Les concepts de capital naturel et de service écosystémique (SE) visent à mieux décrire et faire reconnaître la contribution des écosystèmes au bien-être, à la santé et à l'activité économique des Hommes. Une description des sols via le capital naturel et les SE qu'ils sont en capacité de rendre peut alors contribuer à une reconnaissance accrue du compartiment sol des écosystèmes et, par voie de conséquence, à sa protection. Si les sols interviennent dans la quasi-totalité des activités socio-économiques, les modèles économiques utilisent le plus souvent des données de surface (approche foncière) tout en ignorant les différentes propriétés bio-physico-chimiques des sols (approche pédologique). L'objectif principal de la thèse est alors d'analyser, à la fois sous les angles des sciences du sol et des sciences économiques, les concepts de capital naturel « sol » et de SE rendus par les sols. Il s'est agi, dans un premier temps, de faire l'état de l'art de la littérature sur les concepts de capital naturel « sol » et de SE rendus par les sols dans les deux disciplines. Cette étape a permis de mettre en lumière le manque de cadre approprié permettant à ces sciences de collaborer pour une analyse plus efficace de ces concepts. Nous avons donc proposé un cadre conceptuel permettant de mobiliser, dans nos objectifs, à la fois les approches en sciences du sol et en sciences économiques. Cette étape a également permis de constater que les indicateurs de qualité ou de santé des sols sont quasi-absents dans les modèles économiques de production. Sciences du sol et sciences économiques sont ainsi des disciplines de recherche différentes du fait de leurs objectifs, leurs approches méthodologiques et par voie de conséquence des bases de données requises. Elles sont inexistantes lorsqu'il s'agit de prendre en compte le capital naturel « sol » dans les modèles économiques. Dans la deuxième phase de nos travaux, nous avons construit deux bases de données contenant à la fois des données pédologiques et économiques. La première base de données est issue d'un traitement spatial des données du Réseau de Mesure de la Qualité du Sol (RMQS), qui contient les caractéristiques des sols et les données des itinéraires techniques de production des exploitations agricoles du site de l'Observatoire Pérenne de l'Environnement (OPE, Région Grand Est, France). La seconde base de données est un traitement spatial des données pédologiques du Référentiel Régional Pédologique (RRP) de cette même Région et des données non anonymisées du Réseau d'Information Comptable Agricole (RICA). Dans la troisième étape, nous avons modélisé et estimé le capital naturel « sol » en utilisant l'approche PLS (Partial Least Square) des modèles d'équations structurelles à variables latentes. Cette approche a permis de prédire et de spatialiser les valeurs du capital naturel « sol ». Dans la quatrième étape, nous avons intégré les valeurs prédites du capital naturel « sol » dans une frontière de production afin d'analyser son influence sur les résultats économiques. Nous avons modélisé une fonction de distance multi-inputs multi-outputs considérant le capital naturel « sol » comme un input quasi-fixe. Les résultats montrent que le capital naturel impacte positivement la fourniture des SE rendus par les sols. De plus, les résultats montrent qu'ignorer le capital naturel « sol » dans les modèles pourrait conduire à une sous-estimation des scores d'efficacité technique des exploitations agricoles. Dans la dernière étape, nous avons modélisé et estimé une fonction de coût. Les résultats montrent que le capital naturel « sol » est utilisé de façon optimale dans le processus de production agricole. La généralisation de cette approche à d'autres usages des sols au sein de la couverture pédologique (e.g., forestier, urbain, industriel) est enfin discutée.