Salinisation des sols

Le sel a souvent mauvaise presse. Si tu en manges trop, tu risques de développer des problèmes de santé. Pourtant, tu pourrais acheter une boisson électrolytique pour reconstituer les sels de ton corps après une séance d'entraînement intense parce que ton cerveau a besoin d'électrolytes comme le sodium, le magnésium et le potassium contenus dans les sels. Sans suffisamment de sel, les neurones de ton cerveau ne peuvent pas transmettre d'informations. C'est un équilibre délicat entre juste assez et trop de sel, et ce n'est pas différent dans l'environnement du sol !

Les sols ont besoin de sels pour leur structure et leur utilisation par les plantes et les microbes. Cependant, en raison de causes naturelles et humaines, les sels peuvent s'accumuler en excès. La salinisation du sol peut être préjudiciable à l'écosystème du sol lorsque les sels deviennent trop concentrés dans la couche arable^.1 Lis ce qui suit pour en savoir plus sur les causes de la salinisation du sol et sur la façon dont les humains adaptent l'agriculture pour résoudre ce problème.

Définition de la salinisation des sols

Tous les sols contiennent des sels, mais une concentration excessive de sels peut perturber les équilibres ioniques dans le sol et avoir des effets négatifs en cascade sur l'absorption des nutriments par les plantes et la structure du sol.

Tu connais sans doute la formule chimique du sel de table, ou NaCl (chlorure de sodium). Ce sel et tous les autres sels sont des molécules formées par une liaison ionique entre un ion chargé positivement et un ion chargé négativement. La plupart des sels se dissolvent facilement dans l'eau grâce à leurs liaisons ioniques.

Lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, les ions NaCl se divisent pour se mobiliser sous forme de ^Na+ et de ^Cl-. Les plantes peuvent alors absorber l'atome de chlore libéré, qui est un micronutriment essentiel à leur croissance. La salinisation du sol se produit lorsque les sels et l'eau sont en déséquilibre, ce qui a pour effet de bloquer les nutriments contenus dans les sels et de les rendre indisponibles pour les plantes.

Fig. 1 - Le désert de Maranjab en Iran présente des signes de salinisation du sol. L'eau s'accumule à la surface et laisse derrière elle des anneaux de sel lorsqu'elle s'évapore.

Principales causes de la salinisation des sols

Les sels étant solubles dans l'eau, ils peuvent pénétrer dans le sol par les eaux souterraines, les inondations ou l'irrigation.² Les sels peuvent s'accumuler dans le sol pour diverses raisons, toutes liées à une perturbation de la dynamique de l'eau et des sels solubles dans l'eau.

Causes naturelles de la salinisation des sols

La salinisation des sols est plus fréquente dans les climats arides et semi-arides, ainsi que dans les zones côtières.

Le climat

Les températures élevées et les faibles précipitations créent des conditions dans lesquelles l'évaporation et la transpiration dépassent les précipitations. Par capillarité, l'eau contenant des sels dans les profondeurs du sol est attirée vers la couche arable sèche. Lorsque cette eau s'évapore du sol, les sels autrefois dissous sont laissés sur place sous leur forme non dissoute. En l'absence d'eau pour dissoudre les sels ou les emporter par lessivage, ils commencent à s'accumuler dans la couche arable.

La topographie

La topographie peut contribuer à la salinisation du sol par son influence sur l'accumulation d'eau. Les zones de basse altitude telles que les plaines inondables des rivières sont susceptibles d'être inondées. Ce type de topographie favorise l'accumulation temporaire d'eau pendant les inondations, et lorsque l'eau se dissipe, les sels restent dans le sol. De même, les pentes douces qui créent des bassins d'eau peu profonds accumulent les sels au fur et à mesure que l'eau s'évapore.

Proximité de l'eau salée

Les zones côtières sont très sujettes à la salinisation des sols en raison des inondations. Les inondations d'eau salée ou saumâtre peuvent déposer de fortes concentrations de sel dans les sols côtiers, ce qui les rend difficilement utilisables en agriculture.

Fig. 2 - Types de sels présents dans l'eau de mer, tous importants pour l'écosystème du sol lorsqu'ils sont fournis à des concentrations gérables.

Causes humaines de la salinisation des sols

L'homme modifie depuis longtemps les paysages pour l'agriculture ou d'autres utilisations des terres. Ces changements peuvent souvent avoir un impact sur les concentrations de sel à un rythme beaucoup plus rapide que les causes naturelles.

Changement de la couverture végétale

Lorsqu'une zone de végétation est défrichée pour être remplacée par un autre type de couverture végétale, comme un champ pour l'agriculture ou un terrain de golf, l'équilibre hydrologique de la zone est perturbé. L'excès d'eau commence à s'accumulerlorsque les racines des plantes autrefois responsables de l'absorption de cette eau sont enlevées . Lorsque le niveau de la nappe phréatique augmente, les sels enfouis en profondeur dans le sol et les matériaux parentaux remontent à la surface. Sans un drainage adéquat, les sels restent et s'accumulent dans la couche arable.

L'agriculture

Les pratiques agricoles telles que l'irrigation et l'application d'engrais synthétiques provoquent la salinisation du sol. Au fil du temps, la salinisation du sol peut avoir des effets néfastes sur les plantes et les propriétés structurelles du sol, ce qui perturbe l'agriculture et contribue aux pénuries alimentaires. Le sol étant une ressource naturelle limitée, une grande partie de la recherche agricole s'intéresse à la prévention et à la restauration des sols salinisés.

Salinisation des sols et agriculture

Selon les estimations de plusieurs études, plus de 20 % de toutes les terres arables sont affectées par la salinisation des sols^.1

Les effets de l'agriculture sur la salinisation des sols

L'agriculture et l'irrigation sont les principales causes de la salinisation des sols dans le monde.

L'irrigation

L'irrigation est le principal moyen par lequel les pratiques agricoles provoquent la salinisation des sols. Tout comme l'élimination de la végétation, l'irrigation peut faire monter le niveau des nappes phréatiques au-dessus du niveau naturel, ce qui fait remonter les sels autrefois enfouis dans la couche arable. L'élévation du niveau de l'eau empêche également l'élimination des sels par le lessivage des eaux de drainage.

Fig. 3 - Champ inondé où les sels s'accumulent dans la couche arable à mesure que l'eau irriguée s'évapore.

De plus, l'eau de pluie contient généralement de faibles quantités de sels dissous, mais l'eau irriguée peut contenir des concentrations de sels beaucoup plus élevées. Sans système de drainage en place, un champ irrigué souffrira de l'accumulation de ces sels au fur et à mesure que l'eau s'évaporera.

Engrais synthétiques

L'agriculture peut également contribuer à la salinisation des sols par l'utilisation d'engrais. Les engrais synthétiques sont appliqués sous forme de minéraux végétaux retenus par des sels. L'eau dissout ensuite les sels, libérant ainsi les minéraux pour l'usage des plantes. Cependant, ces engrais sont souvent appliqués en excès, ce qui entraîne divers effets de pollution et de dégradation des sols.

Compactage du sol

Le sol peut être compacté par l'équipement agricole ou les animaux qui paissent. Lorsque les particules du sol sont trop compactées, l'eau ne peut pas s'infiltrer et s'accumule à la surface. Lorsque cette eau s'évapore, le sel reste à la surface du sol.

Effets de la salinité du sol sur l'agriculture

La salinisation du sol a des effets négatifs sur la santé des plantes et la structure du sol, et peut entraîner de nombreux problèmes socio-économiques concomitants.

Santé des plantes

Les plantes qui poussent dans des sols à forte concentration de sels peuvent souffrir de toxicité due au sodium, au chlorure et au bore. Ceux-ci peuvent servir de nutriments essentiels lorsqu'ils sont fournis en quantités correctes, mais un excès peut "brûler" les racines des plantes et faire brunir l'extrémité des feuilles.

Lorsque les racines des plantes absorbent l'eau par osmose, les sels dissous pénètrent dans la plante. Lorsqu'il y a une forte concentration de sel dans le sol, le potentiel osmotique des racines des plantes est réduit. Dans ce cas, le sol a un potentiel osmotique plus élevé que la racine de la plante car les molécules d'eau sont attirées par le sel du sol. L'eau est alors attirée dans le sol et indisponible pour la plante, ce qui provoque la déshydratation et la perte des récoltes.

Dégradation du sol

La salinisation du sol contribue à sa dégradation en rendant certains agrégats du sol plus susceptibles de se désagréger, en particulier ceux qui ont une forte teneur en argile^.3 Lorsqu'elles ne sont pas retenues dans des agrégats stables à l'eau, les particules du sol et les nutriments sont plus susceptibles d'être perdus par l'érosion.

Ce processus de désagrégation des agrégats diminue également la porosité du sol, laissant moins d'espace poreux à l'eau pour s'infiltrer et évacuer les sels. Des mares d'eau peuvent alors se former à la surface, obligeant les microbes du sol à lutter contre des conditions anaérobies et stressant davantage les racines des plantes.

Impacts socio-économiques

Les impacts socio-économiques de la salinisation des sols sont surtout ressentis par les agriculteurs de subsistance, qui dépendent directement de leurs cultures pour se nourrir. Cependant, la salinisation des sols peut avoir des répercussions étendues, voire mondiales, en particulier dans les régions arides et côtières.

La perte de récoltes due à la salinisation des sols est une préoccupation pour de nombreux pays, car elle peut perturber les chaînes d'approvisionnement et faire baisser le PIB d'un pays. De plus, les mesures visant à prévenir ou à inverser la salinisation des sols peuvent être coûteuses. De nombreux projets de développement agricole visent à mettre en place des systèmes de drainage de l'eau pour évacuer les sels, mais ils nécessitent souvent beaucoup de fonds et de main-d'œuvre.

Exemples de salinisation des sols

La salinisation des sols est un problème urgent dans l'agriculture mondiale. Les solutions pour empêcher l'accumulation excessive de sels sont différentes pour chaque paysage unique. Voyons quelques exemples de salinisation des sols :

Le delta du Nil

Le delta du Nil est le berceau de l'agriculture égyptienne depuis des milliers d'années. Chaque année, le Nil se gonfle des pluies d'été, qui inondent et irriguent les champs avoisinants.

Fig. 4 - Le Nil et les terres agricoles qui l'entourent sont irrigués par le fleuve et les eaux souterraines pendant les périodes sèches.

Au cours des siècles passés, ces eaux de crue ont joué un rôle crucial dans l'élimination des sels accumulés dans les riches sols agricoles qui entourent le fleuve. Cependant, l'Égypte est aujourd'hui confrontée à des problèmes de salinisation des sols en raison des barrages fluviaux qui ont augmenté le niveau des nappes phréatiques locales. Lorsque le fleuve est en crue en été, l'eau de crue ne peut pas s'écouler vers le bas et ne peut pas évacuer les sels en excès. Aujourd'hui, plus de 40 % des terres du delta du Nil souffrent de salinisation des sols en raison d'un drainage inadéquat.

Le sud-ouest des États-Unis

Les États du Sud-Ouest ont adapté leurs pratiques agricoles aux températures élevées du désert et aux faibles précipitations annuelles grâce à l'irrigation. La salinisation des sols se produit naturellement dans les climats arides, mais l'irrigation augmente la vitesse à laquelle les sels peuvent s'accumuler dans la couche arable. De nombreux agriculteurs des États du sud-ouest ont mis en place des systèmes de drainage pour aider à évacuer une partie de ces sels. Les cultures sont également adaptées pour devenir plus tolérantes aux sols salinisés.

En sélectionnant de nouvelles variétés de cultures importantes pour la région, on découvre des variétés tolérantes au sel. Les microbes qui ont des relations symbiotiques avec les racines des plantes et qui influencent l'absorption du sel font également l'objet d'études. En outre, des cultures génétiquement modifiées sont développées en supprimant ou en ajoutant certains gènes qui contrôlent l'absorption des sels dans la zone des racines.

Grâce aux recherches en cours, il y aura probablement de nouvelles façons pour l'homme d'adapter l'agriculture au problème pressant de la salinisation des sols.