Pédogenèse - Pedogenesis

Parc du Bois Beckett

Depuis quarante ans que je "marche" régulièrement ce bois, j'ai pu en constater les changements  morphologiques et naturels. Changements infimes à l'échelle du temps, mais changements il y a, d'autant plus accélérés que le bois est en milieu urbain et donc soumis à un stress de plus. Alors peut-on se demander comment les sols se forment, se tranforment  et se différencient?

Pédogenèse

Le sol

Souvent le sol est considéré comme la partie meuble recouvrant l'assise rocheuse. La partie non consolidée de la croûte terrestre se désigne sous le nom de "régolite". Le sol n'en est que la partie superficielle soumise à l'influence des facteurs du milieu. Il se distingue du régolite surtout par:

1- Une teneur relativement élévée en matière organique;

2- Une abondance de racines de plantes et de micro-organismes;

3- Une désintégration plus intense des minéraux;

4- La présence d'horizons caractéristiques. Un horizon est une couche du sol, homogène et parallèle à la surface. Dans nos régions, cette couche dépasse rarement 1m.

La roche en place, ou plus souvent au Québec, le dépôt de surface se transforme graduellement en sol. Cette transformation est conditionnée par la roche elle-même, le climat (température et précipitations), le biotope (surtout les plantes), le relief et l'homme.

La transformation de la roche est influencée par sa composition minéralogique et par la taille des particules. Ainsi, les matériaux grossiers et à faible teneur en Ca et en Mg favoriseront le processus de podzolisation (type de sol au pH très acide) tandis qu'une schiste calcaire conduira à la formation d'un brunisol mélanique.

Le climat, dans le sud du Québec, est favorable à la forêt feuillue sous laquelle se développe souvent les brunisols.

Le biotope, i.e., les résidus végétaux apportés chaque année additionnés de l'activité des organismes du sol (de la bactérie au ver de terre) façonnent la dégradation des roches et des minéraux. Ainsi le processus de brunification est favorisé par des résidus de feuillus riches en cations basiques  et par une abondance de vers de terre actifs.

Le relief, lui, contrôle en bonne partie l'évacuation des surplus d'eau. Ainsi se développeront un gleysol, ou un sol organique dans une dépression et un podzol (texture grossière) ou un luvisol (texture moyenne ou fine) sur une pente convexe.

L'homme, jusqu'au siècle dernier n'avait que peu d'influence sur la pédogénèse. La technologie aidant, il peut désormais  enrichir le sol par chaulage et fertilisation, l'appauvrir par exportation de la biomasse, en modifier la composition  par drainage et même mélanger les différents horizons par scarifiage. Les pluies acides causées par l'activité humaine peuvent aussi modifier le sol par un lavage accéléré des cations basiques et solubilisation d'Al.

Régolite

Au Québec, la plupart des régolites sont d'origine glaciaire et proviennent de matériaux transportés et déposés sur l'assise rocheuse.

Le support du milieu aidant, la couche supérieure du régolite entre en tranformation: le régolite fournit la fraction minérale et le milieu biologique fournit la fraction organique, très complexe, apportée par la végétation. La composition des minéraux moins résistants change graduellement et la matière organique change aussi. Résultat: les deux fractions ont des propriétés nouvelles. Constamment en évolution, des liaisons organo-minérales se forment: les produits de tranformation des minéraux (ions, gels colloïdaux) subissent des déplacements; alors les horizons se différencient avec le temps. Certains horizons découlent d'un enrichissement (horizons illuviaux), d'autres d'un appauvrissement (horizons éluviaux).

Les propriétés physiques, chimiques, biologiques des horizons donnent au sol son individualité et se sont les propriétés d'ensemble du profil qui servent de base à la classification des sols. La variété des processus  dans le sol est à l'origine d'autant de profils aux particularités distinctes, et par la composition et par une séquence propre d'horizons.

Merci et bon géocaching!

Parc du Bois Beckett

I have walked these woods for the past 40 years, and  I have observed natural and morphological changes. Micro changes on a time scale, but changes even more so  since this ancient forest is in an urban area and is submitted to more stress.  My reflection has led me to ask myself how soils are formed, transformed and the differences between the types of soils.

Pedogenesis

Soil

Often, soil is considered as the loose particles over the bedrock. A distinction is made between the non-solid part of the earth's crust usually named "regolith" and the  soil which is  near the surface submitted to many external factors. The  soil is  distinguished from the regolith by:

1.- A relatively high organic content.

2.- Presence of roots from plants and micro-organisms.

3.- Mineral particles are finer.

4.- Presence of horizons (a horizon is a soil layer that is homogenous and parallel to the surface). In our area, this layer is rarely over 1m.

Rocks are gradually transfomed into soil. In Quebec however it is most often the surface layer which is transformed into soil. This transformation is due to the rocks themselves, climate (temperature and rains), biotope (mostly from plants), relief and man.

The transformation of the rocks is dictated by the mineral content and  particle size. Hence, the gross particles with low Ca and Mg content will tend to result in podsolization (soil with acidic pH), whereas  calcareous schist will tend to form brunisol.

The climate in southern Quebec is most favorable for the formation of hardwood forests. Brunisols are then developped.

Biotope, this is the yearly organic content added to the activity of the soil organisms (bacteria and earthworms), which leads to the weathering of rocks and minerals. Then the darkening of the soil is favored by the organic content rich in basic cations and by active earthworms.

Until the last century, man didn't have much influence on the pedogenesis. With technology he can now enrich soil by fertilisation and by liming, weaken  soil by transportation of the biomass, modify the content by drainage, even mix different horizons by scarifying. Acid rains caused by human activity can modify soil by accelerated washing of basic cations and solubilization of Al.

Regolith

With  the help of the environment, the upper part is transformed: the regolith yields the mineral fraction and the biological environment yields the intricate, organic fraction from the plants. Minerals with a less resistant composition  change as well as the organic content with a resulting state: 2 fractions with new properties. Being in constant evolution, organo-mineral links are formed and by-products of minerals (ions, colloidal gels) undergo deformations. The horizons are  then differenciated with time. Some horizons are enriched (illuvial horizon), others are weakened (eluvial horizon).

The physical, chemical and biological properties of the horizon give to the soil its own character and the resulting profile is used for the classification of the soils. Numerous processes in the soil explain the diversity of profiles by their composition and by their horizon sequences.

Thanks to Esther who, kindly, corrected my poor english.

Thanks and Happy Geocaching!