Couleurs des sols

Auteur : Denis Baize

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Annexes de l'article
Les couleurs des sols en Chine ancienne
Le succès mondial des « chernozems »
Diversité des Terres noires de Limagne
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Article accepté le 19 octobre 2012
Article mis en ligne le 19 octobre 2012

Depuis très longtemps, les « terres » ont été caractérisées et nommées par leur couleur - le plus souvent par la couleur de leurs horizons de surface, observables en absence de végétation. D'après Thorp (1936), cité par Boulaine (1983), « il y a plus de 4000 ans, le chinois Yu classait déjà les sols en fonction de leur couleur et de leur structure » (annexe 1).

Historique en Occident

Dénominations vernaculaires en Europe

Depuis toujours les agriculteurs ont donné des surnoms à leurs sols en fonction de leur couleur. En voici quelques exemples français glanés dans le Dictionnaire des sols de Plaisance et Cailleux (1958).

« Terres blanches » (crayeuses), « blanches terres », « blanchots » (marneuses) « Terres rouges », « rouges terres », « rougets », « rougeons », « rougeauts », "rugeots", "rougeanels", "rougiers" « terres rousses » « terres noires » (Limagne, Auxois), « terra nera » (Corse), « terra nigra » (Provence)

Naturellement, les anciens agronomes, eux aussi, ont utilisé ce critère de couleur pour porter un jugement sur les aptitudes des sols. Voici deux exemples.

« La couleur ne suffit à telle instruction, bien que la noire soit la plus prisée de toutes, pourvu qu'elle ne soit marécageuse, ni trop humide ; car étant abreuvée, sera plutôt de celle-là que d'autre. La cendrée, la tannée, la rousse suivent après ; puis la blanche, la jaune, la rouge, qui ne valent presque rien », écrit Olivier de Serres (1605 : 3). Mais, quelques lignes plus bas, il admet que « Ce sont bien des indices de la portée des terroirs, mais non preuves tant assurées, que l'expérience. Car à la vérité, les couleurs de la terre trompent quelquefois, y en ayant presque de toutes, de passable revenu : comme on dit des chevaux & des chiens, dont de tous poils s'en trouvent de bons & de mauvais ».

« Les terres argileuses labourables sont noires, bleues, jaunes, ou blanches. Les noires & les jaunes sont réputées les plus propres à porter du grain » écrit en 1754 Forbonnais dans l’Encyclopédie (article Culture des terres, t. 4, p. 562), reprenant, sans le nommer, une affirmation de l'anglais Mortimer.

Désignations scientifiques

Avec la naissance de la pédologie en Russie (1879-1890 ; Dokouchaev, 1883) et ses premiers développements en Europe et aux USA (1930-1960), les premières classifications et dénominations des sols à but scientifique ont beaucoup utilisé les couleurs et les types de végétation supposés y être associés.

Le tableau ci-dessous présente quelques exemples de désignations scientifiques des sols selon leur couleur.

Couleur	Russie	France	Pays de langue anglaise
Noire	Chernozems (1) (2)	Sols noirs tropicaux, terres noires	Black cotton soils
Brune	Burozems	Sols bruns(2)	Brown earths, brown soils
Grise	Sierozems (2)	Sols gris forestiers (2)	Grey forest soils
Blanche	Bielozems	Rendzine blanche
Rouge	Krasnozems	Sols rouges méditerranéens, rendzines rouges	Red podzolic soils
Jaune	Jeltozems	Sols jaunes	Yellow podzolic soils
Châtain	Kachtanozems	Sols châtains (2), sols marron (2)	Chesnut soils

(1) terme repris pratiquement par de nombreuses classifications dans le monde (voir annexe 2).
(2) termes repris par la classification française des sols (CPCS 1967).

On peut y ajouter d'autres exemples de désignations encore employées dans divers pays et se référant explicitement à la couleur :

• « Braunerde » (Ramann, 1905), « Braunlehm », « Rotlehm » (allemand)
• « terra roxa », « terra preta », (Brésil)
• « terra rossa » (de l'italien)
• « terra fusca » (du latin fusco = sombre) (déjà dans Kubiena 1953, repris par Duchaufour, 1956 p.191)
• « sols cannelle » (Bulgarie)
• « tierra negra », « tierra parda » (espagnol)
• « soluri cenusii », « soluri castanii », « soluri brun-roscate », « soluri negre », « soluri balane » (Roumanie) – respectivement : sols gris, sols châtains, sols brun-roux, sols noirs, sols brun-clair = roumanisation de termes issus de l'école russe.
• « Brunisols » (Canada)
• « Brunosols » (Uruguay)
• « Brunigra » (= sols de Prairie) (USA - Smith & Riecken, 1951, racines latines)

Pourquoi ce genre de dénominations ont-elles été abandonnées ?

Parce que la couleur de l'horizon de surface ne peut pas fournir une description suffisante de données morphologiques essentielles (telles que texture, structure, profondeur, différenciation d'horizons) ni de caractéristiques chimiques en rapport avec la fertilité potentielle, ni de caractères fonctionnels comme le régime hydrique. (Voir les citations d'Olivier de Serres, ci-dessus).

Sur un simple critère de couleur, étaient mis dans le même sac des sols aux caractères et propriétés trop différentes.

Si l'on prend l'exemple des « terres noires » : il peut s'agir de sols

• très riches en matières organiques mal décomposées (Rankosols, Alocrisols Humiques, Rendosols humiques, etc.) ;
• ou contenant en très grande abondance du manganèse sous diverses formes (France, Auxois)
• ou de sols volcaniques (andosols)
• ou de sols argileux, profonds, de marais asséchés en contexte calcaire (Lithovertisols palusmectiques = « smolnitza » des pays balkaniques),
• de terres artificielles précolombiennes d'Amazonie, enrichies en charbons de bois, les fameuses « terras pretas » (terres noires en portugais) ;
• ou, naturellement, de véritables « chernozems ».

Exemple : Pendant longtemps les formules "sols bruns" et "sols bruns forestiers" ont été utilisées pour désigner des sols d'Europe développés sous climats tempérés (Ramann, 1905 ; Kubiena 1953 ; Aubert & Duchaufour, 1956 ; CPCS 1967). Dès 1956, Duchaufour décrit le processus caractérisant ces sols, processus qu'il nomma un peu plus tard (1965) "brunification". Mais, des sols qui montraient sur le terrain des couleurs grises, blanches, ocres ou vertes étaient baptisés "sols bruns" ce qui n'était pas cohérent. C'est pourquoi le Référentiel pédologique de l’AFES, dès sa première version de 1992 a opté pour la formule "sols brunifiés" fondée sur une interprétation pédogénétique et non sur une couleur.

Référence aux couleurs dans les classifications contemporaines

Par fidélité à la tradition, un certain nombre de désignations basées sur la couleur ont été conservées dans certains systèmes, à l'identique ou modifiées.

À noter les deux bizarreries terminologiques de la Légende FAO 1975 combinant, sur le modèle du mot "chernozems", différentes racines avec le suffixe « zems » du russe « zemlya » = terre:

• « greyzems » de l'anglais « grey »
• «  phaeozems » du grec « phaios » = obscur

Le sort étrange du mot « brunizem » Construit comme un mot russe, ce néologisme a été inventé aux USA au début des années cinquante pour remplacer la formule antérieure « Prairie soils » (la Prairie étant la formation végétale de steppe d'Amérique du nord) qui risquait toujours d'être confondue avec la notion de prairie = herbage). Au même moment et dans le même but, Smith et Riecken (1951) proposaient le mot « brunigra » basé sur des racines latines mais qui n'eut guère de succès. Brunizem fut repris par Aubert (1963) et utilisé pour désigner un groupe de la Classification des sols CPCS (1967). Ce terme ne fut pas retenu par la Légende de la carte mondiale des sols de la FAO (1975) qui lui préféra le néologisme « phaeosols ». Cependant, brunizem est toujours utilisé en Argentine.

Sur quatorze "soil orders"de la classification australienne des sols (Isbell, 2002), sept sont subdivisés en "soil sub-orders" en fonction de la couleur dominante de la partie supérieure de l'horizon B2. Il y a cinq catégories de couleur : red, brown, yellow, grey et black.

Dans le Référentiel Pédologique 2008, le nom de quatre catégories du plus haut niveau se réfère encore à une notion de couleur, par fidélité à une terminologie antérieure devenue mondiale : brunisols, chernosols, grisols, phaeosols. En outre, « alocrisols » (de « ocre » couleur de l'horizon caractéristique Sal) est un néologisme purement français. S'y ajoutent une quinzaine de qualificatifs liés à la couleur (chacun recevant une définition, précise) (Référentiel pédologique 2008, p. 52).

Couleurs des sols et propriétés agronomiques

Qu'est ce qui colore les sols ?

Les couleurs sont des éléments essentiels à prendre en compte lors de la description des sols. Elles guident le pédologue pour distinguer les différents horizons avant de commencer la description systématique qui s'opère horizon par horizon. La couleur n'est pas un caractère trompeur : chaque modification est significative d'un changement dans les proportions d'un ou plusieurs constituants, ou bien d'un changement de leur état.

Pour les profanes, la couleur des sols français pourrait paraître presque toujours brune. En réalité, il y a beaucoup de nuances dans la gamme des "bruns" et il y a aussi beaucoup d'autres teintes qui, toutes, peuvent fournir des informations très utiles et immédiates.

Les trois principaux agents colorants des sols sont :

• le fer, par ses oxydes au sens large : colorations rouges, violacées, rouille ou brunes en milieux oxydants, bleuâtres ou verdâtres en milieu réducteur ;
• les matières organiques : colorations noires ou brunes ;
• et le calcaire : coloration blanche.

Un certain nombre de sols présentent cependant une couleur directement héritée de la roche dont ils sons issus : ils sont dits "lithochromes" (par ex. les sols issus de grès roses ou les sols verts issus de l'altération de grains de glauconie). Pour d'autres, au contraire, la couleur est due aux constituants qui se sont individualisés, accumulés ou concentrés au cours de la pédogenèse (complexe d'altération et matières organiques).

Dans tous les cas, la couleur garde son intérêt en tant qu'indicateur de la présence de tel ou tel constituant, mais elle ne peut pas toujours être interprétée en termes de fonctionnement actuel.

Deux autres constituants colorés peuvent être cités. D'une part le manganèse dont les divers oxydes, plus ou moins liés au fer, se concentrent dans les horizons de certains sols où se produisent des engorgements intenses mais temporaires. Se forment alors des nodules, des enduits, des revêtements, de couleur noire. D'autre part, la jarosite (sulfate basique de fer et de potassium) qui se forme par oxydation de la pyrite, notamment dans certains sols de marais saumâtre et "mangroves" assainis. Sa couleur est jaune pâle. Il en existe aussi dans certains sédiments littoraux (argiles félioculines de l'estuaire de la Gironde).

En l'absence de calcaire, les couleurs très claires (blanc, beige blanchi ou gris pâle) sont l'indice d'horizons peu humifères et très pauvres en fer (décoloration surtout nette à l'état sec). Dans ce cas, c'est la couleur des minéraux résiduels qui s'impose, principalement celle du quartz.

Remarque : la couleur de surface des sols est souvent différente de celle des horizons profonds Nous donnerons seulement deux exemples.

Comment naissent les rougettes.
Distribution des sols sur les versants en Brie laitière.
(d'après Roque, 2007)

1°) Les Luvisols Typiques issus de limons loessiques. Les horizons supérieurs appauvris en argile et en fer montrent des couleurs claires (beige, beige-gris) tandis que les horizons plus profonds d'accumulation illuviale sont de couleurs ocre assez vives. Quand l'horizon d'accumulation d'argile et de fer d'un luvisol vient à l'affleurement suite à une érosion partielle, le sol paraît en surface beaucoup plus "rouge" que là où les horizons limoneux superficiels n'ont pas été complètement érodés. D'où les appellations vernaculaires « rougettes », « rougeots » ou « rougeauts » (fig. 1).

2°) Les planosols issus de sables verts altérés (Champagne humide, Perche). Les horizons supérieurs appauvris sont de couleurs claires (gris-beige) tandis que les horizons argilo-sableux semi-profonds montrent la couleur vert-épinard de la glauconie.

Influence de la couleur de surface sur le réchauffement plus ou moins rapide des sols

Lorsque l'albédo est élevé en surface (teintes claires), le réchauffement du sol est plus lent que quand la teinte est plus vive (abondance du fer) et/ou plus foncée (abondance des matières organiques).

Est-il possible de relier couleur et propriétés agronomiques ?

Si l’on parle de façon générale (comme le faisait Olivier de Serres, et bien d'autres après lui), la couleur des terres n’a pas le plus souvent de signification agronomique, puisque la même couleur peut être due à des constituants différents et correspondre à des sols d'aspects et de propriétés diverses et inégales (voir ci-dessus, cas des "terres noires").

La question se pose plutôt à l’intérieur d’une région (petite ou grande) présentant un nombre limité de types de sols. Une couleur peut-elle être spécifique d’un type de sol bien défini et donc impliquer des propriétés agronomiques (aptitudes, contraintes, potentialités...) spécifiques ?

Le cas des "terres noires de Limagne a été étudié en détail par Bornand et al. (1984). Bien que rassemblés sous un seul vocable, il s'agit de sols très différents des points de vue morphologique et fonctionnel selon leur position géomorphologique et la composition de leur matériau parental (annexe 3).

À partir du moment où des études pédologiques approfondies sont réalisées, on s'aperçoit souvent qu’avec une même couleur et une granulométrie similaire des horizons de surface, les sols peuvent avoir des profondeurs très variables, donc des potentiels agronomiques ou sylvicoles différents.

On n’a donc pas de relation générale du type :

couleur ► propriétés agronomiques

C'est seulement dans un contexte local précis, par exemple à l'échelle de l'exploitation, que peut exister une relation du type :

couleur ► identification d'un type de sol ► propriétés agronomiques

...relation qui peut être utilisée par le conseiller voire l'agriculteur lui-même.

Observer les couleurs

L'appréciation objective des couleurs

L'appréciation des couleurs est une activité éminemment subjective, difficilement transmissible. En effet, « chaque individu a son propre référentiel de couleurs et les termes de rouge, ocre ou brun-foncé peuvent recouvrir des réalités assez différentes selon l'observateur sans parler des nuances que l'on peut vouloir préciser » (Escadafal et al. 1988).

De plus, un même observateur n'est pas certain d'utiliser les mêmes termes pour désigner les mêmes teintes d'un jour à l'autre ou d'une heure à l'autre (influence de l'éclairage, du soleil couchant, de l'environnement). C'est pourquoi, à l'initiative des Américains, les pédologues du monde entier utilisent désormais couramment la charte Munsell.

Créé à l'origine pour l'industrie des colorants, ce code universel traite de toutes les couleurs. Pour l'étude des sols, la société Munsell a préparé une édition spéciale qui contient des planches régulières de "rouges" (R), d'orangés (YR) et de jaunes (Y). La charte Munsell comprend même une page particulière pour les couleurs d'horizons réductiques ("chart for gley") : gris, gris verdâtre, vert clair et bleu clair – teintes 5GY – 5G – 5BG - 5B et 5G. (G = grey ; B = blue).

Radiométrie par télédétection

La couleur des sols (ou plutôt celle de leur surface) peut être étudiée par radiométrie dans le visible ou le proche infra-rouge, par télédétection. Cela consiste à interpréter les rayonnements enregistrés par des radiomètres aéroportés ou embarqués dans des satellites (NOAA, SPOT) pour différentes longueurs d'onde ("canaux"). Mais l'information récoltée intègre non seulement la "couleur" des sols (lorsqu’ils sont "nus") mais aussi d'autres caractères de surface, permanents ou plus fugaces : pierrosité, état d'humidité, rugosité et ombres portées, fentes de retrait, efflorescences, glaçage de battance, etc.

Références citées

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• Aubert G., Duchaufour P., 1956. Projet de classification des sols. 6^e Congrès international de la Science du Sol. Paris, vol. E, commission V, V.97, pp. 597-604.
• Aubert G., 1963. La classification des sols. La classification pédologique française. Cahiers ORSTOM, Pédologie, (3) : 1-7.
• Bornand M., Dejou J., Robert M., Roger L., 1984. Composition minéralogique de la phase argileuse des Terres noires de Limagne (Puy de Dôme). Le problème des liaisons argiles-matière organique. Agronomie, 4 (1) : 47-62.
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• Escadafal R., Girard M.C., Courault D., 1988. La couleur des sols : appréciation, mesure et relations avec les propriétés spectrales. Agronomie, 8 (2), 147-154.
• FAO-Unesco, 1975. Carte mondiale des sols. Vol. 1, Légende. Paris, 62 p.
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• Mortimer J,. 1701 (puis 1708, 1716, 1721...). The whole art of husbandry: or, the way of Managing and Improving of Land. Londres.
• Plaisance G., Cailleux A., 1958. Dictionnaire des sols. La Maison Rustique, Paris. 604 p.
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• Roque J., 2007. Carte pédologique de France à moyenne échelle. Feuille Meaux. Notice explicative. INRA Orléans, 196 p.
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