Le sol est la partie vivante de la géosphère. Il est à la fois le support et le produit du vivant, couche de la biosphère à l'interface entre la lithosphère et l'atmosphère.
Il résulte de la transformation de la couche superficielle de la roche-mère profonde, dégradée et enrichie en apports de matières organiques par les processus de pédogenèse. La couche arable, constituée en partie d'humus, est la partie du sol la plus riche en matière organique. On différencie le sol de la roche-mère en voie de désagrégation par la présence significative de vie. Le sol est aussi un des puits de carbone planétaires, mais semble actuellement perdre une partie de son carbone, de manière accélérée depuis au moins 20 ans. Il peut contenir et conserver des fossiles, des vestiges historiquesHervé Barrouquère « Nouvelles données sur le centre potier médiéval de Beylongue (Landes) » Archéologie des Pyrénées Occidentales et des Landes 2007;26:145-160.() 16 et les traces d'anciennes activités humaines (anthropisation, voir aussi anthrosol, archéologie) ou d'évènements climatiquesOlivier Moine, Denis-Didier Rousseau, Pierre Antoine & Christine Hatté « Mise en évidence d'évènements climatiques rapides par les faunes de mollusques terrestres des Lœss Weichseliens de Nussloch (Allemagne) » Quaternaire 1967;13(3-4):209-217.() 9. Ces éléments influent à leur tour sur la composition floristiqueAlain Froment & Martin Tanghe « Répercussion des formes anciennes d'agriculture sur les sols et la composition floristique » Bulletin de la Société Royale Botanique de Belgique 1967;100:335-352..
Le sol est vivant et constitué de nombreuses structures spatiales emboîtées (horizons, rhizosphère, macro- et microagrégats). Cette dimension fractale autorise la coexistence de très nombreux organismes de tailles très diverses et fait du sol le réservoir principal de biodiversité microbienne, fongique, animale et végétaleJean-François Ponge (2011) dossier Biodiversité animale du sol et gestion forestière 8. La biodiversité du sol est le fruit de l'action d'un ensemble de facteurs, naturels (par exemple pédogenèse) et anthropiques (occupation des sols, pratiques de gestion…) agissant sur de longues périodes.
Tous les sols qui prennent ou ont pris naissance à la surface de la lithosphère forment la pédosphère.
La science des sols est la pédologie.
Définitions des sols Il existe plusieurs définitions du sol. Les définitions des sols sont liées à leurs utilisations.
La science des sols
La science qui étudie les sols, leur formation, leur constitution et leur évolution, est la pédologie. Plus généralement, aujourd'hui, on parle de science du sol, englobant ainsi toutes les disciplines (biologie, chimie, physique) qui s'intéressent pro parte au sol.
De nombreux processus, autrefois considérés comme purement physico-chimiques, sont aujourd'hui attribués à l'activité des êtres vivants, comme l'altération des minéraux Stéphane Urozemail, Christophe Calvaruso, Marie-Pierre Turpault & Pascale Frey-Klett « Mineral weathering by bacteria: ecology, actors and mechanisms » Trends in Microbiology 2009;17(8):378-387.() 10 ou la mobilisation du fer par les sidérophores bactériens.
Le sol des géologues
vignette|Nuancier de Munsell.
La couleur des sols est déterminée par référence à un code international de couleur, la charte Munsell.. Les teintes plus ou moins claires ou sombres, plus ou moins jaunes ou rouges dépendent de trois composants principaux : des calcaires (clairs), des composés organiques (sombres, carbone résiduel des plantes) et de la quantité de fer (sous forme d'oxydes et d'hydroxydes qui constituent les ocres de couleur jaune, rouille, brun rougeâtre à brun foncé)..
Le sol des écologues
vignette|Le sol recèle une faune riche. Pour l'écologue, le sol est un habitat et un élément de l'écosystème qui est le produit et la source d'un grand nombre de processus et interactions chimiques, biochimiques et biologiques. On a d'ailleurs de plus en plus tendance à considérer le sol comme un écosystème à part entière, et non plus comme une composante d'un écosystème dont la base serait la végétation Jean-François Ponge « The soil as an ecosystem » Biology and Fertility of Soils 2015;51(6):645-648.() 4.
Le sol recèle un trésor vivant qui représente 50 % de la biodiversité spécifique sur la terre. En région tempérée, chaque mètre carré (sur de profondeur) abrite en moyenne animales (dont un millier d'espèces d'invertébrés constitués de près de 50 % d'acariens) comprenant, en les distinguant par leur taille, la microfaune, la mésofaune et la macrofaune.. Une cuillère à café de sol, soit environ un gramme, héberge en moyenne 100 arthropodes, à , des millions de protozoaires et près d'un milliard de cellules bactériennes, issues de plus de 1 million d'espèces. Cette même cuillère contient de mycélium de champignons correspondant à , issus de plusieurs milliers d'espèces fongiques saprophages.Les forêts ont une densité d’environ 500 arbres par hectare. Les forêts tropicales humides présentent une large variété floristique associée à une abondance de grands arbres ( en moyenne par hectare, jusqu'à 500 parfois), mais bien moindre que la variété microbienne. Les forêts tempérées n'hébergent qu'une dizaine à une quinzaine d'espèces d'arbres par hectare. Cf ..
Le microbiome du sol est loin d'avoir été inventorié. En moyenne, un tiers de la biomasse des plantes est sous terre sous forme de racines mycorhizées. Au total, un sol de champ abrite une dizaine de tonnes de biomasse souterraine vivante par hectare (l'équivalent d'un petit troupeau de vaches), qui se répartissent en trois à six tonnes de racines mycorhizées, 3,5 tonnes de champignons, 1,5 tonne de bactéries et 1,5 tonne d'animaux.. Au bilan, la matière organique des sols représente entre 50 et 75 % de la biomasse vivante des écosystèmes terrestres, et entre 60 et 90 % de leur biomasse totale (vivante ou morte)..
Le sol des pédologues vignette|Exemple de profil de sol : B latérite, régolithe; C saprolite, régolithe moins météorisé puis croûte terrestre ou roche-mère vignette|Différentes étapes de la formation d'un sol (pédogénèse) : de la météorisation de la roche mère à l'évolution de l'enrichissement en humus et de la pédofaune. Les pédologues estiment que la couche arable ne constitue que la partie superficielle du sol. Le pédologue et agronome Albert Demolon a défini le sol comme étant « la formation naturelle de surface, à structure meuble et d'épaisseur variable, résultant de la transformation de la roche mère sous-jacente sous l'influence de divers processus, physiques, chimiques et biologiques, au contact de l'atmosphère et des êtres vivants ».
Le sol des agronomes
vignette|Le sol est le support des cultures mais aussi pour partie leur produit, tout particulièrement l'humus dont la perte fragilise le sol. Les agronomes nomment parfois « sol » la couche arable (pellicule superficielle) homogénéisée par le travail du sol et notamment le labour (horizons O et A). On considère qu'un bon sol agricole présente une couche arable constituée de 25 % d’eau, 25 % d’air, 45 % de matière minérale et de 5 % de matière organique. Le tassement et une semelle de labour peuvent induire une perte de rendement de 10 à 30 %, pouvant aller jusqu'à 50 % 32. Le travail de l'agronome à la parcelle se base généralement sur une étude pédologique, l'analyse de sol et le profil cultural (profil de sol concernant les horizons colonisés par les racines : horizons O, A et B) ; l'effet des outils de travail et le régime hydrique y sont particulièrement pris en compte.
Le sol de l'aménagement du territoire L'aménagement du territoire distingue des catégories d'occupation du sol, avec les , les, les et les .
Une base de données contenant des données géographiques d'occupation du sol existe, au niveau de l'Union européenne : il s'agit de Corine Land Cover. Des données plus précises sont recueillies par le GMES ; la base de données les contenant est .
Le sol du génie civil Pour un ingénieur civil, le sol est un support sur lequel sont construites les routes et sont fondés les bâtiments.
Pour un ingénieur d'assainissement, le sol est un récipient d'égouts domestiques et municipaux.
Pour l'hydrologiste ou l'hydrogéologue, le sol est un manteau vivant et végétalisé permettant le cycle de l'eau.
Statut juridique Le statut du sol a beaucoup varié selon les époques et les lieux, mais le sol était autrefois plutôt un bien commun ou la propriété de rois ou de seigneurs, ou encore de religieux.
Depuis quelques siècles, de manière générale le sol et le foncier ont été de plus en plus privatisés.
Les sols, des biens communs Après l'échec en 2014 du projet de « directive-cadre pour la protection des sols » proposé en 2006 par la Commission européenne, certains auteurs se demandent si la valeur des sols en termes de services écosystémiques et puits de carbone, notamment, ne devrait pas justifier qu'ils soient à nouveau considérés comme un bien commun et gérés comme telsPierre Donadieu, Élisabeth Rémy & Michel-Claude Girard « Les sols peuvent-ils devenir des biens communs ? » Natures Sciences Sociétés 2016;24(3):261-269.() 9.
Description des sols Constituants des sols vignette|Classiquement, les pédologues distinguent trois phases dans un sol : la phase solide (constituants organiques et minéraux), liquide (eau du sol, solution du sol) et gazeuse (atmosphère du sol).
Fraction solide
Le sol est constitué d'une fraction solide (composée de matières minérales et de matières organiques, cette fraction est caractérisée par sa nature et sa texture) et d'une fraction fluide (fraction liquide ou solution du sol contenant les éléments minéraux sous forme d'ions ou de molécules d'eau, et fraction gazeuse) qui jouent un rôle primordial au niveau de l'agrégation des constituants du sol, de la stabilité de la structure du sol et des propriétés physiques qui en découlent (porosité, aération…).
La composition idéale de la couche arable d'un sol agricole comporte en volume : 25 % d'air, 25 % d'eau, et 50 % de solides (45 % d'éléments minéraux , et 5 % de matière organique)Les agronomes parlent de matière organique fonctionnelle pour désigner l'humus stable, c'est-à-dire la fraction colloïdale de la matière organique obtenue par humification et liée aux argiles. Cf ..
La phase solide (constituée à de plus de 95 % par la fraction minérale) occupe 40 % (sol très fragmenté) à 70 % (sol très compacté) du volume du sol, le reste correspondant à la phase fluide (liquide et gazeuse). Les proportions des phases gazeuse et liquide dépendent de l'hydratation du sol. La fraction minérale solide représente 93 à 95 % du poids total du sol.
Fraction minérale La fraction minérale représente l'ensemble des produits de l'altération physique puis chimique de la roche mère.
On peut les classer par diamètres décroissants (granulométrie) : les graviers et cailloux (> ) ; les sables (-) ; les limons (-) ; l'argile granulométrique (< ).
Tous ces éléments constituent le « squelette » du sol.
La fraction minérale est composée d'une fraction grossière et d'une fraction fine : fraction grossière, les particules ont un diamètre supérieur à deux micromètres : les graviers et cailloux, les sables, les limons. Cette fraction est sans intérêt immédiat pour les plantes, mais est primordiale pour garder l'eau en réserve dans le sol (macroporosité). Il s'agit du squelette du sol, qui finira par se transformer en fraction fine par altération ; fraction fine : les particules sont inférieures à . Cette fraction est biologiquement et chimiquement active. Elle est composée de colloïdes minéraux.