Search

L’article présente une réflexion conduite dans le cadre d’un Programme Collectif de Recherche « Archéologie des paysages de la Plaine de Caen du Néolithique à l’époque mérovingienne » qui met en œuvre plusieurs types d’analyses afin de restituer les différentes étapes de l’histoire des paysages de la Plaine de Caen et de comprendre les moteurs de cette évolution. L’une d’elle s’intéresse plus particulièrement aux relations entre les sociétés anciennes et les sols qu’elles ont mis en valeur. L’objectif est de déterminer l’impact des pratiques agropastorales sur l’érosion des sols et les transferts sédimentaires enregistrés dans les fonds de vallées. Pour cela, elle repose sur l’analyse géomorphologique et micromorphologique des sols limoneux situés à proximité ou à l’emplacement d’occupations anciennes ainsi que sur les formations corrélatives dérivées de l’érosion de ces sols que sont les colluvions de bas de pentes et les alluvions de fond de vallée. La comparaison des résultats obtenus ont permis de mettre en évidence depuis le début de l’Holocène, plusieurs épisodes de dégradation des sols et inversement, des épisodes de stabilité des paysages. Leur confrontation avec les autres types d’analyses paléoenvironnementales pratiquées sur les sites archéologiques, permet de discuter pour la première fois, du déclenchement et du rythme de l’érosion de ces sols des plateaux et d’en déduire ainsi des implications paysagères depuis le Néolithique. La recherche souligne le rôle du Ier millénaire av. J.-C. dans la transformation des paysages de la Plaine de Caen. The paper presents a reflexion conducted by a pluridisciplinary research program which focuses on Landscape archaeology of the Plaine de Caen from the Neolithic to the Merovingian period. This research is based on several technics of analysis in oder to restitute the differents stages of landscape history of Plaine de Caen and in oder to understand the mechanisms of this evolution. One of these technics interests particularly in relationship between the soils and the sedimentary transfers into bottom valley. For this, it use geomorphological and micromorphological analysis from silty soils localised inside and outside the archaeological sites, and from sediment deposits derived of these soils which are the colluvial and alluvial deposits. The comparaison of these results reveals several episods of soil degradation and inversely, several episods of landscape stability. The following confrontation of these results with the geoarchaeological studies which have been conducted in archaeological sites can propose for the first time a discussion about the triggering and the rythms of erosion soils from the plateau and deduction of their landscapes implications. They underline of the 1st millennium BC period in the landscape changes of the Plaine de Caen.

National audience

Weathering and neoformation of allophane, imogolite and halloysite in volcanic ash soils have been studied extensively in humid climates but little data are available on these soils in arid and semi-arid conditions. Weathering and soil formation under semi-arid conditions on acid pyroclastics have been investigated in two profiles, both at the micro-site scale and on bulk samples. XR microdiffraction and SEM-EDX microanalysis were performed on soil thin sections. Chemical, particle-size, XRD and mineral identification analysis were performed on conventional soil samples. Results show the interplay of various sub-processes : intense division of the coarse minerals into small fragments 50-200 micrometers in size ; diagenesis of noncrystalline products in the zone of contact with the parent minerals ; transformation of noncrystalline minerals into halloysite in the compact soil microstructures and preservation of the noncrystalline minerals in the topsoil ; desiccation and condensation of the crystalline and noncrystalline minerals into microaggregates in the topsoil. The results of these interacting weathering processes are silty-loam soils with no cohesion and high susceptibility to wind erosion. Differences appearing between different analytical methods at different sampling scales need special precautions in explaining the results. (Résumé d'auteur)

The Upper Rio Negro basin, under a constantly humid equatorial climate, is a low-altitude peneplain of more than 165,000 km2. Prevailing soils are oxisols and spodosols, and their distribution is usually related to the lithology of the parent materials ; spodosols being generally associated with sandy deposits. After exploratory surveys in this extensive region, six major soil-geomorphic units have been identified in which selected toposequences have been studied by means of micromorphological, chemical and mineralogical analyses. Detailed field analysis of the horizonation of the soil mantle has been carried out in three sequences consisting of oxisols, ultisols and spodosols. Results show that sharp transitions, within distances of less than one hundred meters, separate the oxisols from the spodosols. However, the arrangement of the horizons in the soil mantle and similarities in micromorphological features, chemical composition and mineral components between the adjacent horizons are evidences that genetic relationships link contiguous profiles. The authors propose an alternative explanation for this soil distribution, based on the lateral transformation of oxisols and ultisols into spodosols, and on the lateral evolution of the giant spodosols into histosols (peat) and waterlogged ultisols. Interpretative models of landscape evolution as consequence of soil evolution are thus proposed. (Résumé d'auteur)

The content of radiation-induced defects (RIDs) in kaolinite samples originating from lateritic soils and continental detritic sediments of the middle Amazon Basin (Brazil) is investigated using electron paramagnetic resonance. The paleodose registered by kaolinites ranges from 80 to 900 kGy. Present-day dose rates of radiation, determined from the whole-rock U and Th content, range between 4000 and 40,000 mGy/ka. In most samples, U and Th concentrations are correlated, suggesting that U has not been remobilized by lateritization. This observation is consistent with the fact that not, vert, similar80% of the total U content is incorporated in resistant minerals, such as zircon and Ti oxides. The heterogeneous distribution of U, observed by induced fission tracks mapping, makes it possible to neglect the α-radiation contribution of the U decay chains in the dose-rate calculation. The interpretation of the measured content of RIDs in kaolinite is then performed using the calculated present-day dose rate and assuming equilibrium in the radioactive decay chains. For the sedimentary samples, the amount of RIDs is broadly correlated to the dose rate and provides apparent absolute ages older than 20 Ma. The RID contents in kaolinites from the lateritic soils provide apparent ages ranging from 10 to 6 Ma. The high RID content of these lateritic kaolinites shows that their chemical, isotopic, and crystallographic properties are not representative of present-day weathering conditions. Models assuming the “dynamical equilibrium” of kaolinites with local physical-chemical conditions prevailing in lateritic soils are thus questionable. Alternatively, our findings bring strong support for the use of the isotopic composition of kaolinites to decipher continental paleo-climates.

La datation isotopique des sols est importante pour comprendre les transferts de matière liés à l'altération. Nous présentons ici une méthode incluant l'analyse par TIMS des déséquilibres (234U/238U) de fractions inférieures à 0,2 micromètres d'une latérite du Cameroun. Les variations avec la profondeur du rapport d'activité (234U/238U) font apparaître des déséquilibres importants à la base des unités pédologiques et un retour progressif vers l'équilibre au-dessus. Ces résultats suggèrent que les fractionnements de l'uranium ont lieu à la base des unités et que les fractions analysées évoluent probablement en système clos au sein de chaque unité. L'utilisation chronométrique de ces résultats donnerait un âge global de 1,5 Ma pour le développement de cette latérite. (Résumé d'auteur)

Titanium minerals are classically considered to be very resistant to weathering in soils. Consequently, variations of titanium concentrations within the soils were used to estimate rates of weathering of parent material. Mobility of Ti was studied in an Amazonian ferralsol using a large set of techniques. Chemical and mineralogical studies of Ti distribution in the soil profile showed that weathering of Ti minerals follows the mineral sequence : ilmenite, pseudorutile, rutile and anatase. This weathering leads to absolute Ti losses on the profile scale. Mineral bags were located at different depths within the top soil, and removed after 6, 12, 18 months in the soil. In all bags the presence of newly generated anatase was recorded after the exposure periods, showing the rapidity of the processes. The vegetation recycles a significant quantity of Ti, increasing Ti mobility in soils. These results indicate that Ti can be mobile under certain conditions and that should not always be used to estimate weathering rates. (Résumé d'auteur)

This paper describes some uses of the electromagnetic induction (EMI) in assessing soil salinity. The basic principle and the main uses of this technique, as for example the distribution of salts inside the soil profile, and the lateral variation of soil salinity are described. An equation of calibration makes it possible to evaluate the integrated soil salinity between zero and 1,2 m. The spatial distribution of salts has been studied in the experimental station of the Instituto Tecnologico Agropecuario (ITA n° 10) on soils treated with acid amendment. Another example of salt distribution is given in a walnut orchard. (Résumé d'auteur)

L'intense processus de modification des ressources naturelles, causée par des facteurs naturels ou anthropiques, qui joue actuellement dans le Cerrado brésilien, n'a pas seulement éveillé l'attention du milieu scientifique, mais a aussi fait prendre conscience aux agriculteurs et aux éleveurs de l'importance des problèmes de dégradation, de gestion et de conservation du sol et de l'eau. Afin de constituer des champs idéaux d'expérimentation, les bassins versant se doivent d'être parfaitement diagnostiqués et gérés, en se basant sur une étude des caractéristiques et des interactions de l'environnement, prenant en compte les variables comme, le climat, l'hydrologie, la géologie et la lithologie, la géomorphologie, la végétation, les sols (leur organisation dans le paysage et leur fonctionnement), l'aptitude agricole des terres ainsi que leur aptitude pour les principales cultures. Mais, comme dans une vision de planification on ne peut désaccoupler les aspects sociaux des aspects économiques, qui, d'une manière concrète sont intimement liés aux composants de l'environnement, une étude socio-économique considérée d'importance fondamentale a été également réalisée sur le bassin versant pilote de Morrinhos, dans l'Etat du Goias. Le but final recherché est d'atteindre une productivité maximale des terres, grâce à l'amélioration et/ou au maintien des caractéristiques du milieu naturel, avec un risque minimum d'érosion et de dégradation et une protection maximum du système, soit, par application de pratiques alternatives d'utilisation et de gestion des ressources en sol et en eau, dans une vision de conservation et de durabilité. (Résumé d'auteur)

L'étude des dunes argileuses est largement employée pour la reconstitution des paléo-environnements. L'arrêt de la sédimentation éolienne est généralement attribuée à des modifications climatiques ou hydrologiques. Notre étude, menée dans le delta du fleuve Sénégal, montre que des transformations internes de la couverture pédologique peuvent induire des modifications de la partie superficielle des sols et arrêter la déflation éolienne, sans modifications des conditions environnementales. (Résumé d'auteur)

La riziculture est souvent mise en cause dans le Sahel, et partout dans le monde comme une activité consommatrice d'eau et pouvant conduire à une dégradation des sols selon différentes voies salines. Le Sénégal, et plus particulièrement la région du fleuve, offre une diversité de situations rizicoles et de sols. Un suivi de terrain mené sur deux ans a permis de comparer les effets des deux principaux systèmes de riziculture - la simple riziculture, soit une culture en hivernage, et la double riziculture, soit une culture en hivernage et une culture en contre saison chaude - du point de vue de leur impact sur la qualité des sols et des eaux des nappes superficielles. Ainsi, un dispositif expérimental a été mis en place dans les stations agronomiques de l'ADRAO : Ndiaye (delta) et Fanaye (moyenne vallée), représentatives des deux principales sous régions rizicoles de la vallée du fleuve. Le recours à diverses techniques, théories et modèles de simulation, a permis de discuter des transferts hydriques et salins dans ces sols. L'étude du fonctionnement hydrique montre qu'à Ndiaye, la nappe se recharge rapidement. A Fanaye, les infiltrations réelles sont négligeables et les parcelles se comportent comme des bacs évaporatoires. Sur le plan chimique, le site de Ndiaye se caractérise par un faciès salin neutre marqué par la dissolution du gypse ; à Fanaye, un faciès intermédiaire entre le pôle salin neutre et le pôle alcalin a été mis en évidence. L'utilisation du modèle LEACHM montre que le paramègre déterminant sur les processus de transferts d'eau et de solutés reste la profondeur de la nappe alors que, sur le site de Fanaye, la conductivité hydraulique à saturation est plus importante. Sur le plan salin, la double culture est moins néfaste que la simple culture, dans la mesure où elle favorise l'évacuation de plus grandes quantités de sels... (D'après résumé d'auteur)

Scanning electron microscope (SEM) studies of calcareous encrusting in volcanic ash soils containing active and petrified roots of pine trees revealed that the calcified material is related to the fine root mat of the pine rhizosphere and particulary to a dense network of very thin biologic filaments of about 0,1um in diameter to 0,5um. The diversity in morphology of the calcitic accretions from fibers to rods with epitaxial growth of an hedral crystals, results from different stages in the calcification. In the first stage, freshly calcified filaments are semi-rigid and coated with gel-like products composed mainly of Ca, Al and Si. In the most advanced stages, secondary anhedral calcite crystals a few microns in size develop on the biologic structures and form an open network with the accumulated debris of calcified filaments. Amorphous silica, as a cementing agent, contributes to the hardening of this porous calcitic fabric. The most advanced stages of calcification are observed in soils below 30 to 50 years old pine trees, whereas 15 years old pine plantations display only filamentous and needly-fiber calcifications. (Résumé d'auteur).

The tropical soils systems cover more than 1/3 of the emerged earth. The knowledge of the shallow structures is crucial for the understanding of global pedological functioning of soils. Multifrequency radar and pole-pole multi-electrode DC resistivity surveys were conducted here along the 950 meters long main traverse of Nsimi watershed to delineate the main pedological horizons. The results of pole-pole survey are interpreted using RES2DINV software, which allows a rapid 2-D inversion. The resulting image shows the main structures from shallow depth to more than 80 meters deep. Features like major fault, bedrock topography or altered zones are clearly defined. In order to image the shallower part of the section, the radar and a more detailed electrical section are presented together and compared to dense pedological observations available on this traverse. In the first ten meters, the main radar reflectors at 25 MHz and iso-resistivity curves correlate themselves. This allows to give precise indications to the pedologist who can locate more accurately observation pits or borehole investigations as well as to give precise geometrical limits to pedo-hydrogeologic models. (Résumé d'auteur)

Les sols développés sur les roches ultramafiques de Nouvelle-Calédonie contiennent des teneurs très élevées en nickel (environ 1% de NiO) susceptibles d'induire une toxicité lors de leur mise en valeur agricole. Une étude visant à évaluer la disponibilité du nickel dans ces sols a donc été réalisée sur une toposéquence comprenant les principaux faciès de sols utilisables pour l'agriculture. Des extractions chimiques par KCl 1M et DTPA 0,005 M + CaCl2 0,01 M à pH 5,3 ont été effectuées sur les différents échantillons de sol de la toposéquence afin de déterminer les quantités de nickel échangeable (Ni KCl) et adsorbé (Ni DTPA) par la phase organo-minérale du sol et de les comparer avec le nickel total extrait par une attaque triacide. Ces analyses ont été complétées par une étude en serre visant à évaluer l'importance des prélèvements de nickel par du maïs cultivé sur ces sols et à observer les conséquences induites sur la croissance et le développement de ce dernier. Les résultats montrent que pour des teneurs similaires en nickel total, les teneurs en Ni KCl et Ni DTPA sont très faibles sur piedmont, respectivement de 0 à 1 microg/g et 0 à 4 microg/g de sol, alors qu'elles peuvent atteindre 120 microg/g de sol dans les horizons de surface sur terrasse alluvio-colluviale. Ces différences sont retrouvées au niveau des teneurs en Ni dans les parties aériennes du maïs, celles-ci étant très faibles sur piedmont (2 à 4 microg/g de MS) tandis qu'elles sont 2 à 4 fois plus élevées sur terrasse alluvio-colluviale. Toutefois, contrairement au Ni DTPA et au Ni KCl, le maïs absorbe davantage de Ni dans les horizons de profondeur sur la terrasse alluvio-colluviale. Par ailleurs, la plus forte absorption de Ni correspond à la plus faible croissance du maïs, ce qui suggère un problème de phytotoxicité. (Résumé d'auteur)

Tepetate est un mot vernaculaire qui dérive du Nahuatl ("tepetlatl") et qui signifie "lit de pierre". Il est utilisé par les habitants du Mexique pour désigner certains horizons indurés dérivés de cendres volcaniques et qui sont mis à nu par l'effet de l'érosion anthropique. L'existence de ces horizons en affleurement a entraîné une sérieuse désertification et pose de graves problèmes de gestion agricole dans de nombreuses zones de l'altiplano central mexicain. Dans cette région les tepetates les plus représentatifs sont ceux de type frangipan (durs à l'état sec, friables à l'état humide). Ils se localisent au piémont de la Sierra Nevada en régime climatique intermédiaire entre subhumide et subaride (5 à 6 mois de saison sèche, pluviosité 600 à 800 mm/an). Pour son étude l'auteur a sélectionné un profil qui représente successivement de haut en bas trois niveaux de tepetates intercalés entre les horizons de sol meubles. L'ensemble des horizons de sol et de tepetate constituent une succession de dépôts holocènes. Les méthodes analytiques utilisées comportent : la microscopie à différentes échelles, la microanalyse "in situ", des déterminations minéralogiques (minéraux primaires et secondaires), et des analyses chimiques sélectives d'éléments majeurs. Les principaux résultats obtenus montrent que les tepetates de type frangipan ont en commun certaines propriétés qui les distinguent des horizons de sol non consolidés. Chaque tepetate est un horizon d'altération qui se localise à la base d'une série de dépôts pyroclastiques. Ils ont une matrice compacte hérité d'un tuf rhyolitique alcalin riche en verres siliceux et sodiques qui est le matériau originel. Le tepetate n'est pas un sol induré, cependant il a acquis certains caractères pédologiques dus aux processus d'altération météorique, à une activité biologique restreinte, à la redistribution et à l'accumulation de produits minéraux et aux processus physiques de retrait et de gonflement. La consitance dure à l'état sec des horizons de tepetate s'explique par l'héritage d'une matrice de tuf consolidée dès l'origine. La cohésion de l'ensemble de la matrice est renforcée par la présence de minéraux argileux interstratifiés (1:1/2:1) structurés en "plaquettes orientées feuillet à feuillet". Puis, les conditions d'un drainage restreint provoquent l'accumulation et la redistribution d'argile, des oxyhydroxydes de fer et de manganèse, et éventuellement de calcite qui vont colmater une partie des macropores et des fissures. L'intercalation dans le plasma matriciel et dans les traits pédologiques de "silice libre" non cristalline (gel, opale-A) vient aussi renforcer l'arrangement déjà compact hérité du tuf. La présence d'interstratifiés 1:1/2:1 dont le composant 2:1 est de type smectitique et l'effet alterné de cycles de saisons humide et sèche explique également les propriétés de fragipan des tepetates, à savoir dureté à l'état sec, friabilité et plasticité à l'état humide. La variation d'état physique des gels de silice intercalés dans le plasma argileux peut aussi contribuer à ses propriétés de fragipan, en accroissant l'induration à l'état sec. (Résumé d'auteur)

A case is presented for the use of a soils database which is capable of storing and handling information at different scales of operation. Such a system, a World Soils and Terrain digital database (SOTER), has been developed at the International Soil Reference and Information Centre (ISRIC) for use at a global scale as well as for individual continents or countries. Trials of this system has been carried out in several parts of the world and it is now ready for wider application. Compilation of databases and the development of database handling systems for soil information currently are an important area of development in soil science and will help in the attempts being made to identify soils for use on a sustainable basis, especially in the developing countries. With an increasing population demanding greater agricultural production, the pressure on soils will become more intense and there is, therefore, an urgent need to recognize which soils are sufficiently resilient to stand up to the demands made upon them. Planners responsible for development need to have soil information easily available so that land use decisions can be made in the light of the best information available. (Résumé d'auteur)

Ce travail est consacré à la mesure in situ de la courbe de retrait de sols peu gonflants. Un effort expérimental important porte sur la mise au point des méthodes utilisées pour le suivi simultané in situ des variations d'épaisseur et de teneur en eau de couches de sol. Nous montrons la faisabilité des mesures de variation d'épaisseur sur sols peu gonflants grâce à l'utilisation de capteurs électroniques de déplacement. La précision obtenue (plus ou moins 10 microm) permet de mettre en évidence des variations d'épaisseur allant de 50 microm à 1,4 mm pour des couches de 20 cm d'épaisseur. D'autre part, l'interpolation par krigeage permet d'améliorer la précision des estimations de teneur en eau à l'endroit des mesures d'épaisseur. Les courbes de retrait linéaire (variations de longueur en fonction de la teneur en eau) obtenues sur sols peu gonflants présentent une nette convergence de forme avec celles obtenues sur sols gonflants. La comparaison de la courbe de retrait obtenue in situ sur couche de sol avec celle mesurée sur des échantillons prélevés dans cette couche est limitée par une importante variabilité des courbes mesurées sur différents échantillons d'une même couche. En conséquence, l'extrapolation à des couches de sol en place de paramètres de retrait mesurés sur échantillon ne peut se faire directement. L'utilisation de mesures de variations d'épaisseur est à l'heure actuelle le seul moyen d'accéder à la dynamique de retrait des sols peu gonflants, la gammamétrie de rétrodiffusion n'étant pas un instrument suffisamment précis pour permettre une mesure volumique. Un grand nombre de résultats, concernant la précision des mesures, le traitement du signal des capteurs de déplacement, l'étalonnage de la sonde à neutrons, sont présentés en annexe. (Résumé d'auteur)

Sept profils de sols ont été prélevés par incrément systématique de 10 cm jusqu'à une profondeur de 2,1 mètres sur les parois des fosses pédologiques. Pour chaque couche, six cylindres pour mesure des densités apparentes ont été également prélevés. Un comptage des racines a été effectué par couches avec incrément de 5 cm sur une largeur de 1 mètre. La détermination du carbone organique est faite par un autoanalyseur (ANA 1500 Carlo Erba, précision de 0,003 mgC). Les concentrations de carbone sont converties en kg/m2 pour chaque couche. Les concentrations de carbone décroissent régulièrement avec la profondeur sur l'ensemble des profils. La plus grande variabilité des stocks s'observe dans les horizons de surface et certaines couches profondes, elle est due aux variations des mesures de densité apparente (couches très meubles). Les stocks au delà d'un mètre de profondeur ne sont pas significativement différents et sont compris entre 0,5 et 1 kgC/m2 par tranche de 10 cm. Dans le premier mètre les stocks sont supérieurs et se différencient significativement selon les couples sol/végétation : campo limpo et campo sujo > pâturage, cerrado pâturé et mata galeria > cerradao et cerrado. La représentation des stocks cumulés rapportés en pourcentage du stock total sur 2,1 mètres montre des courbes cumulatives très proches. Elles indiquent que 50% du stock mesuré est contenu dans les 50 premiers centimètres, cependant un échantillonnage superficiel ne peut suffire à évaluer correctement les stocks (moins de 25% du stock dans la couche 0-25 cm). Le calcul des stocks totaux donne des valeurs comprises entre 29,67 et 22,57 kgC/m2 pour une épaisseur de 2,1 mètres. Ces valeurs sont équivalentes à celles rapportées dans la littérature pour l'Amazonie. Toutefois, sur le premier mètre de profondeur elles sont de 30 à 50% supérieures sous cerrados. L'ajustement des stocks cumulés de carbone et du nombre cumulé de racines est de type exponentiel. (Résumé d'auteur)

Le développement important de l'irrigation pour la riziculture inondée dans les moyenne et basse vallées du fleuve Sénégal entraîne, à moyen et long terme, des risques de salinisation et d'alcalisation des sols lourds, vertiques ou hydromorphes, d'origine marine. Ces risques sont connus et continuent à faire l'objet de nombreuses études. Le financement de la mise en place de la riziculture, dans un contexte de désengagement de l'Etat, est en partie assuré par le développement, sur ces périmètres rizicoles, de cultures commerciales cultivées en billons. L'implantation durable de cultures diversifiées dans les casiers rizicoles exige alors l'étude des transformations physiques liées aux nouvelles techniques de mise en culture de ces sols. Pour ce faire, il est nécessaire de rechercher des méthodes de mesure adaptées. Après un bref rappel des conditions climatiques et des caractéristiques des sols utilisés pour l'irrigation, une description schématique des grands types d'aménagements est présentée dans la première partie. La deuxième partie est consacrée aux effets de la culture irriguée de sols argileux sur la structure. Le sol non cultivé est décrit par son profil pédologique, le sol cultivé est décrit par la méthode du profil cultural adaptée au sol billonné. Les méthodes du fractionnement en agrégats et de la courbe de retrait sont appliquées sur sol non cultivé et sur sol cultivé en billons. Les deux méthodes sont sensibles aux transformations physiques dues au travail du sol qui provoque un accroissement des teneurs en gros agrégats et qui se traduit par une augmentation de l'amplitude de la phase principale du retrait. (Résumé d'auteur)