Humus

L'humusest la couche supérieure dusolcréée, entretenue et modifiée par la décomposition de lamatière organique, principalement par l'action combinée desanimaux, desbactérieset deschampignonsdu sol. L'humus est l'élément caractéristique de l'horizon Odusolumet l’identification de ses différentes formes permet de distinguer les horizons OL, OF et OH.
L’humus est une matière souple et aérée, qui absorbe et retient bien l'eau, depHvariable selon que la matière organique est liée ou non à des minéraux, d'aspect foncé (brunâtre à noir), à l’odeur caractéristique, variable selon qu'il s'agit d'une des nombreuses formes d'humusforestier, deprairie, ou desol cultivé.
L'humus se distingue ducompostpar son origine naturelle, mais partage avec lui beaucoup de propriétés, notamment sa capacité à retenir l'eau et lesnutriments. Dans le compartiment de labiosphèrequ'est le sol, l'humus est la partie biologiquement la plus active. C’est dans les zones tempérées qu’il est le plus abondant, mais on a récemment redécouvert et étudié une sorte d'humus ancien et d'origine humaine enAmazonie: laterra preta, ou terre noire. L'humus est absent desdésertset, plus généralement, de tout milieu dépourvu de végétation (la haute montagne, par exemple).
L'humification est un processus biochimique de néosynthèse de substance organique par augmentation de la taille de certaines molécules.
Lacapacité d'échange naturelled'un humus ainsi que sa décomposition lente délivrent auxracinesdes plantes de l'azote, duphosphoreet tous les éléments nutritifs indispensables à la croissance desvégétaux. Si l'humus est enfoui parlabourou asphyxié (inondationdurable, compression, bâchage étanche), il se dégrade et libère des composés toxiques ainsi que duméthane.
Avant que lemicroscopene mette en évidence le fait que ce sont desmicro-organismeset desinvertébrésqui produisent l'humus, il était considéré comme une substance chimique inerte ; le DictionnaireLittré, de la langue française (1872-1877) le définit comme « terre végétale » et en donne la sous-définition suivante : « Terme dechimie. Matière brune peu soluble dans l'eau, soluble dans lesalcalis, provenant de la décomposition et de lacombustion lentedes substances organiques dans le sol ou à sa surface ». Cependant il faut signaler que le pédologue-écologue danois P.E. Müller avait décrit dès leXIXsiècle, à l'aide d'observations au microscope, la plupart des organismes connus aujourd'hui comme participant à la formation de l'humus.
— André Birre,Une autre révolution : pour se réconcilier avec la terre, 1976
Le mot latinhumusdésignant la « terre » est cité parCurtius(Isiècle) comme provenant d'un mot grec signifiant « à terre », locatif d'un substantif hors d'usage.
Le mot latinhumus, comme d'ailleurs le mothomo« homme », provient de la racine indo-européenne *dh(e)ghyōm- qui signifieterre.
La formation des humus ou humification est dite « biogénique », c’est-à-dire que l'humus peut se former par simple oxydation de lanécromasseen l'absence d'organismes vivants mais ce processus est considérablement accéléré lorsque des organismes vivants ingèrent la matière organique ou sécrètent desenzymesqui la transforment.
La matière organique qui est à la base de l'humus est d'origine essentiellement végétale, puismicrobienneet animale lors du processus de transformation, alors que les composants du sol profond sont en grande partie d'origine minérale. La matière première de l'humus est lamatière organiquefraîche (MOF) :litièreen forêt, résidus de culture, auxquelles s'ajoutent des composants d'origine animaledéposés dans leshorizonssuperficiels (nom donné à la surface du sol par lespédologues) ou remontés par les animaux fouisseurs, dont lesvers de terreou d'origine humaine. Cette matière subit une évolution plus ou moins rapide (selon les conditions detempérature, d'humidité, d'acidité ou la présence d'inhibiteurs tels que certains métaux lourds ou toxiques) qui permet une transformation en plusieurs étapes menant à des composés minéraux (solides ou gazeux) et des composés organiques complexes,électronégatifset relativement stables. Selon la taille des molécules ainsi produites, il s'agit de composés insolubles (humines) ou decolloïdes(acides humiquesetacides fulviques) susceptibles de migrer dans les sols. La présence en grande quantité decationsmétalliques dans le sol tels que leferou lecalciumou bien encore d'argilesinsolubilise lesacides humiqueset fulviques et empêche leur migration, formant ce que l'on appelle des sols bruns. En présence de quantités faibles decationsmétalliques, lamigrationdes molécules humiques de petite taille (acides fulviques) entraîne les faibles quantités de métaux présents dans les horizons de surface, formant ce que l'on appelle lespodzols. L'activité de la faune fouisseuse (vers de terre, fourmis, termites) contribue à une mise en contact rapide des composés humiques avec la matière minérale, empêchant ainsi leurlessivageet donc leur perte pour lesécosystèmesou lesagrosystèmes.
La matière organique qui, en se décomposant, produit l'humus est constituée :
Tous ces éléments sont sans cesse digérés, déplacés (bioturbation) et mobilisés par une communauté d'organismes ditsdétritivores,saprophagesousaprophytes:bactéries,champignonsetinvertébrés. En zone froide ou continentale, la formation de l'humus est accélérée auprintempsquand la température monte et que l'humidité est importante.
L'humus peut s'accumuler et évoluer très lentement sous climat froid, jusqu'à constituer unpuits de carbone, mais en climat chaud il peut se minéraliser très rapidement et disparaître. Il est généralement absent desforêts tropicales, mais l'homme a localement produit en Amazonie, à partir decharbon de bois, un équivalent de l'humus ditterra preta. Certains milieux très particuliers peuvent montrer des accumulations importantes dematière organiquehumifiée, constituant autant depuits de carbone: il s'agit destourbièresen climat froid (montagnes, régions boréales) et des énormes accumulations observées en forêt sur "sables blancs" en milieu tropical.
L'humus constitue une réserve importante de matière organique dans le sol. Il est utile pour l'agriculteur, le jardinier ou le forestier de connaître la quantité totale d'humus et sa qualité. Un des indices de sa qualité est lerapport C/Ndu sol. Comme le carbone et l'azote ne se recyclent pas à la même vitesse (le carbone est respiré donc "tourne" plus vite que l'azote, qui est renouvelé avec les protéines) un rapport C/N bas (10 ou moins) indique une bonne activité biologique du sol, alors qu'un C/N élevé (20 ou plus) indique un ralentissement de cette activité. L'odeur et l'aspect visuel, ainsi que l'observation au microscope des organismes le composant renseignent sur la qualité de l'humus, ainsi, le cas échéant, que des analyses de sa composition chimique. Il faut aussi tenir compte de la nature biochimique des composés carbonés : on observe une différence notable de la cinétique d'humification entre composés cellulosiques et composés lignifiés. Il est possible par analyse chimique précédée d'une hydrolyse acide modérée de déterminerun rapport C/N hydrolysablequi apporte une information capitale sur le rythme d'évolution des composés organiques ajoutés ou présents dans le sol donc sur le rôle d'un humus en termes de productivité et d'environnement.
L'humus, au sens chimique du terme, est constitué d'humus libre (= matière organique humifiée, non liée aux argiles ou aux oxydes métalliques) et d'humus lié. L'humus libre est une fraction légère à C/N élevé, facilementbiodégradable(sauf dans les sols très acides ou engorgés) et migrant facilement dans leprofildans les sols bien drainés ou lorsque lanappe phréatiques'abaisse. Lors des processus delixiviation, on observe une accumulation en profondeur de composés humiques non biodégradés, pouvant former en se complexant avec les métaux ayant migré un niveauinduré(alios). L'humus lié est l'humus le plus stable, celui qui est le plus intéressant sur un planagronomiquepar sa pérennité et sacapacité d'échange cationique("CEC") et anionique. Il est aussi appeléhumined'insolubilisation. Ce sont les composés humiques migrants (acides humiques et surtout fulviques), solubles ou colloïdaux, qui teintent l'eau d'une couleur "thé" dans certaines zones tropicales ou tempérées.
Selon que l'humus a été formé dans un sol aéré ou plutôt asphyxiant (en raison par exemple d'une saturation totale en eau ou d'une compaction répétée), on peut classer les humus en deux catégories.
Humus formés en aérobiose :
Humus formés en anaérobiose :
On appellecomplexe argilo-humique(CAH) oucomplexe adsorbantl'associationcolloïdaled'argileset d'humus. Ils se trouvent dans ce cas tous deux à l'étatfloculéà la suite du travail de la faune et des micro-organismesdu sol. Lesvers de terrejouent un rôle essentiel dans leur production, grâce à une capacité à lier des molécules négativementpolariséespar uncationbivalent(lecalcium; Caen général). Une carence en calcium, notamment en milieu acide est source de dégradation (minéralisation de la matière organique) de ce complexe, mais d'autres facteurs entrent en jeu ; il semble notamment que des apports riches en protéines (comme avec leBois raméal fragmenté), ou les mucus de certains organismes puissent aussi jouer un rôle dans la constitution de ces complexes qui deviennent stables et presque insolubles une fois desséchés (comme lecimentlorsqu'il prend et durcit), ce qui explique la résistance de l'humus à l'eau et à l'érosion, ainsi que le maintien de sastructureet son exceptionnellecapillarité. Ce complexe facilite la pénétration du sol par lesracineset leschampignons, ainsi que leur approvisionnement en eau et sels minéraux. Il permet aussi l'aération de leurs racines. Il conditionne en particulier l'aptitude du sol à stocker l'eau quand les précipitations sont abondantes (ou pouvoir de rétention en eau) et à la restituer quand elles sont déficitaires et par conséquent à approvisionner les plantes au fur et à mesure de leurs besoins, qui varient selon les différentes phases du cycle végétatif.Ces complexes peuvent de plus fixer des métaux lourds ou toxiques (éventuellement radioactifs), en limitant leur transfert aux plantes et à l'eau, ainsi qu'à lachaîne alimentaire.
Le labour dilue l'humus en l'enfouissant, causant une minéralisation trop rapide de la matière organique et des pertes de sol qui atteignent couramment 10 tonnes par an et par hectare enzone tempérée(perte moyenne par exemple mesurée dans le Bassin deTubersentdans lePas-de-Calaisau début desannées 1980-1990) et jusqu'à plusieurs centaines de tonnes en zone tropicale.
La disparition de l'humus se traduit aussi par un phénomène de glacis des sols labourés (battance) qui diminue fortement leur capacité à absorber l'eau. Celle-ci ruisselle en emportant les particules fines qui augmentent laturbiditédes fleuves et rivières.
Actuellement, il existe des méthodes permettant de produire des cultures en réduisant la destruction de l'humus, dont :
L'humus se dégrade naturellement par le processus de minéralisation secondaire (appelé K2), ce qui implique de mettre en œuvre des actions visant à limiter le phénomène (non-labour, etc.) et à apporter de la matière organiqueligneuseetcellulosique.
Dans lecalendrier républicain,Terre végétaleétait le nom donné au7jour du mois denivôse.