Analyse d'un processus pédogénétique par une approche expérimentale : le lessivage des argiles dans le sol

Analyse of a pedogenetic process by an experimental approach : the clay lessivage in soil

• Auteur / Autrice : Laurence Quénard
• Direction : Sophie Cornu, Isabelle Cousin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science du sol
• Date : Soutenance le 20/12/2011
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies (Orléans ; 2009-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Unité de Recherche Science du Sol
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de Science du Sol
• Jury : Président / Présidente : Ary Bruand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Cornu, Isabelle Cousin, Ary Bruand, Anne-Véronique Auzet, Yves Lucas, Rafaël Angulo-Jaramillo, Laurent Caner, Anatja Samouëlian
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Véronique Auzet, Yves Lucas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols argileux

Pédologie

Sols -- Lessivage

Mots clés libres

Eluviation

Illuviation

Processus pédogénétique

Eluviation

Illuviation

Pedogenetic process

Résumé

Le lessivage, compris comme la translocation de particules fines dans les sols à partir d’un horizon dit éluvié vers un horizon d’accumulation dit illuvié, est considéré comme un processus pedogénétique majeur. Il a été décrit dans de nombreux sols mais reste assez peu connu, mal caractérisé et son existence même est encore sujette à débat dans la communauté scientifique. Pour améliorer nos connaissances, ce projet a eu pour objectif de mettre en place des expérimentations au laboratoire pour permettre une quantification et une approche cinétique du lessivage. Nous avons ainsi construit trois dispositifs expérimentaux, deux étant dédiés à l’étude de l’éluviation sur sols remaniés et non perturbés, et le troisième dédié à l’étude de l’illuviation. Ces expériences associées à une approche de bilan de masse sur les bases de données pédologiques existantes nous ont permis de : (i) déterminer la nature des particules migrantes, (ii) quantifier les particules mobilisées et identifier certains processus responsables de cette mobilisation, (iii) quantifier les quantités de particules fixées au sein des horizons d’accumulation et identifier quelques processus responsables de cette fixation, (iv) déterminer l’impact de la structure du sol et des événements climatiques extrêmes sur le lessivage, (v) extrapoler ces résultats expérimentaux sur les durées de la pédogenèse et les confronter aux profils de sols décrits dans la littérature. Nos résultats montrent que : (1) les particules qui migrent ont la signature de la fraction 0-2 μm, légèrement enrichie en smectites lors des premières pluies ; (2) le transfert des particules dépend du mode de fonctionnement hydrodynamique, matriciel ou préférentiel ; (3) seule une fraction des particules mises en suspension dans l’horizon d’éluviation est fixée dans l’horizon d’illuviation ; (4) le lessivage est le processus majeur responsable de la formation de profils à texture contrastée dans 1 à 12% des cas.

Lessivage - understood as a substantial vertical transfer of fine particles from an eluvial horizon to an illuvial horizon - is one of the major pedogenetic processes. It has been described in many soil types but remains poorly known and characterized. Its existence is still subject to debate in the scientific community. To improve our knowledge, this project aimed at conducting laboratory experiments allowing both a quantification and a kinetic approach of lessivage. We thus designed three experiments, two to study eluviation on disturbed and undisturbed soils, and the third one to study illuviation. Theses experiments associated to a mass balance approach performed on existing pedological data allowed: (i) determing the nature of migrant particles, (ii) quantifying the mobilized particles and identifying some of the processes responsible for their mobilization, (iii) quantifying the quantities of particles retained in the illuvial horizon and identifying some of the processes responsible for this fixation, (iv) determining the impact of soil structure and extreme climatic events on lessivage. At last, we extrapolated these experimental results on the pedogenese duration and confronted them to soils profiles described in the literature. Our results show that: (1) the migrating particles have the signature of the 0-2 μm fraction, slightly enriched in smectites for the first rain events, (2) the particle transfer depends of the hydrodynamic functioning, either matricial or preferential, (3) only a fraction of particles mobilised in the eluvial horizon is fixed in the illuvial horizon, (4) the lessivage is the process mainly responsible for the formation of textural contrast in 1 to 12 % of the studied profiles.