L’air
Je suis invisible et impalpable. Je suis composé de différents gaz et je remplis tous les pores du sol qui ne sont pas remplis d’eau. Je suis indispensable à toute la vie présente dans le sol.
Rédaction : Noémie Pousse (avril 2023)
🄯 Licence creative commons CC BY-SA
Le sol, un matériau aéré
Dans le sol, l’air occupe les pores abandonnés par l’eau lors de son retrait. Il va ainsi occuper d’abord les pores les plus grossiers, puis les plus fins. La quantité d’air disponible et sa composition en différents gaz dépendent ainsi de la porosité du sol (cf. Synthèse « Porosité ») et de sa teneur en eau (Figure 1).
Figure 1. Représentation des principaux éléments constitutifs d’un sol, à l’interface entre atmosphère, géosphère, biosphère et hydrosphère. Schéma de gauche : représentation de la géobiosphère composée du sous-sol, c’est-à-dire la roche et le matériau parental, du sol et de la végétation. Schéma de droite : représentation à l’échelle millimétrique à micrométrique du sol montrant son caractère multiphasique avec des solides (minéraux, matière organique), des liquides et des gaz. Source : Sam Chauvel, d’après Alibert, 2020.
L’air du sol est en contact avec l’atmosphère via un réseau de pores interconnectés. Bien que les gaz libres ou dissous soient difficiles à doser, on constate que la composition de l’air du sol n’est pas la même que celle de l’air ambiant (Figure 2).
Modifications de la composition de l’air du sol
La composition de l’air dans le sol présente des fluctuations saisonnières liées à l’activité biologique, qui produit et consomme les gaz, et au remplissage par l’eau du sol qui diminue les échanges de gaz entre le sol et l’atmosphère. L’oxygène diffuse 10 000 fois plus lentement dans l’eau que dans l’air, sa présence au sein du sol est ainsi fortement influencée par le degré de saturation du sol en eau (Goutal et al., 2013), lui-même influencé par la structure du sol (cf. Synthèse « Structure »). Tout comme nous, la quasi-totalité des organismes vivants du sol consomment de l’oxygène et rejettent du dioxyde de carbone (CO2). Par exemple, quand le taux d’oxygène du sol est inférieur à 1 %, les racines et les champignons meurent. Les (micro)-organismes émettent également des composés volatils qui peuvent révéler leur présence à de potentiels prédateurs (Figure 3). L’organisation du système poral aura donc un impact sur la concentration de ces composés volatils, de leur répartition et donc de leur détection.
Figure 3. Restriction de la détection des proies via le transport réduit des volatils dans le système poral. Source : Erktan et al. 2022
D’autres substances volatiles toxiques peuvent se retrouver dans l’atmosphère du sol, tels l’éthylène (C2H4) produit naturellement par les plantes ; l’acide cyanhydrique (HCN), produit par certaines bactéries antagonistes de champignons parasites des racines ou par les Iulidés (Famille des myriapodes) ; ou bien encore des molécules d’origines anthropiques (pesticides, solvants, etc.).
Dans le cas d’une perturbation du milieu et donc de la modification de la porosité du sol comme par exemple lors d’un tassement du sol (cf. Synthèse « Tassement »), la modification de la composition de l’air du sol impacte généralement la microfaune, les micro-organismes et les racines dont les mouvements sont trop lents pour éviter une chute de concentration en oxygène et une augmentation de concentration en CO2. La macrofaune et la mésofaune peuvent se déplacer et éviter les zones perturbées si elles ne sont pas de trop grande ampleur.
Bibliographie
-
Alibert, C., Contrôles physiques, chimiques et biologiques des flux de gaz à l’interface sol-atmosphère. Sciences de la Terre. Université Paris sciences et lettres, 2020. Français. ⟨NNT : 2020UPSLE014⟩. ⟨tel-03224875v2⟩
-
Erktan, A., Coq, S., Blanchart E., Chevallier T., Trap J., Bernard L., Nahmani J., Hartmann C., Hedde M., Ganault P., Barot S. et Cortet J., 2022. Biodiversité et structure physique des sols : une vision spatialisée du fonctionnement des sols. Étude et Gestion des Sols, 29, 153-16
-
Gobat, J.-M., Aragnot, M ., Matthey, W., 2003. Le sol vivant, 2ème edition. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes. 568 p.
-
Goutal, N., Renault, P. & Ranger, J. 2013. Forwarder traffic impacted over at least four years soil air composition of two forest soils in northeast France. Geoderma, 193–194, 29–40.
-
Goutal, N., Ponge, J.-F., Bartoli, M., 2022. Air du sol, c’est la vie de la forêt, La Forêt Privée, revue forestière européenne n°388 Novembre - Décembre 2022
Dessous des Cartes
Chiffres clés :
- L’oxygène diffuse 10 000 fois plus lentement dans l’eau que dans l’air, sa présence au sein du sol est ainsi fortement influencée par le degré de saturation du sol en eau
Faits marquants et citations :
-
En surface, la composition de l’air du sol est proche de celle de l’atmosphère, puis la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone augmentent en profondeur.
-
Quand le taux d’oxygène du sol est inférieur à 1 %, les racines et les champignons meurent.
-
L’odeur très fugitive du sol après la pluie est due à des composés organiques volatils libérés par les bulles d’air qui remontent en surface (le pétrichor).
Métaphores :
-
Toujours l’éponge ! : Si l’on plonge une motte de terre dans l‘eau il en sort des bulles
-
L’air immobile est un isolant, le sol est une couverture isolante.