L'histoire de la science du sol

"Les relations génétiques éternelles qui existent entre les forces de l'environnement et la matière physique, les domaines vivants et non vivants, les plantes et les animaux et l'homme, ses habitudes et même sa psychologie - ces relations constituent le noyau même des sciences naturelles."
V. Dokuchaiev

Les humains ont un lien étroit avec les sols depuis que les premiers chasseurs et cueilleurs se sont installés pour cultiver, mais cela ne signifie pas que nous avons été scientifiques sur notre relation. Nous sommes de fins observateurs de notre environnement. Nous avons tenté tout au long de l'histoire de déterminer quels impacts humains étaient bénéfiques et lesquels étaient nuisibles, mais pas toujours avec succès. Notre relation avec Soil a surtout eu une base économique. Les humains ont utilisé tous les outils disponibles dans le but d'utiliser les sols pour obtenir le meilleur rendement en main-d'œuvre et en intrants.

Science du sol antique

Parmi les premiers pédologues, le grec Théophraste (371 av. J.-C.-287 av.Sur les causes des plantes », et les chinois Fan Shengzhi (1st siècle av. Leurs travaux étaient basés sur l'observation, donc, dans le monde moderne, ils ne sont pas considérés comme des « scientifiques ». Ils étaient d'excellents observateurs et connaissaient très bien les sols et les cultures, mais ils n'ont pas mené d'expériences pour tester les théories. 

La science du sol à l'époque, comme aujourd'hui, servait à la fois la recherche fondamentale et la productivité des sols et des cultures. Dès la dynastie Yao (2357 – 2261 av. J.-C.) en Chine, la productivité du sol était utilisée pour déterminer le montant des impôts payés.

La connaissance du sol des érudits de la Grèce antique, de la Chine antique, des Amériques et de l'Europe a connu des périodes d'apprentissage intense et des périodes de répression des connaissances basées sur des normes sociétales. Mais ce que nous appelons aujourd'hui la « science du sol » repose sur leurs observations.

Toujours pas une science distincte, mais une enquête scientifique sur les sols commençait

Dès le 16th siècle en Europe Les érudits de la Renaissance ont commencé à regarder le monde d'une nouvelle manière. Tous les aspects du monde étaient des sujets d'étude. Les concepts de lois biologiques et chimiques étaient perçus comme étant à la fois influencés par les humains et influents. Les débuts de la science du sol ont commencé par une exploration du biote du sol et de leurs processus. En peu de temps, les outils que nous connaissons aujourd'hui pour l'étude des sols ont été inventés.

Celui qui a le plus changé notre vision du monde est le microscope, inventé en 1590 par Zacharias et Hans Janssen. Soudainement micro-organismes étaient visibles et le monde est devenu un endroit entièrement différent.

premier microscope

Reproduction du premier microscope composé réalisé par Hans et Zacharias Janssen, vers 1590. Du National Museum of Health and Medicine, Washington, DC (Crédit image : domaine public.)

 

De nombreux savants célèbres ont travaillé sur les problèmes des sols. Francis Bacon, Robert Boyle et Léonard de Vinci avaient tous des théories sur la croissance des plantes, les relations avec le sol et l'importance de l'eau. Ils ont tous utilisé la méthode expérimentale mais étaient limités par les croyances religieuses persistantes de la société et le manque d'outils pour une mesure précise.

La science du sol prend son envol dans le 19th siècle

Vasily Dokoutchaev

Le père de la science du sol, Vasily Dokuchaev (1846-1903), était un géologue russe. Il concevait le sol comme un système vivant et considérait le sol comme une science biologique. Jusque-là, les scientifiques considéraient le sol comme un simple support pour maintenir les plantes debout afin que les nutriments puissent être fournis par l'eau et le fumier. Le sol était considéré comme de petits morceaux de roche et littéralement mort.

"Dokuchaev a introduit l'idée que les variations géographiques du type de sol pourraient être expliquées non seulement par des facteurs géologiques (matériel parent), mais aussi par des facteurs climatiques, biologiques et topographiques, et par le temps disponible pour que la pédogenèse fonctionne." (FAO, Ressources)

La science génétique du sol, comme l'appelait Dokuchaev, a créé les fondements pour que la science du sol devienne une science distincte. En Russie un musée du sol nommé d'après Dokuchaev a été créé en 1904 et contient des échantillons de sol et des monolithes de ses expéditions de sol.

La biochimie des sols est devenue un domaine d'étude dès le 18th siècle. Le mot «humus» a été utilisé par Johan Gottschalk Wallerius en 1753 pour désigner l'horizon de surface organique par rapport à la matière organique en décomposition. Et Albrecht Thaer a différencié la tourbe (formée sous O2 limité) de l'humus (formé sous O2 adéquat), chacun ayant des qualités très différentes. Thaer a été appelé le père de l'agriculture durable. Il a écrit à la fin du 19th siècle:

« Dernièrement, la pratique de semer le trèfle blanc avec la dernière récolte est devenue très générale ; seuls quelques agriculteurs apathiques et indolents ou des hommes fermement attachés aux vieilles opinions et coutumes, négligent cette pratique.

La théorie de l'humus de la nutrition des plantes a été formulée par Thaer. D'autres pédologues ont découvert que les sols cultivés contenaient moins de humus que les vierges. Ils ont étudié les impacts et les valeurs des rotations de cultures. Ces études soulèvent certaines des mêmes questions aujourd'hui sur sol C et changement climatique.

Sciences du sol et microbiologie

La période de 1890 à 1910 a été appelée l'âge d'or de la microbiologie des sols. Certaines formes de champignons pouvait être vu à l'œil nu et des traités sur les champignons, leurs organes de fructification et les aspects reproductifs des spores ont été écrits par de nombreux scientifiques. Les microscopes étaient continuellement améliorés et les scientifiques continuaient à voir des organismes de plus en plus petits.

AB Franck a émis l'hypothèse que les champignons, et il a inventé le terme « mycorhizien », créent une relation mutualiste avec les plantes hôtes, en particulier les arbres. Il a émis l'hypothèse que le champignon extrayait les nutriments des minéraux du sol et transféré ces nutriments à son hôte. L'hôte à son tour, a nourri le champignon. Il a également identifié les différences entre les mycorhizes endo et ecto. Différences applicables aujourd'hui.

Le développement du microscope a eu des conséquences inattendues. Il a divisé la communauté des sciences du sol en 2 camps : les agro-chimistes, qui ont extrait les micro-organismes du sol et les ont étudiés en laboratoire, et les agro-géologues, qui ont vu que les expériences sur le terrain étaient nécessaires pour que la réplication prenne en compte tous les facteurs (connus et inconnus ) dans les sols.

Les scientifiques agro-géologues reconnaissaient l'hétérogénéité des sols, les scientifiques agro-chimistes arrivaient souvent à la conclusion « ... si un organisme ne poussait pas sur une plaque de gélatine ou de gélose, cela ne pouvait pas être important et donc ne méritait pas d'être étudié. » (van Baren, Hans, et al, 75 ans La Société internationale des sciences du sol)

Cette dichotomie existe toujours dans 21st agricole du siècle. C'est la base des variétés de cultures génétiquement modifiées qui peuvent supporter une pulvérisation chimique intense et une sélection génétique en laboratoire par rapport aux variétés à pollinisation libre adaptées aux pratiques d'agriculture régénérative et à la sélection traditionnelle des plantes en plein champ.

La science du sol a seulement commencé à expliquer la complexité du sol.  La multitude d'organismes et la multitude de rôles est stupéfiante.

Le biote du sol a des effets directs et indirects sur l'écosystème. Ils sont responsables des cycles du carbone et des nutriments, des modifications de la structure du sol, des interactions avec le réseau trophique et du rendement de vos cultures.

L'importance de la cartographie des sols et de la science des sols

La science du sol a toujours eu un pied dans la recherche et l'autre dans la production alimentaire. De nombreux pédologues tels que Dokuchaiev, Curtis F. Marbut et Hans Jenny ont contribué à notre compréhension de la formation des sols. Cette information permet de répondre à certaines des questions pratiques de

  • Comment sélectionner les sols les plus sensibles à l'agriculture
  • Comment éviter le gaspillage d'efforts et d'intrants dans la gestion du sol
  • Quels étaient les sols dans des zones données

Ces questions pourraient trouver une réponse si les deux camps se réunissaient et partageaient leurs informations. Selon le Dr Eric Brevik, "... la science du sol n'est pas devenue un domaine d'étude scientifique indépendant avant les années 1880."

La question critique pour les pédologues du 20th siècle était de savoir si la « science du sol » avait la capacité d'être autonome, indépendamment de la microbiologie, de la géologie ou de toute autre discipline des sciences naturelles rendue possible par les nouvelles technologies. Ce dilemme des pédologues a été résolu lorsque les deux camps d'agro-chimistes et d'agro-géologues se sont réunis en 1924 et ont créé la Société internationale des sciences du sol, aujourd'hui la Union internationale des sciences du sol.

Leurs principaux intérêts étaient d'établir des méthodes normalisées d'analyse et de classification des sols. Ils se sont associés à la FAO et à l'UNESCO pour créer une carte mondiale des sols. Il est complet, mais il reste encore beaucoup de travail à faire pour le rendre applicable aux agriculteurs et aux éleveurs.

Les informations sur les sols, pour la plupart des utilisations, se présentent sous la forme de dizaines de systèmes nationaux de classification des sols. Un système de cartographie des sols plus standardisé au niveau agricole profiterait aux agriculteurs alors que nous entrons dans le 21st siècle. Les cartes pédologiques locales, à l'aide de nouvelles technologies telles que la détection GPS et l'instrumentation géophysique sur site, sont constamment mises à jour. Les terres agricoles deviennent des subdivisions, les déserts s'étendent, le changement climatique crée des changements aux limites terre/eau.

Les pédologues ont de nombreux titres d'emploi différents. Certains travaillent pour des agences gouvernementales, au niveau local du comté, de l'état ou national. Certains pédologues ne font que de la recherche. Beaucoup enseignent dans les universités tout en faisant de la recherche. Avec l'intérêt pour l'agriculture durable et régénérative, de nombreux pédologues sont devenus des consultants, aidant les agriculteurs à passer des pratiques agricoles conventionnelles aux pratiques agricoles durables.

Tout leur travail vise à aider l'agriculteur à faire pousser une culture à plus haut rendement tout en conservant ou en augmentant la fertilité du sol. Il y a beaucoup de débats sur la meilleure façon d'atteindre cet objectif.

Depuis le 19th siècle, il y a eu des débats sur un certain nombre de questions agricoles; la plupart ne sont pas résolus à ce jour.

Labour ou non-labour, bénéfices nets vs rendements bruts, biologie du sol vs chimie du sol, rendement par acre vs rendement par unité de travail, coûts de rotation vs coûts des intrants.

Quels sont les débats que vous avez avec vos voisins agriculteurs ? S'agit-il des mêmes discussions qui ont conduit à la recherche et à l'expérimentation dans la « science du sol » relativement nouvelle ?

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