Contexte

1La coopération entre l’Orstom/IRD et le Brésil en sciences du sol a commencé en 1971 dans l’État de Bahia, dans le but de développer des études conjointes sur la genèse des sols tropicaux et le devenir de la matière organique.

2L’investissement réalisé dans la diffusion des connaissances sur l’analyse structurale de la couverture pédologique au Brésil par l’IRD a conduit au XXI^e congrès brésilien de la science du sol, qui s’est tenu à Campinas, São Paulo, en 1987, sur le thème de la responsabilité sociale de la science du sol.

3Il a été très vite reconnu que les sols latéritiques étaient caractéristiques des régions tropicales. Leur large répartition dans ces régions a été attribuée dès les années 1960 à la grande quantité de précipitations tombant dans une période chaude, à la température élevée dans le sol tout au long de l’année et au faible ruissellement sous forêt favorisant l’infiltration d’une proportion importante de la précipitation, à une certaine stabilité tectonique (boucliers anciens) et à une stabilité climatique au cours des temps géologiques. Ces caractéristiques climatiques favorisent une dégradation rapide de la grande quantité de matière organique déposée à la surface du sol, l’infiltration massive permet une altération profonde et la relative stabilité tectonique favorise le développement de sols anciens. Cette altération, qui se développe sur de grandes profondeurs, est caractérisée par un lessivage de la silice et par une accumulation des oxydes de fer libérés, ce qui leur donne leur couleur caractéristique rouge ou jaune suivant les oxydes de fer dominants. Ce lessivage de la silice combiné à l’accumulation d’oxydes de fer fait que ces sols sont composés d’argiles caractéristiques de leur mode de formation, qui donnent aux sols latéritiques une structure favorisant le drainage tout en étant très résistante, pour peu que le sol ne soit pas perturbé en profondeur. Les sols latéritiques sont donc des sols très anciens, épais, caractérisés par une structure très particulière en « poudre de café », majoritairement rouge ou jaune. La façon dont l’eau circule dans le sol a un impact majeur sur la différenciation de ces sols, selon qu’elle s’infiltre verticalement, qu’une partie de l’eau infiltrée ait la possibilité de migrer latéralement à l’intérieur du sol, ou qu’elle s’accumule dans le sol pendant une période plus ou moins longue, permettant soit le lessivage complet de la matière organique et des oxydes de fer et donnant lieu à un autre type de sol caractéristique, le podzol (dans les conditions acides et réductrices favorisant la mise en solution des oxydes de fer), soit à une réduction de l’oxygène présent dans le sol donnant les traits caractéristiques des sols hydromorphes. À ces caractéristiques générales correspond le fait que, d’une part, ces sols deviennent compacts dès que leur structure particulière est perturbée et que, d’autre part, leur fertilité faible due à leur basse teneur en matière organique implique que tout défrichement de la forêt ou mise en culture les transforme irrémédiablement en sols profondément dégradés. Les sols de la région intertropicale sont donc en règle générale des sols très stables en milieu naturel, et extrêmement fragiles aux perturbations.

Les services hydriques du sol sont très affectés par les pâturages. Front pionnier amazonien, État du Pará, Brésil.

Coupe de route dans les latérites sur la BR 174 entre Boa Vista et Caracarai, Brésil.

4L’Orstom/IRD a joué un rôle majeur dans la compréhension des mécanismes de genèse et de transformation des sols tropicaux, d’abord en Afrique centrale et occidentale, puis en Guyane et au Brésil. Une branche de la pédologie française a connu un développement important en Guyane et au Brésil : la pédologie structurale. Celle-ci s’intéresse à la transformation des sols qui s’opère comme nous l’avons vu plus haut suivant les différents schémas de circulation de l’eau dans le sol, ces différents types de circulation étant fonction de la topographie. Les pertes de matières dues à la dégradation des latérites influent à leur tour sur le modelé. Ces évolutions des sols latéritiques sous l’influence des facteurs du milieu font de la couverture pédologique un ensemble vivant, se transformant et modifiant le relief, en donnant ainsi à lire dans le paysage le stade d’évolution de ces couvertures. Cette méthode d’analyse des transformations des sols et des paysages a fait l’objet du grand programme Dynamiques des latérites (Dylat), qui s’est déployé d’abord en Afrique centrale, puis en Guyane dans les années 1990 et enfin au Brésil dès 1995.

5De ces programmes initiaux sur la connaissance de la genèse des sols sont nés différents programmes sur l’évolution des sols après déforestation, sur les effets du brûlis et de la mise en culture sur le cycle du carbone et sur la biodiversité, sur l’activité faunique et microbienne du sol. Il s’agissait de mieux comprendre les relations entre la biodiversité épigée (végétation), la biodiversité endogée (faune et microflore), et les composantes physiques, chimiques et biologiques du fonctionnement du sol. La finalité de la recherche étant de contribuer à définir des pratiques de gestion des milieux tropicaux adaptées à leurs contraintes et potentialités.

6Cette évolution des recherches sur les sols en Amazonie a accompagné une prise de conscience globale sur l’importance des sols pour la sécurité alimentaire et comme support de la biodiversité, et sur les risques que fait peser la dégradation des sols sur plusieurs services écosystémiques (les bénéfices que les sociétés humaines tirent des écosystèmes naturels ou affectés à des degrés variés par les activités anthropiques). Étroitement liés à la biodiversité, les services écosystémiques se réfèrent à des processus écologiques qui se déploient de l’échelle microscopique jusqu’à celle de la planète. Les services écosystémiques abordés dans ce projet étaient la régulation du climat, à travers la séquestration du carbone dans le sol et la végétation, la régulation du cycle de l’eau et le contrôle de l’érosion du sol, enfin la fourniture de produits sylvicoles et agricoles.

7Dans l’agenda international, cette prise de conscience s’est traduite par l’inclusion dans les Objectifs de développement durable (ODD) du concept de neutralité en matière de dégradation des terres, puis des discussions autour du nexus sécurité alimentaire/action climatique/dégradation des terres (ODD 2, 13 et 15).

Comment sont étudiés les sols en Amazonie ?

8Pour l’analyse structurale des sols, l’étude de toposéquences (ou profils de sols alignés selon le gradient topographique) continues est privilégiée, le long d’une tranchée ouverte qui peut atteindre plusieurs dizaines de mètres de longueur sur plusieurs mètres de profondeur. À défaut, plusieurs profils sont étudiés selon le gradient topographique. Dans ces tranchées ou ces profils, une description très fine des traits morphologiques est réalisée, accompagnée de prélèvements dans les morphologies représentatives qui sont utilisés pour analyser et décrire la couleur, la texture, la structure, la composition chimique ainsi que cristallographique (nature des argiles et des hydroxydes de fer).

Toposéquence dans les latérites de la région d’Humaita.

9Les travaux ont fait appel à des approches pétrographiques, minéralogiques et géochimiques permettant d’appréhender la nature et la distribution relative des composantes des couvertures d’altération, depuis l’échelle d’unités de paysages représentatives des surfaces continentales de ce bassin jusqu’à celle de leurs constituants élémentaires. L’originalité des travaux engagés réside de ce fait dans la complémentarité des démarches utilisées, elles-mêmes adaptées à un emboîtement naturel de structures.

10Pour étudier les relations entre les caractéristiques du sol et les facteurs du milieu (par exemple pour déterminer le rôle de la déforestation sur la diminution de la biomasse racinaire), un grand nombre de situations sont étudiées, distribuées dans les différents types de couverture du sol (depuis la forêt préservée jusqu’aux pâturages et cultures, en passant par les forêts exploitées). Dans les sites étudiés sont prélevés des échantillons de sols pour analyser toutes leurs caractéristiques. Des matrices de données ont été produites, comprenant les teneurs en carbone dans le sol et la biomasse végétale, l’agrégation et d’autres propriétés physiques, hydriques et chimiques du sol, avec deux objectifs : d’une part, évaluer des indicateurs pertinents des services écosystémiques ; d’autre part, décrire les relations statistiques entre la composition et la structure du paysage, la biodiversité, les productions et les services écosystémiques, au niveau de l’exploitation agricole ou de la parcelle. Une quarantaine de variables ont été mesurées dans tous les points du dispositif afin de caractériser l’un des services écosystémiques, voire plusieurs : par exemple, la connaissance de la densité apparente du sol est nécessaire au calcul du stock de carbone du sol ; elle est aussi l’une des variables retenues pour évaluer le sous-indicateur de qualité physique du sol ; elle intervient enfin dans le calcul des réservoirs d’eau dans le sol. Quand tous les résultats sont réunis, des analyses statistiques sont menées pour déterminer si des corrélations entre les variables d’intérêt existent et sont significatives.

11Dans l’étude de la matière organique du sol et de sa dynamique, une place importante était faite à la répartition des constituants organiques au sein de fractions séparées par des méthodes normalisées. L’analyse isotopique en abondance naturelle (13C, 15N) ou en enrichissement (14C, 15N) a été privilégiée, en association avec des approches expérimentales et de terrain (décomposition des résidus de plantes, collecte périodique de gaz carbonique dégagé par le sol, etc.).

12Ces différentes études nécessitent des démarches de longue durée, avec une présence de plusieurs mois sur le même terrain.

Quels sont les résultats marquants sur les sols d’Amazonie et quelles sont les perspectives ?

13Les travaux portant sur la dynamique des latérites et les processus d’altération ont amené à proposer un modèle géochimique global, qui retrace les stades successifs de la formation puis de la transformation des formations latéritiques dans un environnement tropical où les apports pluviométriques et les excès d’eau dans les sols et les sédiments sont localement très importants. Le modèle oppose un milieu bien drainé (formations latéritiques stricto sensu), prédominant à la périphérie de ce bassin, à un milieu moins bien drainé, périodiquement ou constamment engorgé (formations hydromorphes), qui devient majoritaire dans la partie centrale, et surtout dans la partie amont et plus pluvieuse de ce bassin.

La répartition des grandes associations de sol au niveau du bassin amazonien brésilien.

14Alors que la plupart des études sur la pédogénèse des sols ferralitiques ont pris place essentiellement dans l’État d’Amazonas dans des zones de forêt préservée, les études associant les fonctions et constituants du sol aux stocks de carbone et à la biodiversité concernent les États du Rondônia, du Maranhão et surtout du Pará, sur l’arc de déforestation.

15L’intervention de l’homme provoque, au niveau du sol, des changements qui affectent en premier lieu le système poral, lequel détermine à la fois tous les transferts d’eau, d’éléments en solution et de gaz, et par voie de conséquence l’activité biologique et l’ensemble du fonctionnement. La mise en culture entraîne des déséquilibres dans les populations animales et dans la biomasse microbienne des sols, qui ont pour conséquence la disparition de certains groupes. Des perturbations très fortes du fonctionnement du système pédologique sont observées, système qui évolue alors vers de nouveaux états, les plus satisfaisants étant ceux qui se rapprochent du système forestier initial. Les pâturages qui suivent la déforestation ne peuvent maintenir leur pérennité, dans les conditions de gestion propres aux fazendas (fermes), au-delà de 6 à 8 ans en Amazonie centrale. On peut considérer que le système fonctionne de nouveau bien lorsqu’il est capable de recycler de manière permanente, comme le fait la forêt primitive, la quasi-totalité des apports (litière et fertilisants) qui sont alors repris par la production primaire. Alors que, jusqu’à maintenant, l’accent avait été mis sur la pauvreté chimique des sols amazoniens, il a été montré que les techniques de récupération des sols dégradés doivent viser, en priorité, au maintien des bonnes propriétés physiques du sol. Les moyens biologiques tels que l’emploi de légumineuses à enracinement colonisateur et la prolifération de vers de terre semblent constituer des aides efficaces pour reconstituer le milieu après défrichement.

L’évolution du modelé en lien avec l’évolution des latérites.

16Parmi les services écosystémiques abordés, le stockage de carbone dans le sol est le moins affecté par le changement d’usage du sol. Cependant, même en cas de séquestration de carbone dans le sol, cela ne permet jamais de compenser notablement l’importante réduction du stock de carbone dans la biomasse ligneuse. Les services hydriques du sol, particulièrement le processus d’infiltration de l’eau, mais aussi le stockage de l’eau bio-disponible, sont très affectés dans les pâturages. Une telle évolution peut devenir une contrainte pour la production, tout en augmentant fortement le risque d’érosion. Les mesures sous végétation secondaire attestent cependant d’une réversibilité des changements de propriétés physiques et hydrodynamiques qui se produisent dans les pâturages. Un modèle d’explication des liens entre fonctionnement des sols et biodiversité reste à construire, afin d’imaginer les solutions agroécologiques qui permettraient de sauvegarder cette fonction essentielle.

17Une autre évolution des recherches en Amazonie se fait jour au travers de l’évolution des recherches en sciences du sol. Alors qu’elle a pris dans ses débuts la forme d’études académiques faisant peu de place aux savoirs locaux, la recherche a évolué vers la compréhension des mécanismes qui permettent le respect des fonctions écologiques du sol, en prenant en compte la place centrale des pratiques agroécologiques traditionnelles.

En conclusion

18L’application du concept de couverture pédologique continue dans le paysage, au lieu de collections de sols séparés, ainsi que l’utilisation pratique de ce concept dans des toposéquences représentatives contribuent à la réalisation de diagnostics qui servent de pont pour le dialogue entre les chercheurs, les agents de vulgarisation et les groupes d’agriculteurs installés sur de petites parcelles dans des localités, des communautés, des établissements ruraux et des réserves agro-extractivistes, entre autres. Un exemple de cette application existe depuis un certain temps dans l’État du Pará, et se trouve actuellement intégré au programme du cours de licence en développement rural de l’université fédérale du Pará.