PODZOLISÉS (SOLS)

PODZOLISÉS (SOLS)

C’est en comparant les podzols (en russe, «sols cendreux») du nord de la Russie à des sols de latitudes plus basses (terres noires, ou chernozems , d’Ukraine, par exemple) que les premiers pédologues ont été amenés à poser le principe, souvent controversé depuis lors, de l’influence prépondérante du climat sur la pédogenèse. Les podzols sont des sols évolués, aux horizons très différenciés (profil ABC), formés en milieu acide, à activité biologique faible. L’humus brut, ou mor , à décomposition lente, joue un rôle important dans leur évolution. Sous son influence, il se produit une altération biochimique poussée des éléments minéraux, accompagnée de processus d’entraînement provoquant la différenciation de deux horizons caractéristiques: un horizon A², éluvial, généralement «cendreux» et sans structure; un horizon B, illuvial, très coloré, enrichi en éléments amorphes organiques et minéraux, parfois durci par concrétionnement en masse (alios). Cet horizon caractéristique est appelé «spodique» dans les classifications récentes. La podzolisation se développe principalement sous climat froid et humide; mais ce phénomène peut atteindre des régions tempérées et tropicales dans des conditions de milieu très particulières.

On rattache aujourd’hui aux podzols certains sols intermédiaires entre ceux-ci et les sols bruns, les sols podzoliques , avec lesquels ils constituent la classe des sols podzolisés de la classification française.

Origine du concept

À la fin du siècle dernier, l’école russe, sous l’impulsion de V. Dokuchaev, a défini pour la première fois le podzol comme un sol «zonal», caractéristique de la zone boréale de la taïga, c’est-à-dire la forêt résineuse à sous-bois d’Éricacées. Depuis lors, de nombreux podzols ont été décrits en Europe moyenne et atlantique, donc en climat tempéré; mais il ne s’agit plus d’une «zone» où les podzols sont généralisés; ceux-ci sont au contraire localisés et liés à des conditions particulières de milieu et de végétation. En revanche, les sols intermédiaires entre les sols bruns et les podzols sont vite apparus très fréquents, en climat atlantique, et ont été désignés par les expressions «sols lessivés» et «sols podzoliques». Au début, l’évolution de ces sols a été considérée comme un processus atténué de podzolisation. Il devait revenir aux écoles française et belge, après la Seconde Guerre mondiale, de montrer que les deux processus de lessivage et de podzolisation étaient très différents, le premier étant essentiellement un entraînement mécanique d’argile et de fer en milieu encore biologiquement actif (cf. sols LESSIVÉS), le second un phénomène d’altération biochimique des minéraux silicatés, en milieu peu actif, accompagné de la migration des produits d’altération de ces minéraux sous forme soluble ou pseudo-soluble; seuls certains sols de transition procèdent des deux types d’évolution.

Dans la classification française actuelle, les podzols et les sols podzoliques sont groupés dans la classe des sols podzolisés. On les définit (cf. figure) par la présence de deux horizons types: A² ou E cendreux, essentiellement formé de grains de quartz détritique, à structure particulaire, et B dit «spodique», c’est-à-dire enrichi en éléments amorphes (silice, hydroxydes de fer et d’aluminium, matière organique). Quand la matière organique plus ou moins polymérisée domine (acides humiques), cet horizon est noir ou brun foncé, et on le désigne par l’expression B^h; lorsque les oxydes de fer le colorent en ocre ou rouille (les oxydes d’aluminium incolores étant aussi présents), on le désigne par l’expression B^s ou B^fe. Ces horizons spodiques sont souvent durcis et concrétionnés à la suite de la cimentation des grains de quartz par les éléments organiques ou minéraux entraînés depuis l’horizon A et précipités en B (alios).

La classification internationale adoptée au quinzième congrès international de la science du sol (Atapulco, 1994), «W.R.B., World Reference Base», utilise largement les données de la classification F.A.O.-U.N.E.S.C.O. en les modifiant quelque peu: elle définit le grand groupe des podzols par la présence de l’horizon «spodique».

Les principales unités sont les suivantes:

– podzol gelique : podzol à permafrost (horizon gelé en permanence);

– podzol gleyique : podzol hydromorphe, à nappe profonde permanente (gley);

– podzol stagnique : podzol à hydromorphie de surface (nappe perchée);

– podzol humique : podzol humique, pauvre en fer (alios humique);

– podzol ferrique : sol podzolique et podzol à B^s meuble;

– podzol durique : podzol à B^s durci (alios ferrugineux);

– podzol cambique : sol ocre podzolique ou cryptopodzolique (intergrade «brunifié»);

– podzol haplique : podzol humo-ferrugineux typique (à B^h et B^s).

Écologie

Dans les pays nordiques, le podzol est un sol zonal: son évolution est relativement indépendante des conditions locales, en particulier des roches mères, alors qu’elle est au contraire étroitement conditionnée par le climat très froid et la végétation. On désigne parfois ce type d’évolution par l’expression «climax climatique». En haute montagne, les podzols subalpins ont la même origine. En pays tempéré, les podzols occupent des surfaces plus restreintes, et leur évolution est sous la dépendance des conditions locales de station: roches mères très quartzeuses et pauvres en minéraux altérables (grès et sables surtout), climat humide, végétation «acidifiante» (forêt résineuse ou lande à bruyère). Certains sont très anciens, et leur évolution a été relativement indépendante de l’action humaine (climax stationnels). D’autres, au contraire – et c’est le cas général dans l’ouest de la France –, se sont formés à la suite d’une intervention de l’homme: ce sont les «podzols secondaires», ou «podzols de dégradation»; ils résultent de la destruction de la forêt feuillue par l’homme. Il s’est ensuivi une rupture du cycle biogéochimique des éléments fertilisants et une forte acidification accompagnée d’une recrudescence du lessivage de l’argile et du fer; le sol a été envahi par une végétation secondaire, la lande à callune; c’est cette lande qui a édifié les horizons A⁰ de mor responsables de la podzolisation.

On a aussi découvert l’existence de véritables podzols dans les régions équatoriales à climat très humide; mais ces podzols sont très localisés: ils résultent de la dégradation des sols ferrallitiques, en condition d’hydromorphie.

Podzolisation

Les recherches ont montré le rôle fondamental des litières acidifiantes et des horizons d’humus brut à décomposition lente ^{[cf. HUMUS]} dans le phénomène de podzolisation: les composés organiques solubles (anions organiques simples et polymères phénoliques précurseurs des composés humiques) qui en émanent échappent à la biodégradation, en raison de la faible activité biologique, et s’infiltrent en profondeur. Ils provoquent une altération des minéraux silicatés et forment avec l’alumine et les oxydes de fer des complexes pseudo-solubles, donc mobiles. Ces complexes, accompagnés de la silice libérée à l’état soluble, migrent et précipitent dans l’horizon B spodique.

Évolution de la matière minérale

Sous l’influence des composés organiques solubles agressifs, l’altération biochimique des minéraux est intense; aucune néoformation d’argile ne peut avoir lieu dans les horizons supérieurs. Non seulement les minéraux primaires, mais même les argiles «héritées» de l’horizon C s’altèrent progressivement dans une première phase: les illites s’ouvrent par perte des ions K⁺ et se transforment en vermiculite; des îlots d’ions complexes alumineux plus ou moins hydratés prennent place en position interfoliaire (vermiculite alumineuse, puis chlorite secondaire lorsque cet aluminium forme un feuillet presque continu); dans la phase «podzol au sens strict», cet aluminium interfoliaire est à son tour complexé et lessivé, et les argiles, dont les charges diminuent, se transforment en «montmorillonites de dégradation», fortement gonflantes; dans les cas extrêmes, la structure de ces argiles arrive à se détruire entièrement et à libérer des éléments solubles ou amorphes qui sont à leur tour entraînés.

Évolution de la matière organique

Les complexes organo-minéraux engendrés précipitent plus ou moins rapidement et forment ainsi l’horizon B spodique: cette insolubilisation, d’origine essentiellement chimique, résulterait de l’augmentation progressive de la charge minérale (en fer et alumine notamment) par rapport à l’anion complexant, de la diminution progressive de l’acidité en profondeur, enfin de l’oxydation du fer ferreux en fer ferrique. Des phénomènes d’adsorption des complexes organo-minéraux mobiles par les hydrates de fer et d’aluminium libres déposés antérieurement en B interviennent également. La matière organique évolue ensuite sur place par polymérisation; les composés organiques à grosses molécules migrent moins loin que les composés à petites molécules: les premiers donnent naissance, par insolubilisation, aux «acides humiques» (horizon B^h foncé), les seconds aux «acides fulviques» (horizon B^s, ocre ou rouille). Le premier horizon surmonte par conséquent le second.

Classification et principaux types

Il convient de distinguer les sols podzolisés tempérés des sols podzolisés de climat froid . En fait, si les conditions écologiques de formation de ces podzols s’opposent, les processus de leur évolution ne sont pas fondamentalement différents: les podzols boréaux et subalpins se distinguent seulement des podzols atlantiques par leur horizon A⁰ très épais (30 cm) et leur horizon A² cendreux très mince (de 8 à 10 cm). En outre, certains sols de transition sont rattachés aux classes dont ils sont proches: citons les rankers cryptopodzoliques (classe des sols peu différenciés à profil AC), les sols bruns ocreux (ou cryptopodzoliques), très voisins des sols bruns acides, les molkenpodzols , très proches des stagnogleys (classe des sols hydromorphes), les sols lessivés podzoliques à pseudogley , voisins des sols lessivés hydromorphes. On insistera ici sur les différents types de sols podzolisés de climat tempéré (Duchaufour, 1994).

On décrira d’abord le profil type du podzol humo-ferrugineux en milieu drainé, qui servira de référence:

– A⁰, épais de 0 à 20 cm, est un horizon organique, formé de matière organique incomplètement décomposée; sa structure est fibreuse ou lamellaire. Cet horizon comprend souvent trois parties: la litière, la couche de fermentation, incomplètement décomposée, et la couche H, noire, finement granuleuse (boulettes fécales).

– A¹ (ou A^h), épais de 2 à 5 cm, est un horizon surtout minéral, gris ou noir, riche en matière organique et à structure particulaire.

– A² (ou E^e), d’épaisseur variable, est un horizon blanchâtre ou cendreux, à traînées grises, contenant de l’humus, à structure particulaire meuble, dite «structure cendreuse».

– B^h, bande noire de quelques centimètres, est un horizon à accumulation d’humus colloïdal; on remarque la présence de microagrégats à ciments humiques et minéraux amorphes («flocons»).

– B^s (ou B^fe), épais de 5 à 15 cm, est un horizon rouille, à accumulation d’hydrates de fer et d’aluminium; sa structure est floconneuse ou pelliculaire, parfois concrétionnée en masse (alios).

– C, roche mère, est formé de grès ou de sables.

Il faut noter que, lorsque ce sol résulte de la dégradation d’un ancien profil de sol brun forestier, il comprend en outre un horizon «argillique» B^t (souvent aussi B^g à taches rouilles), situé au-dessous de B^fe.

Sols podzolisés formés en milieu drainé

Les sols sont classés, en fonction de leur degré d’évolution, suivant la série suivante: sol ocre podzolique sans A², cendreux, sol podzolique à A², non cendreux, podzols ferrugineux et humo-ferrugineux.

Le sol ocre podzolique est caractérisé par une podzolisation commençante affectant seulement la partie supérieure du profil. L’horizon A² est absent ou sporadique; parfois un liseré cendreux de 1 à 2 cm ou des taches cendreuses discontinues apparaissent à la limite A¹B^h; B^h est de couleur brune, très poreux et diffus; B^s est ocreux, assez épais, à structure «floconneuse», en général bien pénétré par les racines. Ce sol résulte d’un processus lent de podzolisation, un facteur écologique au moins jouant le rôle de frein dans l’entraînement du fer: ce peut être la forte aération locale (le fer reste alors à l’état ferrique), la pente, la présence d’un élément «améliorant» dans la végétation qui contrarie l’acidification de l’humus (par exemple, présence de feuillus dans un peuplement résineux).

Le sol podzolique offre un horizon A² très clair, mais non cendreux.

Les podzols sont au contraire caractérisés par un A², parfaitement cendreux. Le podzol ferrugineux se distingue seulement du podzol humo-ferrugineux par l’importance de la migration de la matière organique: l’horizon B^h est très peu marqué dans le podzol ferrugineux, alors qu’il est très accusé et de couleur noire dans le podzol humo-ferrugineux.

La distinction entre ces types est souvent subtile, notamment entre le sol podzolique et le podzol ferrugineux: c’est là un sérieux écueil pour la cartographie des sols en région acide ou sableuse.

Le podzol humique à alios , à B^h noir durci, mais dépourvu d’horizon B^s, caractérise les sables quartzeux exceptionnellement pauvres en fer (A. M. Robin).

Le sol humo-cendreux , ou podzol-ranker , est un sol de forte pente, dans lequel l’érosion et l’entraînement oblique empêchent la formation d’un horizon B; ce sol est caractérisé par un A⁰ et un A² cendreux reposant directement sur la roche mère durcie.

Sols podzolisés à pseudogley

Les horizons inférieurs sont de type pseudogley lorsqu’ils sont affectés par une hydromorphie temporaire. Suivant le degré d’évolution, on peut distinguer deux types: le sol podzolique à pseudogley, qui ne comporte pas de B spodique, et le podzol à pseudogley, dans lequel un B spodique, souvent peu développé, se distingue nettement au-dessus de l’horizon de pseudogley. Ces deux types de profils correspondent à deux phases successives de la dégradation des sols forestiers sur roche mère hétérogène, présentant deux couches géologiques de texture différente: une couche superficielle sablo-limoneuse, une couche profonde limono-argileuse peu perméable (cas des argiles à silex, de certains niveaux de sables et argiles de Sologne). Le lessivage de la petite quantité d’argile contenue dans les niveaux superficiels a pour effet d’accélérer leur podzolisation, et, en même temps, de colmater les horizons profonds, dont les caractères hydromorphes (pseudogley) s’accentuent.

Le sol podzolique à pseudogley , dont l’horizon A² est presque cendreux, ne présente pas de B spodique au-dessus du B^g de pseudogley. Une variété assez fréquente de ce type de sol est le sol podzolique glossique , caractérisé par une pénétration locale du matériel «podzolique» décoloré de l’horizon A² dans les fentes de retrait de l’horizon B^g: les traînées blanches verticales caractéristiques de B^g s’évasent à la partie supérieure et sont alors remplies d’un limon quartzeux très fin.

Le podzol à pseudogley représente un stade d’évolution ultime; non seulement l’horizon A² est complètement cendreux, mais on observe à la base de cet horizon l’amorce d’un horizon spodique, généralement humique (B^h) donc foncé, au moins dans les premiers stades de l’évolution; ultérieurement, cet horizon s’épaissit, devient plus compact et se subdivise en deux sous-horizons (B^h brun foncé, B^s ocreux).

Podzols hydromorphes (podzols de nappe)

Ce type de podzol, très répandu dans le sud-ouest de la France, caractérise les plaines sableuses, très quartzeuses, à faible pente et à couche profonde imperméable: une nappe acide, à oscillations saisonnières plus ou moins marquées et à écoulement latéral très lent, se constitue au sein de la masse sableuse; le fer réduit à l’état ferreux, très mobile, est entraîné par la nappe sur de grandes distances: il précipite sous forme ferrique dans les zones mieux aérées.

Dans les zones appauvries en fer, le profil est un podzol humique hydromorphe à horizon B^h, contenant encore de l’aluminium libre mais presque entièrement dépourvu de fer; les zones de transition ont un horizon spodique de caractère mixte, localement enrichi de fer (taches rouille); enfin, dans les zones d’émergence de la nappe, le brusque apport d’oxygène provoque une précipitation massive du fer à l’état ferrique: il se forme alors un podzol hydromorphique à alios ferrugineux durci.

Le podzol humique hydromorphe est caractérisé par une faible différenciation du profil: la matière organique infiltrée en A² colore cet horizon en gris plus ou moins foncé, mais les grains de quartz restent transparents; en B^h, ils sont au contraire revêtus d’une couche organique de précipitation conférant à cet horizon une teinte noire à la partie supérieure, plus ocreuse à la partie inférieure, malgré l’absence de fer.

Le podzol à alios ferrugineux , en revanche, mieux drainé en surface, offre un horizon A² nettement cendreux qui surmonte un alios ferrugineux (ou alios cuirassé), très épais et très dur, souvent riche en fer à l’état cristallin (goethite), à la différence de la plupart des autres horizons spodiques qui sont caractérisés par la présence d’oxydes de fer amorphes.

Utilisation et mise en valeur des sols podzolisés

Comme cela a été déjà souligné, les podzols sont soit des sols en équilibre avec la forêt résineuse (podzols boréaux et subalpins), soit des sols de dégradation de forêt feuillue envahie par la lande à bruyères (podzols atlantiques). La valeur forestière et la productivité de ces deux types de podzols sont très différentes: les premiers, caractérisés par un mor «actif» (à rapport carbone/azote peu élevé et encore riche en bases), sont parfois de bons sols forestiers. Les seconds, au contraire, sont beaucoup moins fertiles, et leur mise en valeur éventuelle pose de sérieux problèmes: le mor superficiel, très pauvre en bases et en azote, est «inactif»; les éléments nutritifs stockés en A⁰ ne sont libérés que très lentement sous une forme assimilable; l’horizon A², très défavorable tant sur le plan physique que chimique, se comporte en milieu presque stérile; enfin, l’horizon B, en général trop compact, sinon durci, est en outre rendu toxique pour les racines par l’accumulation de cations tels que Mn²⁺ et Al³⁺. Seules les espèces acidiphiles et frugales peuvent y prospérer (pins); elles contribuent, d’ailleurs, à accélérer le processus de dégradation; les racines des jeunes plants introduits se localisent en général presque exclusivement dans les horizons A⁰ et A¹, les moins pauvres.

La mise en valeur des podzols s’effectue donc surtout par le reboisement, très accessoirement par la culture: elle nécessite un sérieux travail du sol comportant une destruction de la végétation et un mélange des horizons humifères et minéraux superficiels. Il ne faut ni éliminer l’humus brut par décapage, ni l’enterrer profondément, mais l’activer par apport d’éléments fertilisants et d’amendements calciques (chaulage modéré, scories), ce qui a aussi pour effet de neutraliser l’action toxique de Mn et Al. De même, il est peu recommandé de ramener l’alios en surface par retournement, mais il convient de le briser sur place par sous-solage, s’il fait obstacle au développement des racines. Pour maintenir une activité microbiologique suffisante, l’introduction de feuillus (bouleaux, chênes rouges), en bouquets ou en bandes alternant avec les massifs de résineux, doit être préconisée.

La mise en valeur des podzols par la mise en culture est beaucoup plus aléatoire, car elle nécessite de gros investissements qui rendent l’opération peu rentable sur le plan économique. Elle a été pratiquée avec un certain succès dans les Landes, sur certains podzols hydromorphes, peu évolués, à alios humique peu durci, à nappe d’eau descendant en été à une profondeur de 1 à 1,50 m; mais, outre les apports importants d’amendements et d’engrais qui sont nécessaires (dont certains «éléments-traces»), il faut prévoir un drainage fréquent pour abaisser la nappe au printemps, et, inversement, certaines années sèches, une irrigation par aspersion à la fin de la saison de végétation.

Encyclopédie Universelle. 2012.