Une théorie minée de concepts obscurs et même faux

Exemple 1

En pédologie, Ca2+, Mg2+, K+ et Na+ sont les « cations basiques ». Ils sont utilisés pour expliquer des processus chimiques comme l’acidification du sol. Par exemple, l’acidification d’un sol lessivé est expliqué par la perte par lessivage des « cations basiques », particulièrement la perte de Ca2+. Ou bien, il est expliqué que le chaulage provoque une remontée du pH d’un sol acide à cause de l’apport de Ca2+.

Mais en chimie, enlever ou ajouter des Ca2+ à une solution ne fait pas changer la concentration en H+ (ou H3O+ si l’on veut être strict). D’ailleurs, en chimie, le terme  « cation basique » n’existe pas. Il y a les alcalins et les alcalino-terreux, mais pas de « cation basique ». Expliquer l’acidification par une disparition de cations Ca2+, Mg2+, K+ et Na+, c’est aborder la question par le mauvais bout.

D’ailleurs, une manipulation de laboratoire requiert l’ajout au sol d’un « cation basique », K+ , pour la mesure du « pH KCl ». L’ajout de ce « cation basique » provoque une baisse du pH, une acidification !

Comment concilier le concept de « cations basiques », avec les lois de la chimie ?

 

Pédogenèse. Ranker alpin sur moraine quartzitique, région Hôtel Weisshorn, VS, Suisse.

Ranker alpin sur moraine quartzitique, région Hôtel Weisshorn, VS, Suisse. Le pH du sol est au dessous de 4. Est-ce la roche qui est la cause de l’acidité du sol ? Des grains de quartz mis dans de l’eau n’en modifient pas le pH : le quartz ne peut donc pas être responsable de l’acidité du sol.

Exemple 2

Une explication souvent entendue (et lue) de l’acidification des sols, est que c’est à cause de la roche, qui est acide. Mais selon les lois de la chimie, aucune roche commune à la surface des continents : granite, grès, même une quartzite, ne peut acidifier de l’eau. Pas plus que mettre de l’eau dans une carafe en verre ne rend cette eau acide. Le sol serait-il un domaine si particulier que les lois de la chimie n’y sont pas valables ? Certainement pas. Alors : comment concilier les concepts de la théorie de la pédogenèse et les lois de la chime ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pédogenèse. Sol minéral brut sur cendre volcanique.

Sol minéral brut sur cendre volcanique, Mt St Helens, État de Washington, USA, état cinq années après la déposition. La roche est une roche acide ; mais le pH du sol est basique. Comment l’expliquer ? Comment le comprendre ? On note qu’il y a eu apparition de fer libre, mis en évidence par la teinte rouille.

Exemple 3

Certaines roches sont basiques, comme le basalte ; d’autres roches sont acides, comme le granite. Il est fréquent d’expliquer qu’un sol sur une roche basique est basique parce que la roche est basique ; qu’un sol sur une roche acide est acide parce que la roche est acide. Mais une roche acide peut porter un sol basique, et roche basique peut porter un sol acide. Y a-t-il en une théorie pédologique qui explique tous ces différents cas, ou la théorie pédologique est-elle une collection de cas particuliers ?

 

 

 

 

 

 

Exemple 4

On broie un granite (roche acide par excellence), les débris sont placés dans de l’eau distillée et le pH est mesuré : il est basique. Comment est-ce possible ? Comment le comprendre ?

D’autres exemples

– Un paramètre important du sol est l’« activité biologique ». Tel sol est acide ? C’est dû à l’activité biologique. Tel autre sol n’est pas acide ? C’est dû à l’activité biologique. Y a-t-il une théorie de l’activité biologique dans la pédogenèse qui inclue tous ces cas ? Ou bien, à nouveau, faut-il se résoudre à une collection de cas particuliers ?

– Il existe le concept de « litière acidifiante ». Si un sol acide porte une litière acidifiante, le sol est acide parce que sa litière est acidifiante. Il existe des litières dites « améliorantes », dont les propriétés sont à l’opposé de celles d’une litière acidifiante. Mais beaucoup de sols acides ont une litière améliorante. Comment le comprendre ?

– Relativement à la litière, Duchaufour (1983) consacre deux pages à sa composition (teneur en lipides, en composés hydrosolubles fermentescibles, en tanins hydrolysables, en lignine, etc.), et l’effet que cette composition pourrait avoir sur les processus dans l’humus. Puis dans une ligne, il écrit que le facteur essentiel serait en fait la teneur en azote. Ceci a de quoi décontenancer l’étudiant : quel est le facteur prépondérant en pédogenèse ? faut-il prêter attention surtout à cette ligne, ou aux deux pages? Les ouvrages récents ne lèvent pas cette incertitude.

– La végétation réalise des « remontées biologiques » de « cations basiques ». Certaines végétations sont réputées maintenir le sol à un pH neutre grâce à l’intensité de leurs remontées biologiques, et d’autres végétations sont déclarées avoir causé l’acidification du sol par la faiblesse de leurs remontées biologiques. Mais, toutes choses étant égales par ailleurs, il faut « remonter » cent fois plus d’équivalents pour maintenir à pH 5 un humus sur un sol minéral à pH 4½, que pour maintenir à pH 7 un humus sur un sol minéral à pH 6½. Les remontées biologiques par la végétation du sol acide sont cent fois plus intenses que celles par la végétation du sol neutre. N’y a-t-il pas là une contradiction ?

pédologie, pedogenèse : l'ouvrage « Éléments de pédologie »

Science du sol, pédologie, pédogenèse : l’ouvrage « Éléments de pédologie », couverture

 

« Éléments de pédologie » (Henri Spaltenstein, Les Éditions du Net 2015), présente le sol et les processus qui s’y déroulent, dépouillés des difficultés exposées ci-dessus. Il fournit des outils qui permettent à l’étudiant de mieux exploiter le contenu des traités existants : de pédologie, sur les sols du monde, de chimie du sol, de biologie du sol, etc.

Des découvertes importantes ont eu lieu en Géosciences depuis les années 1950 : tectonique des plaques, datation absolue des roches, reconstitution de l’histoire du climat, composition isotopique, technologies d’exploration de l’écorce terrestre, géologie et géochimie extra-terrestres. La pédologie n’est pas en reste de techniques de pointe, et utilise spectrométrie infra rouge, spectrométrie de masse, fluorescence, résonnance magnétique nucléaire, tomographie par ordinateur, éléments traces, Rock-Éval, images satellites, GPR (Ground Penetrating Radar), ségrégation des isotopes, modélisation par ordinateur, etc. ; les travaux actuels en pédologie sont très « pointus ». Mais ils n’apportent aucune réponse aux difficultés citées ci-dessus.

Les vingt premières pages de l’ouvrage : « Éléments de pédologie », peuvent être visionnées sur le site le site de l’éditeur : www.leseditionsdunet.com. Un aperçu de l’ouvrage peut être vu en cliquant sur [L’ouvrage “Éléments de pédologie“] (figures et clichés : tous droits réservés).

« Éléments de pédologie » (422 pages, 124 figures, 22 tableaux, clichés en couleur, ISBN : 978-2-312-04077-6, 28€ + port) peut être commandé sur le site : www.leseditionsdunet.com

 

Pourquoi étudier le sol ?

Sans le sol, la biomasse que portent les continents serait le centième de ce qu’elle est actuellement ; la biomasse dans les océans également. Par conséquent étudier le sol, étudier comment il est apparu et comment il évolue, observer ce qui s’y passe, relève d’un intérêt légitime. La science qui étudie le sol est la pédologie. La pédogenèse est l’ensemble des processus de formation et d’évolution du sol.

 

Comment étudier le sol ?

Il est légitime de considérer que la pédologie a été créée vers la fin du XIXe siècle en Russie, par V.V. Dokouchaev (1846 – 1903). Dokouchaev avait été préalablement impliqué dans la cartographie des sols de Russie. Mais ce travail, qu’il ne dirigeait pas, le laissait dubitatif du fait des paramètres considérés : sols utiles, sols improductifs… c’est-à-dire des paramètres utilitaires, étrangers à une approche naturaliste. En 1873 et 1875 une sécheresse touche l’Ukraine. Devant la gravité de la situation (l’Ukraine est le grenier à blé de l’Europe), une commission d’étude est mise sur pied en 1877. Son but : étudier le sol. Dokouchaev, déjà spécialiste du sol, est à sa tête ;  le sol sera étudié pour lui-même, dans une optique naturaliste, en tant que corps naturel. De 1877 à 1883, il parcourt l’Ukraine, la Crimée, le Caucase, les bords de la Mer Noire, la Bessarabie. En 1879 il publie un premier rapport, en français. En décembre 1883, sa thèse : « Le Chernozem russe », marque le début de la pédologie. En 1886 l’ensemble des résultats est publié en quatorze volumes, qui contiennent une classification naturaliste des sols. De 1888 à 1894 une nouvelle campagne de cartographie élargit le domaine exploré vers l’Est de Moscou (Boulaine, 1988). En 1900 un aperçu des travaux est exposé à Paris, à l’Exposition universelle : une carte des sols de la Russie d’Europe, plus de 200 autres documents et un bloc de 8 m3 de chernozem sur un wagon. Le sérieux de ce travail et la richesse du chernozem impressionnent nombre d’investisseurs, qui souscrivent à l’Emprunt russe. Emprunt qui n’a jamais été remboursé, suite à la Révolution d’Octobre ; ce fut la première utilisation pratique de la Pédologie.

pédogenèse. Sol de pelouse alpine développé dans un dépôt de limon éolien, sur caillasse de calcaire dur.

Sol de pelouse alpine développé dans un dépôt de limon éolien, sur caillasse de calcaire dur. Région Vertsan, VS, Suisse. Site à enneigement prolongé.

Dokouchaev énonce que le sol est un corps naturel qui, pour être compris, doit être étudié en tant que tel, et dont l’étude requiert de nouveaux concepts : coupe pédologique, horizon, profil… et de nouvelles méthodes. Le sol a une physionomie reconnaissable, une origine propre et des propriétés spécifiques. Certaines lois de la géologie, géomorphologie, biologie, chimie, physique… interviennent dans le sol, mais le sol obéit à des lois propres, qui ne se trouvent pas dans les autres sciences naturelles. C’est la raison d’une science spécifique : la pédologie, et de l’ensemble des processus qu’elle recouvre, et qui sont à la base de la pédogenèse. Dokouchaev caractérise le sol comme étant le résultat de l’activité naturelle des organismes vivants et morts, de la roche mère, du climat et du relief. Il s’y ajoute la durée : le sol participe à l’évolution des écosystèmes, évolution dont il est en même temps le produit.

 

Comprendre les processus à l’œuvre dans le sol

La pédologie n’est pas une science nécessairement aisée. Une raison est que la pédogenèse : les processus à l’œuvre dans le sol, sont parfois exposés de façon confuse dans les ouvrages de pédologie. D’où fréquemment une difficulté pour l’étudiant à comprendre ces processus, dont certains sont fondamentaux, comme le rôle des cations alcalins et alcalino-terreux dans le contrôle du pH du sol. De fait, ces processus n’impliquent que des notions de bases de géologie, chimie et biologie. L’ouvrage : “Éléments de pédologie – Introduction à la pédogenèse“ expose ces processus par l’application rigoureuse de notions de base de géologie, chimie et biologie.

pédogenèse. Sol de marais, milieu sub-alpin, Vallon de Réchy, VS, Suisse

Pédogenèse en milieu humide : sol de marais, milieu sub-alpin, Vallon de Réchy, VS, Suisse

 

Quelques institutions travaillant sur les sols, en Suisse :

Laboratoire ECOS, EPFL : www.ecos.epfl.ch

Faculté Environnement Naturel, Architectural et Construit ENAC : www.enac.epfl.ch

WSL (Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research) : www.wsl.ch

Laboratoire Sol & Végétation, Université de Neuchâtel : www.unine.ch/lsv

Université Genève, Hepia – Sciences de la vie, Filière agronomie : www.hepia.hesge.ch

Université Fribourg, Heia – Ingénierie et architecture : www.heia-fr.ch

Université Lausanne, Biogéosciences : www.unil.ch/biogeosciences

Heig-vd, Génie de l’Environnement : www.heig-vd.ch/geomatique

Office fédéral de l’Environnement, Thème Sols : www.bafu.admin.ch/sol

Office fédéral de l’Agriculture (OFAG) : www.ofag.admin.ch

Société Suisse de Pédologie (SSP-BGS) : www.soil.ch

Agroscope : www.agroscope.ch

Observatoire national des sols (NABO) : www.nabo.admin.ch

Academie der Naturwissenschaften Schweiz : www.naturwissenschaften.ch