Les analyses de sol

Parmi les outils permettant d'opérer des choix (amendement, mise en place d'un engrais vert, modification du pH, etc.) figure l'analyse qui, à partir d'un échantillon de terre prélevé sur une parcelle, permet de faire un été des lieux chimique de ses sols.

Critères de choix de l’emplacement du prélèvement de sol pour analyse

La parcelle choisie pour effectuer le prélèvement doit être soit représentative de l’îlot et porter ou avoir porté une culture sur laquelle un problème a été constaté qui justifie une analyse. Les analyses peuvent aussi se faire à intervalles réguliers afin, simplement, d'observer l'évolution chimique d'un sol (la texture, elle, ne changera pas) et de prévenir les carences.

Le prélèvement de l'échantillon se fait sur un cercle d'environ 15m de diamètre pour éviter le prélèvement sur un point présentant des caractéristiques trop particulières. En revanche, il est fortement déconseillé de faire des prélèvements à travers toute la longueur d'une parcelle dans le but d'obtenir une moyenne, surtout si la parcelle est très hétérogène au niveau textural ou structural car, alors, on n'obtiendra une image véritablement représentative d'aucun endroit de la parcelle.

La texture

La texture d'un sol est la répartition granulométrique de ses constituants. C'est la proportion entre les petites particules que sont les argiles, les particules de taille moyenne appelées limons et les particules de grande taille, les sables. Les textures sont regroupées en classes (sol argileux, limono-sableux, etc.) qui sont définies en fonction de ces proportions. Pour les définir, on ne prend en compte que les particules minérales ayant une taille inférieure à 2mm et on exclut la matière organique et les carbonates.

La texture apporte des informations utiles à la gestion de l'eau et de la fertilisation. Par exemple, un sol argileux draine beaucoup moins vite qu'un sol sableux et retient beaucoup plus les éléments nutritifs. De la texture du sol dépend aussi sa CEC, puisque les argiles sont les seules fractions minérales du sol à créer, par leur très petite taille, le phénomène de l’adsorption qui tient à disposition, dans le sol, les nutriments nécessaires aux végétaux.

Tableau des dénominations des classes granulométriques agronomiques et limites

Dénomination	Argiles	Limons fins	Limons grossiers	Sables fins	Sables grossiers
Taille en µm	<2	2 à20	20 à 50	50 à 200	200 à 2000

 (Source: programme d'interprétation LANO/CA de Basse Normandie)

Un sol favorable à la culture, granulométriquement parlant, serait constitué de 15 à 25 % d'argile, 30 à 35 % de limons, 40 à 50 % de sables.

La CEC

La capacité d'échange cationique (CEC) d'un sol est la quantité de cations que celui-ci peut retenir sur son complexe adsorbant à un pH donné. On peut dire, pour donner une image, que la CEC est la taille du réservoir. Chaque sol à une CEC propre qui correspond au nombre de sites négatifs proposés à l'adsorption par l'argile et l'humus du sol. Plus un sol est riche en argile et en matière organique (MO), plus il sera capable de fixer des cations. Ces cations peuvent être des acides faibles ou des acides forts. Il est préférable que ce soit des acides faibles qui occupent les sites de fixation (par exemple Ca2+, Mg2+, K+, NH4+) car ce sont ceux qui sont les plus intéressants du point de vue de la nutrition des plantes. De fait, la CEC exprime le pourcentage de sites occupés par des acides faibles uniquement. La CEC est aussi fortement liée au rapport C/N. La CEC peut varier dans le temps mais à condition de modifier le pourcentage de MO du sol, ce qui est un phénomène très lent.

Dans les sols français, la CEC  varie de 1 à 45 mé/100 g. Cette variation est fonction du pourcentage et de la qualité des argiles mais aussi du pourcentage de MO. La contribution de l’humus à la CEC est très importante. Il est important de s’intéresser à la CEC car si elle est trop élevée (sols argileux) il se créé une compétition entre sol et plantes alors que dans le même temps les phénomènes de lessivage sont fortement diminués. On  se retrouve donc avec un réservoir bien rempli mais rempli de nutriments indisponibles.

Tableau d’interprétation de la CEC

VALEUR DE LA CEC EN mé/100 g	INTERPRETATION
CEC<9	Petite CEC
9 ≤ CEC ≤ 12	CEC moyenne
12 < CEC ≤ 15	CEC assez élevée
15 < CEC ≤ 25	CEC élevée
CEC > 25	CEC très élevée

 (Source: programme d'interprétation LANO/CA de Basse Normandie)

Si la CEC est essentiellement constituée d'ions H+, le sol a un pH inférieur à 7 et il est donc acide. À l’inverse, quand elle est saturée de cations (Ca++, Mg++, etc.), le pH peut être élevé (voisin de 8) et le sol est alors très alcalin. On voit bien la relation entre la teneur en calcaire d'un sol et son caractère plus ou moins acide ou basique. Mais encore faut-il que le calcaire du sol libère réellement des cations Ca++ et cela est surtout lié à la granulométrie du calcaire qui doit être fine pour qu’il y ait influence rapide sur le pH.

La matière organique et le carbone organique

Le taux d’humus dans le sol est exprimé en % de Matière Organique (MO), ce qui  correspond au % de carbone organique multiplié (par convention) par 1.73. L’humus provient des résidus de récolte, des résidus racinaires ou des apports organiques (fumier, engrais verts). C’est un produit transitoire qui évolue en permanence. Il est constitué de matières organiques mortes mais aussi d’organismes vivants (racines, faune et flore). Il est chargé négativement et est donc constitutif de la CEC. L’humus libère d’importantes quantités d’azote par minéralisation (20 à 100 kg/ha) et de soufre (50 à 200 kg/ha). C’est donc à la fois le carburant et « l’habitat » de la vie microbienne du sol (vers de terre, insectes, champignons, bactéries…). Il améliore la stabilité structurale  en limitant la battance des sols limoneux et en favorisant l’émiettement des sols argileux. Agissant comme une éponge, il améliore la réserve en eau des sols.

Tableau d’interprétation de la teneur en matière organique des sols agricoles

Teneur en MO	Interprétation
MO < 1,4%	Sol très pauvre en MO
1,4% ≤  MO <2%	Sol pauvre en MO
2% ≤ MO < 3%	Argile < 22%	Sol bien pourvu en MO
	22% < argile < 30% (ou teneur inconnue)	Sol moyennement pourvu en MO
	Argile > 30%	Sol pauvre en MO
3% ≤ MO < 4%	Sol bien pourvu en MO
MO ≥ 4%	Teneur élevée en MO

(Source : Programme d’interprétation LANO/CA de Basse Normandie)

Le pH

Le niveau de pH (potentiel Hydrogène) d’un sol détermine ses comportements physiques (stabilité structurale, résistance à la battance), chimiques (fonctionnement de la CEC, assimilabilité du phosphore, biodisponibilité des oligoéléments et micro-éléments) et biologiques (humification et minéralisation de la MO). Les meilleurs sols sont les sols proches de la neutralité. Le pH permet également d’estimer la quantité d’ions H+ présents dans le sol et donc le taux de saturation de la CEC.

Tableau du statut acido-basique des sols agricoles

pH eau	< 5,5	5,5 - 6,5	6,5 - 6,8	6,8 - 7,2	7,2 - 7,5	7,5 - 8,5	> 8,5
Appréciation	Fortement acide	Acide	Très légèrement acide	Voisin de la neutralité	Légèrement alcalin	Alcalin	Fortement alcalin

(Source : Programme d’interprétation LANO/CA de Basse Normandie)

Le calcaire total (CaCO3T) et le calcaire actif (CaCO3 actif)

Le calcaire total est une composante héritée du sol. C’est une caractéristique stable du sol. Dans un sol contenant plus de 5% de calcaire total, les réserves naturelles de calcium et leur libération progressive par dissolution (précipitations et activité chimique et biologique du sol) sont suffisantes pour assurer une saturation calcique élevée de la CEC et, indirectement, un pH basique stable.

Le calcaire actif est la fraction du calcaire total susceptible de se dissoudre facilement et rapidement dans la solution du sol. Elle correspond à peu près à la fraction fine granulométrique (< 2µm). Présent en trop grande quantité, le calcaire actif peut prendre la place d’autres éléments chargés positivement (magnésium, potassium) et  peut induire, dans certains sols pauvres en fer libre, un risque de chlorose ferrique, auquel certaines productions sont sensibles. Le risque de chlorose ferrique est significatif pour une teneur en calcaire actif supérieure à 6% et devient très important au-delà d’une teneur de 10%.

Tableau du caractère calcaire des sols agricoles

Taux du calcaire	≤ 5%	5 < CaCO3T ≤ 12,5%	12,5 < CaCO3T ≤ 25%	25 < CaCO3T ≤ 50%	CaCO3T > 50%	> 80 %
Appréciation	Sol non calcaire	Sol faiblement calcaire	Sol modérément calcaire	Sol Fortement calcaire	Sol très fortement calcaire	Sol excessivement calcaire

(Source : Programme d’interprétation LANO/CA de Basse Normandie)

Le rapport C/N

Le rapport C/N ou rapport massique carbone sur azote est l’indicateur permettant de juger de l’aptitude à se décomposer plus ou moins rapidement de la MO. Lorsque de la MO (plante, amendement organique) est incorporée au sol, elle est dégradée par les micro-organismes qui ont besoin d'azote pour leur propre constitution. Si le rapport C/N de la MO est supérieur à 25, elle contiendra alors trop de carbone par rapport à l'azote et les micro-organismes devront puiser dans les réserves du sol pour le décomposer. Ils ne pourront alors pas en libérer dans le sol où il aurait été disponible pour les plantes. C'est ce que l’on appelle le phénomène de faim d'azote. A l'inverse, si le rapport C/N de la MO est inférieur à 25, les micro-organismes libéreront de l'azote en excès et il sera disponible pour les plantes.

Il est couramment admis que, plus le rapport C/N d'un produit est élevé, plus il se décompose lentement dans le sol mais plus l'humus obtenu est stable.

Tableau de caractérisation des sols en fonction du rapport C/N de la MO

6	8	9	10	12	14	20	>20
Très faible	Faible	Légèrement faible	Normal	Légèrement élevé	Élevé	Très élevé	Extrêmement élevé
Sol à décomposition rapide de la MO		Bonne décomposition de la MO			Activité biologique réduite, décomposition lente de la MO		Pas assez d’azote, minéralisation très lente

(Source : Programme d’interprétation LANO/CA de Basse Normandie)

Le calcium CaO échangeable

Le calcium joue un rôle déterminant sur la stabilité structurale des sols, la sensibilité à la battance, sur leur fonctionnement chimique au niveau de la CEC et biologique au niveau de l’activité de la biomasse microbienne. Le calcium est aussi un élément nutritif pour les plantes. Le calcium est le cation majoritairement adsorbé sur la CEC.

Le magnésium (Mg)

Le magnésium, comme le calcium, joue un rôle à la fois pour la plante et dans le fonctionnement même du sol. Comme les autres cations, le magnésium en excès peut s’opposer au prélèvement par les plantes des autres éléments positifs comme le calcium,  le potassium  ou tous les oligo-éléments. Ainsi l’excès de magnésie dans un sol peut amener à  des phénomènes de chlorose.

Le phosphore (P2O5)

Le phosphore est un élément indispensable à la croissance et au développement des végétaux. Il joue un rôle essentiel dans la mise en place du système racinaire, dans la photosynthèse et la reproduction du végétal. Le potassium joue plusieurs rôles dans la plante : échanges ioniques dans la cellule, activation de la photosynthèse, synthèse des protéines.

Les oligo-éléments

Les oligo-éléments sont ceux qui sont présents en très petites quantités dans les nutriments, qui n'apportent pas d'énergie mais participent le plus souvent comme catalyseurs des réactions complexes de la chimie cellulaire. Ils sont donc, à ce titre, indispensables à la constitution même des végétaux.

En générale, la plupart des laboratoires proposent la mesure d'au moins les quatre principaux oligo-éléments, à savoir: Le cuivre (Cu), le zinc (Zn), le manganèse (Mn), le fer EDTA (fer chélaté). Certaines analyses donneront aussi la mesure du Bore (B) et du molybdène (Mo). Il faut savoir qu'un pH élevé (basique) réduit la disponibilité des oligo-éléments (à l'exception du molybdène).

Le cuivre: Le cuivre est un composant essentiel de nombreuses enzymes qui agissent au niveau de la synthèse des protéines, particulièrement de la chlorophylle et de la photosynthèse. La stérilité du pollen peut être un effet de la carence en cuivre.

Le zinc: Le zinc est un ion qui intervient dans la synthèse des protéines et de l'amidon et il a un rôle spécifique dans la production d'auxine, une hormone responsable de l'élongation cellulaire. Le zinc protège aussi la plante des stress oxydants en conditions de forte lumière et de sécheresse.

Le manganèse: Le manganèse est un composant essentiel de nombreuses enzymes, il joue un rôle dans la synthèse de certaines protéines, particulièrement de la chlorophylle

chlorophylleDéfinition: La chlorophylle est le pigment photosynthétique le plus commun du règne végétal ; il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres. Ce pigment, situé dans les chloroplastes des cellules végétales, intervient dans la photosynthèse pour intercepter l'énergie lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique....et dans la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides.....

 

Le fer: C'est un composant essentiel de nombreuses enzymes liées à la respiration et à la synthèse de la chlorophylle et à la photosynthèse. Pour les fabacées, le fer est aussi associé à la fixation d'azote de l'air par la symbiose avec et rhizobium. La chélation est la complexion du fer avec un autre atome qui permet la stabilisation et le transport du fer.

Le bore: Le bore joue un rôle important dans la multiplication cellulaire au niveau des méristèmes. Il intervient aussi dans le métabolisme des sucres et leur déplacement dans la plante. Il est indispensable pour la production du pollen fertile. 

Le molybdène:  Il active l'enzyme nitrate réductase qui assure la réduction du nitrate dans les feuilles. Il est associé aussi au métabolisme du fer et du phosphore. Chez les bactéries du genre Rhizobium, il active la nitrogénase, l'enzyme qui permet la fixation de l'azote de l'air N2 en ammonium NH4+.