativement élevées (tableau 2); une part appréciable de ces valeurs est due aux colloïdes humiques car les colloïdes agileux sont faiblement représentés. Les taux de saturation, tous inférieurs à 15%, sont faibles.

La nutrition cationique est assurée de façon satisfaisante si l’équilibre des ions absorbables et bon; Cet équilibre s’apprécie à partir du rapport R = 100 (K/Ca), qui doit être compris entre 4 et 6 (Strasmanet al.,1958) et du rapport R’ = Ca/Mg, qui doit être de l’ordre de 10 à 12 (d’après Magnyet al.,Les valeurs des 1961/1962). rapports R et R’ sont données dans le tableau 4.

Horizons I II III

Tableau 4 Valeurs des rapports cationiques

R=100 (K/Ca) 9,5 8,9 10,0

R’=Ca/Mg 1,78 2,11 1,15

On constate que, dans l’ensemble, il y a un déséquilibre cationique net par suite du manque relatif de calcium. Les teneurs en potassium sont satisfaisantes puisqu’avec une teneur en argile faible le taux existant est supérieur ou égal à 0,13méq/100g (Magnyet al.,1961 ; Kerguelen, 1964).

L’interprétation plus poussée des données analytiques sur le complexe absorbant est délicate parce que les taux ioniques sont rapportés à 100g de terre fine sèche, ce qui n’est pas représentatif en raison des différences qui existent entre les densités apparentes des horizons du sol (Wacquant, 1963 ; Lossaint et Roubert, 1964). Ces différences sont dues en particulier, aux teneurs variables en matière organique; c’est ainsi que 100gde terre fine de l’horizon I

10 corresondent à un volume nettement supérieur à celui qui correspond à 100g de terre fine de l’horizon III. Une appréciation rapide a donné la valeur de 0,6 pour la densité de l’horizon I, de 0,75 pour celle de l’horizon II et de 1,2 pour celle de l’horizon III. Compte tenu de ces données, les valeurs du tableau 2 deviennent celles indiquées dans le tableau 5 exprimées en méq/100cc de terre totale ; ces valeurs corrigées sont aussi représentées sur la figure 4.

Hz

I

II

III

Tableau 5 Teneur en éléments échangeables rapportés à 100 cc de terre totale

D

0,6

0,75

1,2

Na

0,09

0,16

0,20

K

0,14

0,13

0,18

Mg

0,84

0,64

1,56

Ca

1,50

1,42

1,81

Bien que les différences entre les horizons ne soient pas très prononcées, le graphique de la figure 4 montre une répartition des ions Ca et Mg comparable à celle de l’argile telle qu’elle ressort de la figure 2.

Cela conduit à penser qu’il y a un certain entraînement en profondeur de l’argile et des bases, à partir de l’horizon II; ce faible lessivage peut être dû à l’action des pluies très

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importantes et à la nature de l’humus. Néanmoins, ce ne sont là que des indications préliminaires qui nécessiteront des études ultérieures.

8.Phosphore : les teneurs en P 2 0 5 assimilables n’ont été déterminées que dans le second horizon, où les valeurs suivantes ont été trouvées : extraction acide : 0,01g pour 1000g de terre sèche - extraction soude : 2,37g pour 1000g de terre sèche - 2, 38g pour 1000g de terre sèche.total : -

La méthode classique (extraction acide) donne une teneur très faible en phosphore expliquant la réaction favorable de la végétation à l’apport de scories.Le phosphore de la roche-mère, qui est riche en cet élément (Erhart, 1935) se retrouve dans la fraction extraite à la soude ; des études complémentaires sont nécessaires pour indiquer dans quelle mesure cette fraction est utilisable par la végétation.

Couleur: la couleur sombre de l’ensemble du profil est due, à la fois à l’abondance de 9. la matière organique (Arrouayset al., 1993) et à celle de fer ferrique libéré par l’altération du basalte; il s’agit donc d’un sol mélanisé (Duchaufour, 1960).

Type d’humus: dans l’horizon I l’humus montreun C/N de 11,1, un taux de saturation 10. de 14,4%, un pH (eau) de 5,5 ; ces valeurs caractérisent une vitesse de minéralisation relativement faible, une relative accumulation de la matière organique dans le sol (Walker, 1956 ; Schuster, 1964) et une désaturation assez nette qui permet définir un Mull acide (Duchaufour, 1960); selon Kubiena (1954), il s’agirait plutôt d’un Mull- moder (Daget, 1970). Il semble aussi que l’on puisse rapprocher cet humus du « Mormulloïde faiblement granuleux » décrit par Barratt (1964 ; 1966 ), dans les sols des herbages d’Angleterreet de Nouvelle-Zélande.

La minéralisation est moyenne pour un sol non forestier; cela serait du, d’une part au climat frais de la région, et d’autre part et surtout au manque d’aération du sol en raison du tassement produit par le piétinement exagéré du bétail.

Type de sol : les caractéristiques texturales, structurales et physico-chimiques de ce sol 11. conduisent à considérer : le premier horiz -joue à la fois le rôle d’un AQue on 0  (accumulation de matière organique brute: feutrage, fumier) et le rôle d’un A 1 des fractions (mélange minérales et organiques) ; ond horizon est -un AQue le sec 2 (horizon de départ de éléments colloïdaux et des cations) ; Que le troisième horizon joue, à la fois le rôled’un B (horizon d’accumulation des - éléments entraînés) et d’un C 0 (zone d’altération du basalte). Le profil se présente donc sous la forme :

A 0–1 – A 2 – BC 0