# LES CRITERES MORPHOLOGIQUES DE RECONNAISSANCE DES POTENTIALITES DES SOLS: MORPHOLOGIE ET FERTILITE DES SOLS

Alain Ruellan

Pesquisador Doutor do

Centre National D'etudes Agronomiques des Regions Chaudes - FRANÇA

**Resume:** Le sol est un milieu organisé, structuré: les constituants du sol sont disposés les uns par rapport aux autres d'une façon ordonnée. Les principaux niveaux d'organisation sont:

- l'assemblage élémentaire des constituants, donnant naissance, entre autres, à des agrégats, à des vides, à des concentrations (nodules, revêtements, ...), à des coleurs;

- l'horizon: c'est un volume de sol en couche plus ou moins parallèle à la surface, caractérisé par l'organisation entre eux de plusieurs assemblages élémentaires;

- les systèmes pédologiques: superpositions verticales et successions latérales des horizons. L'organisation morphologique du sol est, à la fois, le résultat et le moteur de sa dynamique: elle témoigne de son passé et elle est l'expression de sa dynanique actuelle. Ainsi, quan on veut évaluer, comprendre, utiliser la fertilité d'un sol, il faut, au préalable, prendre le temps d'en étudier l'organisation morphologique détaillée, aux différentes échelles de cette organisation: chaque caractère morphologique, chaque type d'assemblages de ces caractères, chaque type de variation verticales, latérales et temporelles, des caractères et des assemblages de caractères, a des significations concernant les constituants, les propriétés, les comportements, au total les fertilités des sols.

Le sol comme tout corps naturel, est structuré. Ceci veut dire que ses constituants, organisations et minéraux, sont disposés

les uns par rapport aux autres selon certaines logiques qu'il faut étudier, connaître et comprendre: il y a, entre les cons-
tituants, des relations qui tra-
duisent à la fois l'histoire et
l'actualité dynamique des sols;
la connaissance de ces relations
peut permettre une certaine
prévision de l'avenir.

L'organisation morphologique
des sols existe à toutes les
échelles d'observation, depuis
l'assemblage de base des particu-
les, que l'on observe à l'aide de
microscopes, jusqu'à l'arrange-
ment des systèmes pédologiques
que l'on étudie à l'échelle de la
région. Cependant, quand on a
pour objectif principal l'évalua-
tion et l'utilisation de la fer-
tilité des sols, trois échelles
d'organisation sont particulaiè-
rement importantes à étudier et à
interpréter:

- L'échelle des assemblages élémentaires des constituants: ces assemblages sont partielle-ment visibles à l'oeil nu, par-tiellement à l'aide de microsco-pes. Sur le terrain, dans les fosses ouvertes pour observer le sol, les assemblage se décrivent en termes de constituants (argi-leux, limoneux, sableux, ...), d'agrégats (arrondis, anguileux, ...), de vides (fissuraux, tubu-laires, ...) de traits (revête-ments, nodules, ...), de cou-leurs, de traces d'activités bio-logiques (racines, vers de ter-re, ...).

- L'échelle des horizons,
des couches de sols: les horizons
sont des volumes de sol, plus ou
moins parallèles à la surface du
terrain. Chaque horizon comporte
un ou plusieurs assemblages élé-
mentaires qui le caractérisent et
permettent de le reconnaitre.

Son épaisseur varie de quelques centimètres à plusieurs mètres: le plus souvent, elle est de l'ordre de un à plusieurs décimètres. Les limites, supérieure et inférieure, d'un horizon sont plus ou moins nettes, plus ou moins progressives ou brutales. Latéralement, l'extension d'un horizon est très variable: du mètre ... jusqu'a plusieurs kilomètres; il n'est cependant jamais infini: latéralement, il disparaît ou il se transforme en un autre horizon.

- L'échelle des systèmes pé-
dologiques: il s'agit de l'orga-
nisation des horizons entre eux,
verticalement et latéralement, à
l'échelle de l'unité de relief.
La structure d'un système pédolo-
gique se décrit d'abord par les
horizons qui le constituent: ce
que sont les structures de ces
horizons (donc ce que sont leurs
assemblages élémentaires), com-
ment ces horizons se superposent
verticalement et se succèdent la-
téralement, comment ces horizons
sont séparés les uns des autres.

L'organisation mophologique
des sols est un élément fondamen-
tal de leur fertilité: elle ex-
prime de multiples aspects, phy-
siques, chimiques, biologiques,
des relations possibles entre la
plante et le sol; de surcroît,
elle est par elle-même un facteur
fondamental de la fertilité des
sols: l'organisation morphologi-
que influence grandement le déve-
loppement des plantes, par elle-
même et par son action sur les
autres aspects (physiques, chimi-
ques, biologiques) de la fertili-
té.
LES SIGNIFICATIONS DES PRINCIPAUX CARACTÈRES MORPHOLOGIQUES DES SOLS

La description et l'inter-
prétatation des variations verti-
cales et lateráles des sols peu-
vent être faites à l'aide de qua-
tre groupes de caractères morpho-
logiques: les couleurs, les agré-
gats, les porosités, les traits
de concentrations. L'étude détai-
lée de ces caractères permet de
connaître de nombreux aspects
concernant les constituants, les
propriétés physico-chimiques, les
dynamiques des sols, ainsi que
les relations sols-plantes.

1. Les couleurs peuvent être interprétées en terme de:

- présence de certains constituants: matière organique, fer, carbonates,...

- état de certains constituants:
  fer réduit, oxyhydroxyde de
  fer (goethite), hydroxyde de
  fer (hématite),...

- processus pédologiques: acti-
vités biologiques, régimes hy-
driques, migrations d'argiles,
carbonatation, salinisa-
tion, ...

Il est dangereux de quanti-
fier la présence d'un constituant
à partir d'une simple observation
de couleur: un horizon de couleur
sombre est en général plus riche
en matière organique qu'un hori-
zon de couleur claire, mais on ne
peut pas dire de combien; de mê-
me, un horizon de couleur très
claire est en général plus pauvre
en argile qu'un horizon brun-
rouge, mais on ne peut pas dire

de combien. Cependant, à partir
de l'observation et de la mesu-
re des couleurs on peut détermi-
ner quelques aspects de la ferti-
lité, liés à la texture, à la
présence de matière organique, à
la présence de calcaire ou de
sels, au pH, à l'état du complexe
adsorbant, à la dynamique de
l'eau, etc...

2. Les agrégats: la présence, la morphologie et le comportement des agrégats (ils peuvent être de forme arrondie, anguleuse, lamel laire; ils peuvent être de grande ou de petite taille; ils peuvent être plus ou moins friables, ils peuvent être plus ou moins sta bles, c'est-à-dire résistants à l'action de l'eau qui peut les détruire, etc...) renseignent sur la texture, la minéralogie et la dynamique des argiles, la présence et le rôle de la matière organique, le pH et l'état du complexe adsorbant, les activités biologiques, les régimes hydri ques. Ainsi la structuration en agrégats donne des indications précieuses concernant:

- la fertilité chimique des
sols;

- l'accessibilité aux racines de cette fertilité.

3. La porosité d'un sol, pour être bien comprise, bien interprétée, doit être:

- d'abord décrite d'après ses
formes et identifiée d'après
ses origines; les vides peu-
vent avoir pour origine: l'al-
tération des constituants,
l'entassement des particules,
les activités biologiques vé-
gétales et animales, la fissu-
ration, l'entassement des
agrégats arrondis;

- ensuite mesurée; il est alors
important de savoir distin-
guer: la porosité totale, la
porosité des agrégats, la pro-
rosité texturale (porosité des
micro-agrégats), la porosité
qui sépare les agrégats.

Toutes ces données permet-
tent de prévoir le comportement
des fluides (solutions, gaz) et
l'accessibilité du sol aux raci-
nes. Par ailleurs, en terme de
fertilité, il est très important
de connaitre aussi ce que sont
les variations spatiales et tem-
porelles de la porosité: par
exemple, on sait que les varia-
tions trop rapides, trop bruta-
les, dans l'espace (changement de
porosité entre deux horizons) et
dans le temps (changement de po-
rosité en fonction des états
d'humidité, ou en fonction des
travaux agricoles) sont néfastes
pour les plantes.

4. Lés traits de concentrations (traits pédologiques):

Sont des organisations qui
résultent des phénomènes de
transfert des constituants et des
phénomènes de mouvements, qui se
produisent au sein des sols: mou-
vement et dépôt de particules,
mouvement et précipitatation
d'éléments en solution, mouvement
des animaux et des racines, gon-
flement des argiles. Ces trans-
ferts et mouvements donnent nais-
sance à des revêtements (d'argi-
les, d'hydroxydes, de silice, de

matière organique, de calcaire,
de sels, ...), à des nodules
(d'hydroxydes, de calcaire,...),
à des coiffes (de sables fins, de
limons), à des pédotubules (con-
centrations biologiques), etc...

En terme de fertilité, les
traits pédologiques fournissent
des indications précieuses sur
les phénomènes de départ et
d'accumulation de certains cons-
tituants dans les différents ho-
rizons du sol, ainsi que sur les
activités biologiques.

Pour illustrer les propos
cidessus, voici un exemple de
description morphologique d'un
sol avec les interprétations
qu'il est possible d'en faire.

Nous sommes en région médi-
terranéenne subhumide sur schis-
tes calcaires. Le sol est décrit
à la fin de l'été, donc en fin de
saison sèche. La dernière culture
fut une céréale.

1. L'observation des couleurs permet de distinguer 5 horizons

Horizon 1:

* de 0 à 5-10 cm;

* brun-rouge (2,5 YR 5/4 = mesure au Code Munsell);

* cette couleur est légèrement plus sombre que celle de l'horizon 2: ceci veut dire que cet horizon contient de la matière organique, mais probablement, en faible quantité.

Horizon 2:

* de 5-10 à 25-30 cm;

* rouge clair (2,5 YR 6/6);

* cette couleur est nettement plus claire que celle de l'horizon 3: ceci signifie que
cet horizon a perdu du fer et de l'argile; il a été lessivé.

Horizon 3:

* 25-30 à 55-60 cm;

* rouge (2,5 YR 4/6);

* c'est l'horizon le plus rouge, probablement parce que c'est l'horizon le plus riche en argile et en hématite, qui proviennent: argile et en hématite, qui proviennent:

- de l'altération des minéraux de la roche;

- de l'accumulation de particules provenant des horizons 1 et 2.

Horizon 4:

* 55-60 à 80-90 cm;

* rose (5 YR 8/4);

* cet horizon est nettement plus blanc que les horizons 3 et 5; la raison en est probablement qu'il est plus riche en calcaire, l'accumulation de calcarie provenant de l'altération de la roche et de l'appauvrissement en calcaire des horizons 1,2 et 3.

Horizon 5:

c'est le schiste calcaire.

On vérifie;

Par le toucher des horizons, que la texture des horizons 1 et 2 est sableuse, et que la texture de l'horizon 3 est beaucoup plus argileuse;

Par le test de l'acide chlorhydrique, que les horizons 1, 2 et 3 en sont pas calcaires, que l'horizont 4 est très calcaire, que l'horizon 5 est peu calcaire. De la description des cou-

leurs, et des tests ci-dessus, on déduit ce que sont les principaux mecanismes de formation et d'évolution du sol;

Altération du schiste calcaire; cette altération fournit du calcaire, de l'argile, du fer, des limons, des sables, des cations, des anions, des sels plus ou moins solubles;

Enrichissement en matière organique, dans l'horizon 1;

Migrations vers le bas de certains éléments résultant de l'altération: le calcaire quitte les horizons 1, 2 et 3 et s'accumule dans l'horizon 4; l'argile et le fer quittent les horizons 1 et 2 et s'accumulent dans l'horizon 3; on imagine assez bien que les cations et les anions quittent aussi les horizons 1, et surtout 2, pour aller vers les horizons plus profonds.

L'interprétation que l'on peut faire de tout cela en termes de fertilité est la suivant;

* les horizons 1 et 2 étant pauvres en matière organique et en argile, ceci veut dire que:

- le complexe adsorbant est faible: les éléments nutritifs y sont donc peu retenus, vite épuisés;

- la réserve en eau est faible; l'eau y est donc peu retenue, vite épuisée;

- l'activité biologique est faible;

- la structuration est faible et instable;

* tout s'améliore dans l'horizon 3; mais n'est-il pas trop profond pour que les racines pussent en profiter?
* d'autant que le changement bruital de texture entre les horizons 2 et 3 peut gêner la circulation de l'eau et la pénétration des racines.

## 2. L'observation des agrégats donne les résultats suivants:

### Horizon 1:

* les agrégats sont de forme polyédrique subanguleuse; ils sont souvent assez grands (plussieurs centimètres); il y a quelques agrégats arrondis, petits (formes grumeleuses et grenues);

* cette agrégation, essentiellement grossière et subanguguleuse, signifie que le rôle struc-turant de la matière organique est faible et que l'activité biologique est peu développée.

### Horizon 2:

* il n'y a pas d'agré-gats; la es-tructure est massive, locale-ment particulaire;

* ceci signifie que cet horizon est très pauvre en argile, en matière organique, en cations bi ou trivalents (Ca, Mg, Al, ...).

### Horizon 3:

* les agrégats sont forme angu-leuse, polyédrique et prismati-que;

* ceci signifie que cet horizon est riche en argile: il y a peut-être des argiles gonflantes, dont on sait que la capacité d'échange est forte.

### Horizon 4:

* on y observe le passage progres-sif de la structure anguleuse pédologique à la structure du schiste;

* c'est donc un horizon altéra-tion du schiste.

### Horizon 5:

* la structure est celle du schiste, plus friable au sommet que vers le bas;

* il y a donc altération débutante du schiste.

Les interprétations généti-ques et de fertilité de l'observ-ation des agrégats confirment les premières interprétations faites à partir des couleurs. Elles apportent quelques préci-sions:

* le lessivage de l'argile des horizons 1 et 2 très marqué;

* ces horizons 1 et 2 sont proba-blement chimiquement très pauvres;

* l'horizon 3 a peut-être, grâce à la capacité d'échange des argiles, un potentiel important de fertilité.

## 3. L'observation des porosités donne les résultats suivants:

### Horizon 1:

* la macroporosité est forte;

* la porosité visible est: tubu-laire (biologique); d'entasse-ment des agrégats;

* la texture sablo-limoneuse per-met de dire que la porosité d'entassement des particules est forte.
Horizon 2:

* la macroporosité est forte;

* la porosité visible est tubulaire (biologique);

* la texture sablo-limoneuse permet de dire que la porosité d'entassement des particules est forte.

Horizon 3:

* la macroporosité est forte à l'état sec; elle se ferme quand on mouille l'horizon (gonflement des argiles);

* la porosité visible est: fissurale, entre et dans les agrégats; tubulaire (biologique) dans les agrégats;

* la texture argilo-sableuse permet de dire que la porosité d'entassement des particules est faible.

Horizon 4:

* dans la partie supérieure, même porosité que dans l'horizon 3;

* dans la partie inférieure apparaît la porosité fissurale schisteuse.

Horizon 5:

* porosité structurale et porosité d'altération du schiste

* cette porosité diminue vers le bas.

Les descriptions de porosité s'interprètent en terme de fonctionnement hydrique et de fertilité:

* les horizons 1 et 2 sont nombreux; leur macroporosité est forte (entassement des particules sableuses, entassement des agrégats arrondis grossiers,

tubules biologiques); de ce fait: leur perméabilité est forte, leur capacité au champ est faible, leur réserve en eau est faible;

* l'horizon 3 a une porosité déséquilibrée: une macroporosité entre les agrégats forte à l'état sec, faible à l'état humide; une microporosité dominante à l'intérieur des agrégats; de ce fait: la perméabilité est forte à l'état sec, faible à l'état humide, la capacité au champ est forte, la réserve en eau est forte, la circulation de l'eau est hétérogène (rapide dans les fissures et les tubules, lente au sein des agrégats):

* entre les horizons 2 et 3, il y a changement brutal de type de porosité, donc de perméabilité: ce changement est un obstacle à la pénétration de l'eau et des racines.

## 4 L'observation des traits de concentration (traits pédologiques) donne les résultats suivants:

Horizon 1:

* présence de pédotubules qui révèlent l'existence d'une certaine activité biologique animale.

Horizon 2:

* présence de pédotubules, moins nombreux que dans l'horizon 1; l'activité biologique animale est donc plus faible;

* présence de coiffes-dé-pôts de sables fins sur les graviers)
qui prouvent qu'il y a eu dé-
part (lessivage) de l'argile.

Horizon 3:

* présence de revêtements d'argile, à la surface des agrégats anguleux et sur les parois des vides tubulaires; ces revêtements prouvent qu'il y a dans cet horizon accumulation d'argile; une partie des revêtements qui recouvrent les parois d'agrégrégats anguleux peuvent résulter des phénomènes de pression qui accompagnent la fermeture des fissures quand l'horizon est humide.

Horizon 4:

* il y a encore quelques revête-
ments d'argile, mais beaucoup
moins;

* présence de revêtements et de nodules calcaires qui signifient qu'il y a accumulation de calcaire.

Horizon 5:

* il y a encore quelques revête-
ments calcaires qui disparais-
sent vers la profondeur.
Dans l'ensemble, l'observation
des traits pédologiques confir-
me donc les interprétations
faites à partir de l'observa-
tion des autres caractères mor-
phologiques.

Au total :

* l'horizon 1 et un horizon A, faiblement organique et fortement lessivé;

* l'horizon 2 est un horizon E,
fortement lessivé;

* L'horizon 3 est un horizon Bt,
fortement enrichi en argile;

* l'horizon 4 est en fait tripe:

- Btca au sommet, d'accumulation d'argile et de calcaire;

- Bca au milieu, d'altération à structure pédologique et d'accumulation de calcaire;

- Cca à la base, d'altération
à structure lithologique et
d'accumulation de calcaire;

* l'horizon 5 est un horizon R:
c'est la roche-mère.

L'ÉTUDE ET L'INTERPRÉTATION DES
VARIATIONS SPATIALES ET TEMPOREL-
LES DES CARACTÈRES MORPHOLOGIQUES

Tous les caractères morpho-
logiques, de couleur, d'agréga-
tion, de porosité, de concentra-
tions, varient dans l'espace et
dans le temps.

1. Les variations temporelles -
elles sont de deux types:

* les variations saisonnières: la morphologie d'un sol, qui est l'expression de nombreuses propriétés physico-chimiques, varie à chaque instant en fonction des variations d'humidité, de température, d'activités biologiques; ces variations influencent fortement la fertilité physique et chimique des sols;

* les modifications progressives
qui se font jour après jour,
année après année: c'est
l'évolution du sol qui, selon
les caractères, se fait plus ou
moins rapidement; l'utilisation
des sols par l'homme modifie
l'évolution de certains caractères: transformation des structures, accélération ou ralentissement de certains lessivages, érosion, etc...

Il est indispensable, si l'on souhaite vraiment comprendre et protéger, voire améliorer, la fertilité des sols, d'apprendre à observer et à mesurer l'évolution morphologique des sols.

## 2. Les variations spatiales:

nous savons que les caractères morphologiques (de couleur, d'agrégats, de vides, de concentrations) sont organisés entre eux pour constituer des horizons dont les superpositions verticales et les successions latérales constituent l'organisation morphologique de ce que l'on peut appeler la couverture pédologique. A ces échelles plus petites, celle des profils verticaux et celle des toposéquences, il est important d'observer en détail où et comment se font les changements morphologiques, c'est-à-dire où et comment se font les variations verticales et latérales des couleurs, des types d'agréation, des porosités, des traits de concentration: en effet, chaque variation verticale ou latérale, est significative en termes de propriétés physico-chimiques, en termes également de dynamique (le régime hydrique par exemple), en termes enfin de potentialité et de vulnérabilité du sol. Ce sont donc ces changements morphologiques qu'il faut savoir représenter sous la forme de coupes et

de cartes pédologiques détaillées.

L'étude des limites qui correspondent aux variations morphologiques, verticales et latérales, et donc essentielle: il est tout aussi important d'étudier et de comprendre les limites que d'étudier et de comprendre ce qu'il y a entre les limites.

Pour ce qui concerne les variations latérales, il est bon de rappeler qu'il y a trois principaux types de séquences:

### a) Les lithoséquences:

les variations latérales sont la consequence de variations pétrographiques. Dans ces séquences:

* les limites qui séparent les horizons superposés sont dynamiques: elles varient, dans leur morphologie et dans leur position, en fonction de l'évolution du sol;

* les limites latérales sont fixes: elles correspondent aux limites pétrographiques.

### b) Les toposéquences:

les variations latérales sont liées à la topographie; sol et relief sont interactifs. Dans ces séquences, toutes les limites sont dynamiques et il est important de savoir, pour chaque limite, comment et é quelle vitesse elle évolue.

### c) Les chronoséquences:

les variations latérales sont déterminées par l'âge des sols, c'est-à-dire par l'âge des superficies ou des matériaux sur lesquels ils se développent. Il est évident que c'est par l'étude et par
la cartographie des chronoséquen-
ces que l'on peut parti-ellement
répondre à la question concer-

nant l'évolution des limites,
verticales et latérales, qui sé-
parent les horizons.