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Pédogenèse des sols fortement anthropisés

L’objectif scientifique est de définir des Technosols représentatifs et des matériaux technogéniques modèles qui serviront de support pour répondre à des questions relatives à leur évolution pédogénétique : quels sont les processus pédogénétiques dominants dans les Technosols, quelle est l’influence des matériaux technogéniques dans la construction et l’évolution des agrégats, quelle est l’influence de l’agrégation sur la disponibilité des polluants et des éléments nutritifs à long terme? La modélisation est alors envisagée de façon à prédire l’impact des processus pédogénétiques sur l’aptitude d’un Technosol à être le support d’un couvert végétal et à assurer ainsi sa fonction alimentaire. Le Thème I s’articule autour de deux Sous-Thèmes.


Sous-thème I.1
Typologie des Technosols

La part de la couverture pédologique représentée par les Technosols est importante et s’accroît avec les activités urbaines et industrielles, modifiant fondamentalement les fonctions des sols. Malgré les forts enjeux agronomiques et environnementaux qu’ils représentent, ils sont très mal connus et ont été peu intégrés dans les différentes classifications existantes. Les Technosols représentent une gamme de situations très diverses qui sont fonction de la composition des matériaux parents et de leur organisation. Si la majorité des classifications mentionnent les sols anthropisés, elles ne sont globalement pas assez consistantes pour les définir et restent développées à des niveaux hiérarchiques supérieurs. En réponse à ces connaissances limitées, nous avons progressivement développé, depuis 1993, une méthodologie d’étude des sols fortement anthropisés en proposant une adaptation des approches pédologiques classiques. Cette démarche a permis de constituer une base de données sur des anthroposols contrastés et de proposer une première typologie des sols fortement anthropisés incluant des Technosols. Il s’agit d’abord de contribuer à l’établissement d’une typologie des Technosols fondée sur la nature des matériaux constitutifs, les processus pédogénétiques majeurs qui les affectent et le devenir à long terme des polluants persistants. Cette démarche préalable est indispensable pour définir les profils de sols modèles et les matériaux modèles qui sont étudiés de façon approfondie et générique par rapport à leur fonctionnement et à leur évolution pédogénétique.

 


Sous-thème I.2
Processus pédogénétiques et évolution des Technosols

L’évolution des matériaux technogéniques constitutifs des Technosols est étudiée en s’attachant à hiérarchiser et à modéliser les processus pédogénétiques précoces dans une perspective de pédologie prédictive. L’étude de l’évolution pédogénétique de Technosols types concerne :

  • la connaissance des mécanismes d’altération en utilisant des systèmes modèles (transport réactif) permettant de caractériser les réactions et les produits dans le cadre d’une pédogenèse accélérée,
  • la compréhension de l’organisation structurale du sol et des processus d’agrégation pour (i) caractériser les modes de pédogenèse et la typologie des Technosols, (ii) comprendre la dynamique des matières organiques et des associations organo-minérales en définissant la formation, l'évolution et la fonctionnalité de leurs agrégats, (iii) appréhender la disponibilité des polluants et des éléments nutritifs présents, en caractérisant leur association au sein des agrégats,
  • la hiérarchisation des facteurs (plantes, faune du sol, constituants organo-minéraux du sol, matériaux technologiques, polluants) intervenant de façon prépondérante sur le fonctionnement et en particulier l'organisation structurale des Technosols et sur la disponibilité des éléments.
    Ces approches, complétées par des essais en vraie grandeur sur le terrain et par l’étude d’analogues naturels, doivent permettre de construire des scénarios d’évolution des profils de Technosols.

 


Méthodes

Les caractéristiques communes aux différentes approches utilisées sont (i) la possibilité de les conduire in situ et/ou au laboratoire et (ii) le lien établi entre les mesures effectuées à différentes échelles (terrain, pédon, horizon, agrégat, ultrastructure). La comparaison et/ou le suivi dans le temps de ces diverses analyses, permettent de préciser les facteurs à prendre en compte dans les modifications du fonctionnement des Technosols. Les principales méthodologies utilisées sont :

  • inventaire et cartographie des sols fortement anthropisés sur un territoire modèle
  • constitution et alimentation d’une base de données regroupant les caractéristiques morphologiques, biologiques et physico-chimiques des Technosols et de leurs matériaux constitutifs
  • définition de profils modèles, d’horizons diagnostics et de matériaux modèles, choisis pour leur fréquence d’apparition sur un territoire
  • accélération des processus pédogénétiques par des essais de transport réactif en colonnes sur matériaux technologiques
  • analyses de la macrostructure (observation et description des profils, micromorphologie, analyse d’images à différentes échelles d’observation et de résolution)
  • caractérisations des microstructures (caractérisations morphologique et analytique des associations organo-minérales par observations in situ ou après fractionnement granulo-densimétrique du sol en microscopie électronique à transmission associée aux micro-analyses EELS et EDXS)
  • études de la fragmentation et de la stabilité structurale des agrégats
  • études d’analogues naturels des Technosols
  • étude de la diversité biologique et fonctionnelle des Technosols.

 

 

mise à jour 02.06.15