Regression et degradation des sols

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Dans le domaine de la pédologie et de l'écologie, la régression et la dégradation sont des processus d'évolution associés à une perte d'équilibre d'un sol antérieurement stable. ce type d'érosion commence généralement avec la destruction du couvert végétal, phénomène depuis longtemps connu puisque Platon lui-même, 400 ans avant J.-C. écrivait dans le Critias :

« Notre terre est demeurée, par rapport à celle d’alors, comme le squelette d’un corps décharné par la maladie. Les parties molles et grasses de la terre ont coulé tout autour, et il ne reste plus que la carcasse nue de la région »

Quelques siècles plus tard, les chroniqueurs décrivaient la disparition de près de 600 localités antérieurement prospères le long de la côte africaine entre l’Égypte et le Maroc, suite à la déforestations imposée par l’empire romain qui venait là se servir en bois pour ses bateaux et chars de guerre^[1]. Les sédiments issus des labours et de la déforestation ont comblé la Mer Egée sur cinq kilomètres en aval du port d'Éphèse, autrefois célèbre pour abriter un temple dédié à Artémis^[1].

La perte de matière organique et le labour sont deux facteurs de dégradation des sols, qui deviennent alors plus sensibles à l'érosion.

La déshydratation est un autre facteur de dégradation et d'érosion des sols (ici Désert des Mojaves

Sur sols limoneux fragiles, le passages répétés d'engins lourds est un facteur d'asphyxie et de dégradation voire de régression du sol

Racines et radicelles sont de puissants facteurs de cohésion du sol, mais parfois insuffisants face au ravinement

La destruction du couvert forestier protecteur (canopée) est un des facteurs les plus courants de régression ou dégradation des sols, notamment en zone tropicale

Types de dégradation

On distingue souvent la régression et la dégradation des sols, qui peuvent se combiner.

La régression d'un sol est essentiellement due à l'érosion. Elle correspond à un phénomène de rajeunissement d'un sol (retour vers l'état opposé au stade climacique).

La dégradation d'un sol résulte souvent d'une combinaison de facteurs^[2], incluant éventuellement la régression, qui conduisent le sol vers une évolution différente de l'évolution naturelle liée au climat et à la végétation locale. Elle est généralement directement liée à l'action de l'homme via par exemple :

• le remplacement de la végétation primitive diversifiée (dite climacique) par une végétation secondaire (monoculture dans le pire des cas), qui modifie l'humus et la formation du sol.
• une diminution des taux de matière organique induite par une surexploitation du sol (non retour, ou retour insuffisant de la matière exportée), son lessivage..
• la destruction de l'humus et des complexes argilo-humiques insoluble par le labour qui enfouit et détruit les couches supérieures vivantes du sol, ou par un travail excessif (trop intensif ou fréquent) du sol.
• l'acidification, la salinisation et éventuellement la désertification qui peuvent être induits ou exacerbés par les changements climatiques, mais aussi par l'irrigation et le drainage ;
• l'érosion (hydrique et/ou éolienne) ; elle est facilitée par le labour et/ou désherbage qui laissent les sols nus trop longtemps (ils sont alors déstructurés et dégradés par l'action des sécheresse et/ou l'impact des pluies qui les lessivent au lieu de les pénétrer.
• pollution par des métaux lourds ou des substances biocides (pesticides ou autres polluants) qui tueraient les organismes essentiels pour entretenant la cohésion et capillarité du sol (champignons, vers de terre...).
• la compaction (tassement du sol) et leur asphyxie. Elle est souvent accompagnée de l'apparition d'une semelle de labour dans le cas des sols labourés ; Le tassement qui induit une forte baisse de la porosité naturelle du sol est une des formes les plus graves et les plus courantes de la dégradation des sols. La compaction des sols (notamment riches en argiles et/ou limons) et de leurs agrégats a un impact négatif, direct et durable sur leur activité biologique et sur leurs caractéristiques hydrologique. Les sols tassés sont moins productifs, plus sensibles à l'érosion et contribuent moins aux fonctions épuratrices et « tampon » des sols. Partout dans le monde, les sols utilisés par l'Homme tendent à se tasser, perdant de leur porosité, souvent sur 10 à 50 cm. Cette compaction est le plus souvent due aux engins agricoles et forestiers, mais le surpâturage et la surfréquentation d'un milieu par l'homme peuvent y contribuent localement. Enfin, l'utilisation excessive ou inadaptée d'engrais chimiques et d'amendements (alors que les fumiers, composts, et autres engrais organiques amélioraient la qualité des sols) contribuent-ils à déstructurer et tasser les sols (par éclatement des agrégats, et diminution de l'activité biologique), toujours au détriment de la pénétration des réseaux racinaires qui normalement - avec les organismes fouisseurs - décolmatent et construisent les sols.
  Mesure : Le tassement peut être évalué par des mesure physiques (dont densité et résistivité électrique du sol), mais il faudrait idéalement pouvoir comparer chaque paramètre à un sol identique non tassé ou non dégradé, ce qui n'est pas toujours possible.

Symptômes

Les sols tassés - selon leur nature - se reconnaissent à divers symptômes :

• changements floristiques (plantes malingres, moins résistantes à la sécheresse, moins vertes, de tailles anormalement variables, apparition d'espèces adaptées aux sols compacts avec par exemple joncs poussant dans les ornières en forêt tempérée), levée retardée..
• mauvaise pénétration de l'eau (flaques ou eau superficielle persistant en surface, plusieurs heures après une forte pluie, plusieurs seconde pour minutes après une faible pluie).
• croûte de battance
• semelle de labour
• Présence de zones compactées sous la couche de sol arable (semelle de labour)
• Les résidus végétaux ou de récolte se décomposent mal, même plusieurs mois après leur incorporation au sol
• phénomènes érosifs anormaux, eaux boueuse dans les fossés et creux

Constats

Dans le monde

L'ONU et la FAO alertent depuis plusieurs décennies sur la dégradation de nombreux sols tropicaux, avec notamment de graves phénomènes de désertification et de salinisation.
D'après une étude du professeur d'écologie américain David Pimentel, dix millions d'hectares de terres cultivables sont emportés par l'érosion chaque année^[3].

En Europe

La commission européenne^[4] estime que la dégradation des sols est devenue un problème grave en Europe, qui se pose avec une intensité variable selon les pays et régions (voir carte), mais qui empire pour chacun des 25 pays de l’UE, en particulier en zone méditerranéenne. 33 millions d’hectares serait concernée en Europe d’après l’ISRIC. (Voir aussi l'article consacré à la Directive sols).
Causes en Europe : La commission cite principalement des pratiques agricoles et sylvicoles « inadéquates » (labours, engins trop lourds), mais aussi les impacts de l'expansion urbaine, de la périurbanisation, de la croissance industrielle, du tourisme et des “ grands travaux ” qui empêchent les sols de rendre les services écologique et agricoles qu’ils rendaient.
Incidences : La commission estime que ces dégradations ont une incidence directe sur les ressources en eau, air, biodiversité, ainsi que sur le changement climatique. La commission identifie aussi des impacts possibles sur la santé de l’Homme et des animaux, et sur la sécurité sanitaire des denrées agricoles.
La commission, sur la base des données disponibles^[5]estimait en 2006 que :

• 12 % des sols européens (115 millions ha) sont soumis à l'érosion hydrique,
• 42 millions d'hectares subissent une érosion éolienne
• Environ 3,5 millions de sites sont “ potentiellement contaminés ” par divers polluants dans l'UE-25.
• 45 % des sols européens sont aujourd’hui pauvres ou appauvris en matières organiques, surtout dans les pays du sud, mais aussi dans des régions de France, du Royaume-Uni et d'Allemagne ;

En France : Les sols ne sont toujours pas protégés par la loi en tant que tels, alors qu'il s'agit d'un des premiers pays agricoles et qu'un quart des sols en sont affectés par l'érosion, ce qui est «une des menaces les plus importantes» pour la qualité des sols car entraînant une «perte irréversible» à échelle humaine de temps (Un sol français moyen nécessite environ un an pour qu'y apparaisse environ 100 kilos de terre par hectare en moyenne)^[6] ; Les grandes plaines limoneuses du nord sont les plus suivies par les agronomes et chambres d'agriculture, pour leur érosion, mais «on n'a pas de suivi de la quantité de sol perdue chaque année au niveau du territoire français» ^[6]. De plus environ «60.000 hectares disparaissent sous le béton chaque année en France» et les taux de métaux lourds (cadmium, mercure, zinc.. dans les régions industrielles (ex : bassin minier du Nord-Pas-de-Calais) ou très urbanisées (ex : région parisienne) sont également préoccupantes ^[6]. Un Groupement d'intérêt scientifique sol (GIS Sol) est né en 2001 pour notamment développer avec les ministères concernés (Agriculture, Écologie) un SIG et des banque de données plus complètes (par exemple, en matière de biodiversité, on sait que plusieurs milliards d'organismes vivants vivent dans les sols français, mais seuls 5% d'entre eux sont nommés ou connus)^[6].

“Corine Land Cover”^[7], la base de donnée géoréférencée européenne montre de profonds et rapides changements dans l’usage des sols de l’UE : Outre que l’agriculture s’intensifie, de 1990 à 2000, plus de 2,8 % des terres ont changé d'affectation au profit de la périurbanisation avec une augmentation sensible du phénomène. Ce changement concerne de 0,3 % à 10 % du sol, selon les pays de l’UE. La tendance, aggravée par les perspectives de changement climatique est à une aggravation de la dégradation des sols (aggravation étant en quelque sorte auto-entretenue, le sol étant lui même un puits de carbone) La commission estime “ que la dégradation des sols en Europe va se poursuivre, peut-être à un rythme plus rapide ” (page 3/13 de la Stratégie thématique en faveur de la protection des sols déjà citée).

A titre d'exemple, en France, avec l’INRA et dans le cadre du Gis Sol chargé du système d'information sur les sols de France, l’IFEN a en novembre 2007 réalerté^[8] sur la diminution (« de 6 Mt/an sur une dizaine d'années ») de la capacité des sols agricoles à stocker le carbone. Un sol moyen français est en 2007 - selon l'IFEN - composé de 58 % de carbone organique. La matière organique contribue à une meilleure fertilité, une meilleure résilience écologique et résistance à l’érosionet aux sécheresses (Cf. meilleure rétention en eau et capillarité). Elle contribue aussi, rappelle l'IFEN, à une moindre circulation de certains contaminants, et à une fonction importante de puits de carbone.

Le cas des sols forestiers : Outre qu'ils sont de plus en plus exposés aux incendies dans les régions plus sèches, ils ne sont pas épargnés par les phénomènes d'érosion (facilitée par les grandes coupes rases sur les pentes) et de tassement. Par exemple une étude^[9], faite en France sur 48 chantiers de coupes forestières a conclu que (en moyenne) :

• la surface circulée par les engins était supérieure à 30 % de la forêt (de 7 à 60 %) ;
• il n'y avait pas de lien entre volume de bois prélevé par hectare et surface circulée ;
• les cloisonnements n’avaient pas - dans ces cas - diminué la surface circulée (car éloignés de 40 à 50 m, voire 100 mètres, incitant les conducteurs d'engins à en sortir. Ces conducteurs manquaient par ailleurs de formation et information sur les dangers du tassement des sols ;
• Au total, des tassements moyens ou forts ont été observés sur 76 % des chantiers:

- 9 chantiers sur 21 ont produit des tassements moyens des sols;

- 7 chantiers sur 21 ont produit des tassements graves (un tassement est dit grave quand la profondeur atteinte par le pénétromètre est diminuée de 40 à 80 %). Des solutions telles que le débardage par câble ou cheval sont localement expérimentées ou retrouvées, mais elles ne concernent encore qu'une infime partie des surfaces coupées.

Cycles

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Facteurs écologiques influant sur la formation des sols

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Théorie de la bio-rhexistasie

Henri Erhart a mis en évidence Le rôle déterminant du climat et du couvert végétal dans l'altération des roches, et donc dans la formation des sols, avec sa théorie de la bio-rhexistasie.

• En période de stabilité climatique (biostasie), la végétation couvre les sols. L'érosion mécanique est faible, l'altération est principalement chimique. Les eaux de drainage sont peu chargés en particules, elles entraînent vers les océans des cations (issus de l'altération des silicates) et des composés biologiques solubles qui vont donner, par sédimentation ou précipitation, des dépôts fins (argiles, calcaires...)
• En période de déséquilibre (rhexistasie) la végétation disparaît, les sols sont érodés, les dépôts lacustres ou marins sont alors constitués de matériaux détritiques grossiers. Des sédiments ferrugineux et bauxitiques apparaissent tandis que les dépôts calcaires et organiques diminuent

Ainsi Erhart a-t-il fait le lien entre pédogenèse et sédimentogenèse marine. Ce modèle s'applique aux différents biomes : forêt boréale, temperée, et équatoriale, steppes, et savanes. Mais il n'explique pas les raisons des déséquilibres qui peuvent affecter la couverture végétale à l'échelle continentale (incendies majeurs, changements climatiques...). La stratification de certains dépôts lacustres ou marins semble corroborer sa théorie : matériel fin puis charbon (résidus de la couverture végétale), enfin matériel plus grossier^[10].

Perturbations de l'équilibre d'un sol

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Perturbations anthropiques

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Impacts

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Mesures de lutte

L'érosion et la dégradation des sols peut être combattues par :

• des mesures et outils juridiques (Ex : « Directive Sols » en Europe).
• des mesures et outils des techniques efficaces améliorant ou corriger les situations de dégradation (ex : vraie jachère (celle qui laisse les sols se reposer), semis direct après sous-solage, bois raméal fragmenté...).

Outils et moyens juridiques

De nombreux pays ont une législation traitant peu ou prou de la protection des sols

Exemple du niveau Européen

Après les Directives sur l’eau et l’air, et après de longues négociation avec les états-membres, le sol européen commence peu à peu à être pris en compte à cette échelle de subsidiarité depuis les années 2000, avec ;

• une stratégie thématique sur la protection des sols, pronant la protection et la restauration des sols dégradés “ de manière à les ramener à un niveau de fonctionnalité correspondant au moins à leur utilisation actuelle et à leur utilisation prévue, en tenant compte également des implications financières de la restauration des sols ”^[14].
• La Commission a présenté en 2002, une communication^[15] qui a recueilli les conclusions favorables des autres institutions européennes.
• l’adoption (496 voix pour, 161 contre et 22 abstentions) le 14 novembre 2007, par le Parlement européen du projet d'une “ Directive sols ” préparé par la commission, fixant un cadre européen de protection et restauration des sols, avec des objectifs et un calendrier, mais laissant une grande flexibilité aux États-membres dans le choix des moyens d’atteindre ces objectifs. Elle modifie la directive 2004/35/CE du 21 avril 2004 relative à la responsabilité civile environnementale en ce qui concerne la prévention et la réparation des dommages environnementaux.

Carrières de cendre volcanique, El Palmar, île de Tenerife, Canaries. La terre brune, ou « picòn » retirée de cet ancien cône volcanique est épandue sur les champs pour améliorer leur pouvoir de rétention d’eau.

Mesures techniques

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Voir aussi

Liens externes

• Frédéric Lewino, « La grande menace de l'érosion », dans Le Point web, 06/04/2006 n°1751
• Page (canadienne) sur la compaction des sols
• Étude sur le tassement des sols de vignes dans l'Hérault, mettant en évidence que 22 % (moyenne) du volume de l’horizon cultivé est compacté dans les sites suivis, et jusqu'à presque 50% dans les cas extrêmes. (INRA Montpellier, 7 février 2006) (fr)
• Tassement des sols ferrallitiques sous canne à sucre (Cahiers de l'Orstom - Série Pédologie 26 (1991) 3, 195-212).
• Brabant P., 2009. Une méthode d’évaluation et de cartographie de la dégradation des terres dans le monde. Proposition de directives normalisées. Les fiches thématiques du CSFD. N°8. Juillet 2009.

Bibliographie

• « Le tassement des sols agricoles : problèmes actuels et perspectives » (Compte-rendus AAF Vol 74 n°1, Lavoisiers, 06 - 1988)

Notes