Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement

"Changing Soils"

Les sols: une ressource à protéger

 

Autant que l’air et l’eau, les sols doivent être considérés comme une ressource à protéger : ils portent notre production alimentaire, filtrent les eaux douces ou encore atténuent le changement climatique en stockant du carbone. Mais les services que rendent les sols sont mis en péril par les usages que nous en faisons: érosion accélérée, pollution, surpâturage, perte des matières organiques, salinisation, artificialisation ou encore diminution de la biodiversité sont autant d’exemples qui menacent la ressource « sols ». Les travaux de l’équipe sur les sols, partagés en partie avec l’équipe Climat, portent sur 4 objectifs principaux:

Maîtriser les cycles bio-géochimiques dans les sols

Nos travaux ont pour objectifs de comprendre l’origine, le comportement et l’impact des polluants métalliques, (nano)particulaires, (in)organiques et microbiens dans le sol et les risques associés. Nous développons des approches pluridisciplinaires -  expérimentales (mésocosmes, bioréacteurs), analytiques (couplage entre spectroscopie et isotopie, méthodes de génotoxicologie) et de terrain (des essais de longue durée) - dans le but (i) d’appréhender des voies d’exposition des organismes aux polluants et de comprendre les mécanismes bio-physico-chimiques de toxicité, (ii) d’étudier la biodégradation de divers matériaux, le relargage potentiel de contaminants et leur transfert dans les organismes et (iii) d’évaluer l’impact du recyclage agricole de déchets organiques sur la contamination de la chaine alimentaire. Par ailleurs, nous menons des recherches sur les problématiques liées à l’agriculture et les sols (l’impact des cultures sur les réserves en Si biodisponible, le rôle des phytolithes dans le développement des plantes soumises à des stress environnementaux).

Pédogenèse: prédire pour 2100

Les travaux sur la pédogenèse des sols sous contraintes climatiques et anthropiques concernent les simples changements d’usage jusqu’à l’artificialisation. Les approches visent à quantifier les évolutions et les cinétiques : par pédologies de terrain ou expérimentales, modélisation, traçages isotopiques. L’équipe renforce les approches numériques mécanistes et statistiques. L’objectif est de prédire l’évolution des sols à moyen et long terme pour des échelles spatiales allant du profil au monde. Des chantiers ancrés dans les problématiques régionales  sont mis en œuvre notamment sur les sols fortement anthropisés, urbains et péri-urbains qui représentent des enjeux très importants à l’échelle des territoires en mutation. Ces sols présentent des dynamiques spécifiques qu’il convient d’identifier (typologie, impacts physico-chimiques, cinétique de pédogenèse, potentiel d’usage ou de restauration) afin de les prendre en compte dans les aménagements durables.

Stocker du C dans les sols

Nous analysons et modélisons la dynamique du C le long du profil de sol, notamment pour mettre en évidence et quantifier l’effet de l’interaction organo-minérale sur la stabilisation du C, les processus de transport vertical, l’impact du changement climatique (précipitations), du changement d’usage et de pratiques sur le C des écosystèmes. L’analyse isotopique des composés spécifiques et des fractions organo-minérales associée à l’analyse de la localisation 3D à nanoéchelle sont développées. Le groupe a une expertise reconnue dans la quantification du renouvellement du C organique des sols par traçages isotopiques naturels (13C et 14C), aux échelles du temps du millénaire à l’année.

Crédit Photo: Jérôme Balesdent, 2018. Distribution des âges de C 

Gérer le patrimoine sol

Le rôle tenu par les sols dans le développement économique et social des territoires est tout à fait majeur. Support des activités humaines, les sols sont d’abord un substrat, une surface sur laquelle se déploient et s’organisent les sociétés (sol-espace). Ils sont aussi et surtout une ressource pourvue de qualités et de propriétés. La Commission européenne affirme, en 2006, dans sa Stratégie thématique en faveur de la protection des sols, que les fonctions remplies par les sols « doivent être protégées en raison de leur importance socio-économique et environnementale » (COM, 2006). Une gestion appropriée des sols permet que ces dernières soient maintenues voire restaurées. Or, dans de nombreux pays, l’échelle de gestion et de planification de l’usage des sols est celle des communes. En France, l’élaboration de ces documents se fait dans le respect des lois relatives à l’urbanisme et à la prévention des risques, et en conformité avec les orientations prises dans d’autres documents réglementaires établis à un échelon territorial de niveau supérieur (SCOT, Schéma directeurs, SDAGE, Plan de Prévention des Risques, etc.). Ainsi la question de la planification des usages des sols, c'est-à-dire des choix et des réglementations en matière d’occupation et d’usage possible dans les documents d‘urbanisme, est-elle posée, de même que celle de la prise en compte de la qualité des sols dans l’élaboration de ces choix et règlements. Nos travaux ont montré qu’il était possible et accepté par les acteurs locaux, d’intégrer dans un PLU des informations sur la qualité des sols sous forme d’un indice de polyvalence d’usage. Ces recherches sont menées en collaboration avec des partenaires institutionnels (Métropole Aix-Marseille Provence, Ville de Marseille, OHM-L et BMP, CEREMA…..) et des laboratoires d’AMU (ESPACE, IUAR).