Réseau d'observation du sol

Contexte

La description spatiale des sols et leur cartographie repose sur la classification et la détermination d'unités pédologiques cohérentes qui ne prennent sens qu'à une certaine échelle. En France, l'Unité de Service INFOSOL du Centre INRA d'Orléans a établi un programme d'Inventaire, Gestion et Conservation des Sols (IGCS) multi-échelles et un programme de suivi tous les 10 ans de la qualité des sols au niveau national, le Réseau de Mesures de la Qualité des Sols (RMQS) comportant 2150 points répartis sur le territoire français selon une maille carrée de 16 km de côté. La définition et l'harmonisation de méthodologies et de protocoles pour la caractérisation et le suivi des sols ont fait l'objet d'un projet européen ENVASSO (Environmental Assessment of Soil for Monitoring) du 6ème Programme Cadre de Recherche et Développement de la Commission européenne. Les travaux menés dans le cadre de ce projet ont permis de recommander des bonnes pratiques pour la définition de réseau de suivi des sols que ce soit vis-à-vis de la définition du réseau spatialisé, des paramètres physico-chimiques et biologiques, ou de la stratégie d'échantillonnage et de conservation ( taille et implantation des sites, nombre d'échantillons, échantillonnage vertical...).

Objectifs

Etat de référence : approche typologique

L'état de référence a pour objet de caractériser la qualité des sols en terme pédologique, physico-chimique et biologique. Une approche typologique est préconisée pour cette caractérisation. On regroupe les sols en classe ou sol et on décrit les statistiques des propriétés des sols au sein de chaque classe (moyenne, écart-type, médiane, quantiles, etc ...). L'enjeu est de disposer de valeurs de référence ou teneurs habituelles pour chacun de ces paramètres et de modèles prédictifs pour ces valeurs de référence utiles pour la détection d'anomalies.

Suivi à long terme : approche systématique

Pour la mise en place d'un réseau de suivi à long terme le maillage systématique et l'utilisation de protocole type « Réseau de Mesures de la Qualité des Sols » (RMQS) sont mieux adaptés. En effet si le contexte géologique et géomorphologique est un facteur important pour la situation pédologique, l'occupation du sol en est une autre. En effet l'usage actuel et passé du sol peut modifier ces propriétés. Or les usages des sols peuvent changer au cours du temps.

Dispositif/méthodologie

L'état de référence de la qualité des sols couvre l'échelle du secteur de référence de 240 km2. Ce programme est réalisé avec différents partenaires de l'INRA, de l'INPL/ENSAIA et du CNRS.

L'établissement de l'état de référence ainsi que le démarrage du suivi à long terme de la qualité des sols reposent sur un réseau systématique de sites adossé à une grille régulière de 1,5 km suivant des protocoles type RMQS (Jolivet et al., 2006) complété par d'autres sites permettant une approche typologique ou stratifiée mieux adaptée pour la réalisation d'un référentiel (Baize, 1997 ; Collinet et al., 2004 ; Sterckeman et al., 2006). L'état de référence de la qualité des sols porte sur les caractéristiques pédologiques, les teneurs en contaminants organiques et minéraux et en radioéléments ainsi que sur la diversité microbienne et de la mésofaune du sol.

Le protocole de mise en place des sites, d'échantillonnage et de description a été défini en concertation avec les différents partenaires du projet regroupant des pédologues, des biologistes du sol, des géochimistes et des spécialistes de monitoring du sol. Le protocole « RMQS » national a été adapté afin de rendre compte de l'échelle du territoire en considérant les différentes situations géologiques et géomorphologiques notamment. S'il semble nécessaire de disposer d'un nombre de situations suffisantes pour représenter les variations de qualité du sol liées aux occupations présentes ou passées voire aux effets de pollution diffuses, les variations des matériaux parentaux (géologiques) et des situations géomorphologiques semblent moins importantes pour les propriétés du sol. La stratégie retenue prend en compte ces contraintes sur les facteurs de surface et profondeur déterminants pour la qualité des sols. Ainsi deux types de points/sites sont définis suivant le schéma ci-dessous (figure 3):

  • Les sites de niveau 1 composés d'une zone d'échantillonnage dite « zone composite » (rouge) de 20mx20m afin de prélever des échantillons composites (environ 80 sites)
  • Les sites de niveau 2 composés d'une zone d'échantillonnage dite « zone composite » (rouge) de 20mx20m afin de prélever des échantillons composites et d'une fosse pédologique (vert) afin de réaliser une description pédologique complète, de réaliser des prélèvements au cylindre pour estimer la densité apparente et enfin pour effectuer des prélèvements de roche mère (environ 60 sites).

L'état de référence porte d'une part sur les principaux paramètres physico-chimiques permettant notamment de décrire la qualité « agronomique » des sols, tels que texture, structure, pH, teneur en eau, teneurs en Carbone, Azote et nutriments. Cette description des paramètres fondamentaux est complétée par des analyses de certains micro-polluants (ETM, HAP et PCB) à l'exception des produits phyto-sanitaires.

Carte du réseau systématique (1,5km x 1,5km) pour le suivi de la qualité des sols présentant les sites par années d'échantillonnage sur le secteur de référence de l'OPE

Carte du réseau systématique (1,5km x 1,5km) pour le suivi de la qualité des sols présentant les sites par années d'échantillonnage sur le secteur de référence de l'OPE

Pour valider la représentation des principaux facteurs sol / occupation du sol de la grilles systématique une comparaison a été effectuée à partir de la carte des sols (échelle 1 :50 000) et la base de données CORINE Land Cover 2006 (échelle d'utilisation 1 :100 000), réalisée à partir d'images satellitaires (SPOT 4 et IRS) de l'année 2006, d'une résolution de 20 mètres (seuil de description de 25 ha).

Représentation des principaux facteurs sol / occupation du sol (valeurs absolues)
Type de solOccupation du sol Corine Land Cover 2006 (surface représentée en ha)Nombre de sites (grille 1,5km x 1,5km)
ClasseUnité Sol LSERPFForêtPrairiesGCTotalForêtPrairiesGCTotal
Sols de plateaux (63% de la surface de sol) Unité 1 : Rendzines brunifiées et sols bruns calciques superficiels Rendosols 2530 965 7092 10666 11 3 39 53
Unité 2 : Sols bruns calciques Calcisols 2052 63 1277 3392 12 - 5 17
Unité 3 : Sols bruns faiblement lessivés et sols bruns lessivés faiblement acides Brunisols 1048 3 627 1678 5 - 4 9
Sols de coteaux (25% de la surface de sol) Unité 4 : Rendzines colluviales Rendosols 1164 594 842 2626 6 4 2 12
Unité 5a : Sols bruns calcaires localement hydromorphes Calcosols 120 466 1293 1943 1 1 4 6
Unité 5b : Sols bruns calcaires colluvionnés Calcosols colluvionnés 77 13 159 249 - - - 0
Sols de fonds de vallons et de vallées (9% de la surface de sol) Unité 6 : Sols brunifiés d'apport colluvial des fonds de vallons secs Colluviosols 557 332 951 1855 3 1 3 7
Unité 7 : Sols brunifiés d'apport alluvio-colluvial des fonds de petites vallées Fluviosols brunifiés 68 716 268 1091 - 4 - 4
Unité 8 : Sols brunifiés d'apport alluvio-colluvial des vallées de la Marne et de l'Ornain Fluviosols brunifiés 28 402 32 481 - 4 - 4
Total 7649 3562 12550 24003 38 17 57 112


Représentation des principaux facteurs sol / occupation du sol (valeurs relatives)
Type de solCarte pédagogique x Corine Land Cover 2006 (pourcentage de surface représentée)Pourcentage de situation des sites (maillage 1,5 km)
ClasseUnité Sol LSERPFForêtPrairiesGCTotalForêtPrairiesGCTotal
Sols de plateaux (63% de la surface de sol) Unité 1 : Rendzines brunifiées et sols bruns calciques superficiels Rendosols 10,5% 4,0% 29,5% 44,4% 9,8% 2,7% 34,8% 47,3%
Unité 2 : Sols bruns calciques Calcisols 8,5% 0,3% 5,3% 14,1% 10,7% - 4,5% 15,2%
Unité 3 : Sols bruns faiblement lessivés et sols bruns lessivés faiblement acides Brunisols 4,4% 2,6% 7,0% 4,5% - 3,6% 8,0%
Sols de coteaux (25% de la surface de sol) Unité 4 : Rendzines colluviales Rendosols 4,8% 2,5% 3,5% 10,9% 5,4% 3,6% 1,8% 10,7%
Unité 5a : Sols bruns calcaires localement hydromorphes Calcosols 0,5% 1,9% 5,4% 8,1% 0,9% 0,9% 3,6% 5,4%
Unité 5b : Sols bruns calcaires colluvionnés Calcosols colluvionnés 0,3% - 0,7% 1,0% - - - -
Sols de fonds de vallons et de vallées (9% de la surface de sol) Unité 6 : Sols brunifiés d'apport colluvial des fonds de vallons secs Colluviosols 2,3% 1,4% 4,0% 7,7% 2,7% 0,9% 2,7% 6,3%
Unité 7 : Sols brunifiés d'apport alluvio-colluvial des fonds de petites vallées Fluviosols brunifiés 0,3% 3,0% 1,1% 4,5% - 3,6% - 3,6%
Unité 8 : Sols brunifiés d'apport alluvio-colluvial des vallées de la Marne et de l'Ornain Fluviosols brunifiés - 1,7% - 2,0% - 3,6% - 3,6%
Total 31,9% 14,8% 52,3% 100,0% 33,0% 14,7% 52,3% 100,0%

Carte pédologiqueDispositif de prélèvement et de description du sol basé sur le protocole RMQS (Source Manuel RMQS édition 2006)Dispositif de prélèvement et de description du sol basé sur le protocole RMQS

(Source Manuel RMQS édition 2006)

Pour éviter tout biais de positionnement, tous les dispositifs sont mis en place sur une orientation Sud-Nord. L'installation du dispositif de prélèvement et de description commence par la mise en place de la surface d'échantillonnage. Cette surface sera matérialisée par un carré de 20 m x 20 m, divisé en 100 unités d'échantillonnage de 4 m² chacune (2 m x 2 m).

 

La fosse pédologique des sites de niveau 2 sera localisée à 5 mètres de distance au sud du dispositif de prélèvement.

Une description générale du profil pédologique est établie : occupation, matériaux parentaux, géomorphologie, régime hydrique, etc.

La description du profil est complétée par la réalisation d'un schéma selon la fiche STIPA avec le nom du sol et des horizons (si possible en Référentiel Pédologique), mise en évidence des différenciations et des discontinuités du profil. La description des profils de sols sera complétée par la prise de photographies en permettant son identification en plaçant une étiquette portant le numéro d'indentification (coordonnées du site) et en plaçant une échelle de profondeur.

Photo du solum

 

 

Description générale du profil pédologique
ProfondeursNom de l'horizonDescription complète : texture, couleur, réaction à l'acide, structure, porosité, propriétés mécaniques, taches, éléments grossiers, régime hydrique, revêtements, traits pédologiques, activité biologique, etc.
0-25/30 cm LAca Limon sablo-argileux, brun (10YR32), calcaire, grumeleux (5-10 mm) à particulaire, meuble à peu compact, poreux ; quelques cailloux et graviers calcaires (< 5 %), peu de racines ; transition régulière (4-5 cm)
25/30-65/70 cm S(g)ca Limon argilo-sableux, beige clair (10YR42), calcaire, polyédrique subanguleux (10-20 mm), peu compact, poreux ; quelques taches rouille ; pas de cailloux, nombreuses racines ; transition régulière (5-6 cm)
65/70-90/100 cm Sgca Sable argilo-limoneux à argile sableuse, jaunâtre grisé (25Y53), calcaire, polyédrique anguleux (20-30 mm) à prismatique (50-80 mm), peu compact à compact, poreux ; taches rouille assez nombreuses ; pas de cailloux, peu de racines ; transition ondulée (10 cm)
90/100-120/130 cm Goca Argile limono-sableuse, gris jaunâtre (25Y52), calcaire, continue à prismatique (80-100 mm), compact, peu à moyennement poreux ; nombreuses taches gris-rouille ; quelques graviers calcaires (1-2 %), peu ou pas de racines ; transition ondulée (10 cm)
120/130-150 cm Cgca Argile sableuse, grisâtre jaunâtre rouille (25Y54), fortement calcaire, continue, compact, moyennement poreux ; nombreuses taches rouille ; nombreux cailloux calcaires (40-60 % et plus), pas de racines.

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