Creuser partout au Canada

10 Sols des Prairies

Dan Pennock

OBJECTIFS D’APPRENTISSAGE

À la fin de ce chapitre, les étudiant.e.s seront capables de :

  1. Décrire les facteurs responsables de la distribution des sols dans les provinces des Prairies.
  2. Identifier les horizons pédologiques diagnostiques associés aux Ordres et grands groupes de sols (selon le Système Canadien de Classification des Sols) des provinces des Prairies.
  3. Faire le lien entre les principales utilisations des terres de la région et les propriétés des sols.

INTRODUCTION

Les sols des trois provinces des Prairies ont connu la plus grande conversion en terres agricoles de toutes les régions du Canada. Dans la partie la plus méridionale de cette région, plus de 80 % des terres sont agricoles (Prairie Farm Rehabilitation Administration, 2000). Dans toute cette région, le type spécifique d’agriculture est étroitement lié aux potentialités du sol et, par conséquent, le mode d’utilisation des terres agricoles est largement déterminé par les sols eux-mêmes. Bien que nous nous référions généralement aux provinces des Prairies, il est important de reconnaître que les vraies prairies n’occupent généralement que la partie méridionale de ces provinces.

FACTEURS CONTRÔLANT LA DISTRIBUTION DES SOLS DANS LES PROVINCES
DES PRAIRIE
S

Le patron régional de distribution des sols (Figure 10.1) est déterminé par la géologie du substratum rocheux et l’effet de la Cordillère occidentale sur le climat régional. Ces deux facteurs déterminent en grande partie la nature des sols et de la végétation dans la région.

 

Figure 10.1. Carte des Grands Groupes de sols (selon le Système Canadien de Classification des Sols) des provinces des Prairies. Carte reproduite avec l’aimable autorisation d’AAC et basée sur la carte des pédo-paysages du Canada au 1:1 000 000 Soil Landscapes of Canada map. Map courtesy of Darrel Cerkowniak, Agriculture and Agri-Food Canada. © Darrel Cerkowniak, Agriculture and Agri-Food Canada, is licensed under a CC BY (Attribution) license.

Les provinces des Prairies reposent sur environ ⅓ de roches ignées et métamorphiques du Bouclier Canadien et ⅔ de roches sédimentaires (Figure 10.2). Le Bouclier Canadien est sous-jacent à la partie est et nord-est de la région et les roches sédimentaires recouvrent le reste. Comme cela a été discuté dans les chapitres 2 et 8, les sédiments glaciaires qui forment les matériaux parentaux des sols reflètent étroitement la nature du substrat rocheux sous-jacent; les roches ignées produisent des matériaux parentaux acides, sableux et graveleux et les roches sédimentaires produisent des matériaux parentaux neutres, alcalins et limoneux.

 

Figure 10.2. Carte de la géologie du substratum rocheux des provinces des Prairies. Les roches du Bouclier Canadien sont ignées et métamorphiques. Les roches sédimentaires sont classées des plus anciennes (Ordovicien) aux plus jeunes (Tertiaire). Carte de Michalyna et al., 1978; sous licence Open Government Licence – Canada.

Les matériaux parentaux produits par les roches sédimentaires sont un mélange de graviers et de sables, de limons et d’argiles. Les recherches sur les tills dans cette région ont montré que des fragments de roches de plus de 1 mm de diamètre proviennent des roches précambriennes du Bouclier Canadien au nord-est de la zone de roches sédimentaires, alors que les fractions de sables, de limons et d’argiles reflètent normalement les formations géologiques voisines (St. Arnaud, 1976). Les tills contiennent également des carbonates et des sels solubles de magnésium et de sodium. La teneur en carbonate des tills est la plus élevée (> 40 % d’équivalent carbonate de calcium) dans la région d’Interlake au Manitoba, où l’on trouve en surface des calcaires paléozoïques. La teneur en carbonate des tills diminue à environ 6-10 % dans la majeure partie du sud de l’Alberta et à 1-6 % dans le centre de l’Alberta (St. Arnaud, 1976). La teneur en carbonate s’élève à 10-16 % dans les régions de la Cordillère de l’Alberta où se trouvent des dépôts de sédiments glaciaires de la Cordillère elle-même.

La limite nord de la région Chernozémique continue se trouve au nord d’Edmonton en Alberta, puis s’étend vers le sud-est jusqu’au nord de Winnipeg (Figure 10.1). Cette délimitation orientée nord-ouest/sud-est reflète en partie l’influence de la Cordillère occidentale sur le passage des masses d’air humide et tempéré en provenance de la côte de la Colombie-Britannique vers l’intérieur ouest (discuté dans Pennock et al. 2011). Les masses d’air sont déviées vers le nord par les hautes chaînes de montagnes du sud de l’Alberta et traversent la Cordillère via les terres de plus basses altitudes de la région de Peace River en Colombie-Britannique, et autour de Grand Prairie en Alberta. Les masses d’air se dirigent ensuite vers le sud-est à travers le reste de la région des Prairies. Les climats plus tempérés de la région de Peace River, qui se produisent en raison de ce mouvement des masses d’air, permettent un développement agricole étendu dans toute la région et même le développement d’une poche de sols Chernozémiques autour de Grand Prairie (Figure 10.1).

PRINCIPAUX SOLS DES PROVINCES DES PRAIRIES

À l’échelle la plus large, la région des roches sédimentaires a de multiples zones de sols qui rayonnent du sud-ouest de la Saskatchewan et du sud-est de l’Alberta (Figure 10.1). L’ordre des sols dominant dans la partie sud de cette région est l’ordre Chernozémique, lesquels se sont formés dans les prairies de la région avant la colonisation européenne. Dans la plus grande partie de la région, les sols Chernozémiques sont délimités par des sols de l’Ordre Luvisolique, qui sont associés à la forêt mixte de feuillus et de conifères caractéristiques de la partie nord de cette région.

Les sols Brunisoliques constituent l’Ordre Pédologique dominant sur le Bouclier Canadien et se composent de sols forestiers acides qui se développent sur les matériaux d’origine sableux et graveleux caractéristiques de cette région. Dans le centre-nord du Manitoba, une vaste zone de limons et d’argiles s’est formée à la suite des dépôts glacio-lacustres (Figure 10.3) sur lesquels des sols Luvisoliques se sont développés.

Plus près de la baie d’Hudson, le rebond isostatique de la surface terrestre à la fin de la période de glaciation a créé une région mal drainée de crêtes de plage presque horizontales et d’anciens rivages aux sols saturés. Les températures froides et la saturation permanente en eau ont conduit au développement d’épaisses couches de tourbe et à la formation de couches en permanence gelées à l’intérieur des tourbes. Ces sols sont classés comme Cryosols Organiques dans le CSSC (Figure 10.1).

Figure 10.3. Principaux matériaux d’origine des sols trouvés dans les provinces des Prairies. Carte reproduite avec l’aimable autorisation d’AAC et basée sur la carte des pédo-paysages du Canada au 1:1 000 000 Soil Landscapes of Canada map. © Darrel Cerkowniak, Agriculture and Agri-Food Canada, is licensed under a CC BY (Attribution) license.

Le maillage complexe des sols dans le nord et le nord-est de l’Alberta (Figure 10.1) contraste avec le patron de distribution des sols global de la région. Dans cette région, il y a plusieurs hautes terres importantes (comme les monts Caribou) qui sont des plateaux d’altitude occupés par des Luvisols Gris et des Cryosols Organiques. Les hautes terres sont séparées par de larges vallées occupées par les rivières Athabasca, Hay et Peace. Les vallées relativement plates présentent un mélange complexe de sols Brunisoliques sablonneux, Luvisoliques limoneux et de Fibrisols Organiques. La vaste zone d’extraction des sables bitumineux près de Fort McMurray dévaste ces paysages pédologiques et la réhabilitation des paysages (et l’assainissement des déblais provenant des opérations des sables bitumineux) est une activité majeure pour les pédologues de cette région.

Enfin, la région de la Cordillère à la frontière entre l’Alberta et la Colombie-Britannique présente un mélange complexe de sols forestiers et de parois rocheuses exposées. La carte régionale (Figure 10.1) montre des zones d’affleurement rocheux et des sols Brunisoliques Dystriques et Eutriques, mais également des zones de sols Luvisoliques Gris ainsi que des sols Cryosoliques de toundra alpine à des altitudes plus élevées.

SOLS DES PRAIRIES ET DES PARCS

Le schéma zonal des Grands Groupes de l’Ordre Chernozémique reflète les différents types de prairies qui occupaient autrefois la région (et les climats régionaux responsables de la zonation des graminées) (Fuller, 2010 ; Pennock et al. 2011). Ces graminées étaient responsables des apports de carbone organique dans le sol et la couleur des horizons Ah diagnostiques reflète des différences d’apports de carbone organique provenant des diverses communautés de graminées. Les Grands Groupes de l’Ordre Chernozémique sont basés sur les différences de couleur des horizons A.

Le principal facteur climatique qui varie dans la région est le déficit hydrique annuel moyen (Pennock et al. 2011, Tableau 2). Les parties les plus sèches de la région ont des déficits hydriques annuels d’environ 200 mm et les graminées indigènes de cette région étaient des graminées basses avec des biomasses aérienne et souterraine limitées. De faibles apports en carbone organique conduisent au développement de sols du Grand Groupe Chernozémique Brun (Figure 10.4). Le déficit hydrique diminue à l’ouest et au nord de cette région sèche, et des apports plus importants de carbone organique conduisent à la formation de sols Chernozémiques Brun-Foncé et de sols Chernozémiques noirs. Les niveaux de carbone organique les plus élevés se trouvent dans le sud du Manitoba, où le déficit hydrique annuel n’est que d’environ 70 mm.

Figure 10.4.  Principaux Grands Groupes de sols Chernozémiques et Luvisoliques trouvés dans les provinces des Prairies. Les sols de l’Ordre Chernozémique ont des horizons A (Ah) enrichis en matière organique recouvrant des horizons Bm décalcifiés et légèrement rougis. L’horizon C supérieur contient du carbonate de calcium secondaire concentré (Cca) recouvrant du matériel parental (Ck) en grande partie inaltéré avec des teneurs en carbonate de calcium plus faibles. Le Chernozem Gris-Foncé représente une transition vers les sols Luvisoliques Gris et possède un horizon A montrant à la fois une accumulation de matière organique et un blanchissement (horizon Ahe). Les Luvisols Gris forestiers ont une couche de litière de feuilles (LFH) au-dessus des horizons de sol minéral. L’horizon Ae blanchi le plus élevé recouvre un horizon B avec des niveaux d’argile plus élevés que l’horizon Ae (horizon Bt). © “Brown, Dark Brown, Dark Gray Chernozem: Saskatchewan Center of Soil Research; Black Chernozem: Roly St. Arnaud (Saskatchewan Center of Soil Research); Dark Gray Luvisol: Kent Watson (Saskatchewan Center of Soil Research)” is licensed under a CC BY (Attribution) license.

À l’intérieur de ces vastes zones pédologiques, il existe de nombreuses poches d’autres classes de sols dans les anciennes zones de prairies (Figure 10.1). Pendant la fonte des calottes glaciaires, des limons et des argiles glacio-lacustres se sont déposés dans de vastes lacs glaciaires dans toute la région; on trouve de vastes zones de dépôt dans le centre-ouest de la Saskatchewan, le sud du Manitoba et le centre-nord du Manitoba (Figure 10.3). Dans l’ancienne région de prairies, les sols très argileux de l’Ordre Vertisolique se forment sur ces dépôts glacio-lacustres (Anderson 2010a ; Brierly et al. 2011). Les Grands Groupes de l’Ordre Vertisolique (Figure 10.5) reflètent des différences dans les apports de carbone organique discutés plus haut pour les Chernozems : les Vertisols dans le sud de la Saskatchewan sont classifiés dans le Grand Groupe des Vertisols alors que les apports plus importants de matière organique dans la région située au sud de Winnipeg donnent naissance à des Vertisols Humiques (Figure 10.1).

Figure 10.5.  Grands Groupes de l’Ordre Vertisolique. Le brassage du sol par rétractation et gonflement des argiles empêche la formation d’horizons visuellement distincts. Les horizons mixtes se voient attribuer un suffixe « v », et dans les horizons inférieurs, des surfaces polies (faces lisses, auxquelles est attribué un suffixe « ss ») se forment à la surface des fractures du sol. Les Grands Groupes Humiques ont des apports de matière organique plus élevés et un horizon Ah plus distinct que le Grand Groupe Vertisolique. © “Vertisol: Roly St. Arnaud (Saskatchewan Center of Soil Research); Humic Vertsol: Darwin Anderson (Saskatchewan Center of Soil Research)”. Sous licence CC BY (Attribution).

La distribution des sols Solonetziques est en grande partie contrôlée par la présence d’une roche mère riche en sodium à quelques mètres de la surface du sol plutôt que par un type particulier de sédiments glaciaires (Anderson 2010b; Miller et Brierley 2011). En Alberta et en Saskatchewan, les schistes marins de la formation Bearpaw d’âge crétacé sont le principal type de substrat rocheux associé aux sols Solonetziques. Le mouvement de l’eau du sol et des eaux souterraines fait circuler le sodium à travers le profil du sol, ce qui peut entraîner un mouvement vertical de l’argile du sol de l’horizon superficiel Ah vers l’horizon B et la formation d’un horizon Ae éluvial blanchi au-dessus de l’horizon B textural. L’horizon B recouvre un horizon C salin et riche en carbonates (Csk).

L’appartenance à l’un des grands groupes de l’Ordre Solonetzique dépend du degré de développement de l’horizon Ae et de l’horizon AB, qui se forme par altération de l’horizon B supérieur. Dans le grand groupe des Solonetz Alcalins, l’Ae est très mince ou absent, et l’horizon B est riche en sodium (Bn) mais souvent avec un niveau d’argile égal ou inférieur à celui du Ah (Figure 10.6). Le grand groupe Solonetz Solodisé possède un Ae supérieur ou égal à 2 cm d’épaisseur et un horizon Bnt ou Bn intact avec une structure colonnaire bien développée. Dans le grand groupe Solod, le sommet du Bnt s’est désintégré par altération et cette couche altérée forme un horizon AB de transition entre les horizons Ae et Bnt. Le grand groupe des Solonetz Solodisés est le plus commun dans le paysage (Figure 10.1).

Figure 10.6. Grands groupes de l’Ordre Solonetzique. Les grands groupes de l’Ordre Solonetzique reflètent la désintégration progressive de la partie supérieure de l’horizon Bnt (un horizon enrichi à la fois en sodium et en argile) pour former un horizon AB de transition. L’horizon AB commence à se former dans le grand groupe des Solonetz Solodisés et atteint son épaisseur maximale dans le grand groupe des Solods. © “Solonetz: Darwin Anderson (Saskatchewan Center of Soil Research); Solonetz Solodisé: Roly St. Arnaud (Saskatchewan Center of Soil Research); Solod: Saskatchewan Center of Soil Research”. Sous licence CC BY (Attribution).

De petites zones dominées par des sols Régosoliques (VandenBygaart 2011) se trouvent également dans toute la région. Les sols Régosoliques sont associés à des surfaces terrestres instables (telles que les plaines inondables des rivières ou les dunes de sable) où le développement du sol est limité au développement d’un horizon Ah recouvrant directement l’horizon C ou avec un horizon Bm mince (< 5 cm) entre les horizons A et C (Figure 10.7). Les régions dominées par les Régosols dans les provinces des Prairies sont associées à des dépôts fluviaux ou fluvio-glaciaires sablonneux le long des vallées fluviales ou à des zones de dunes de sable actives ou récemment stabilisées comme les Grandes collines de Sable (Great Sand Hills) de la Saskatchewan. De plus, les collines de nombreux paysages cultivés des provinces des Prairies ont subi une perte de sol considérable en raison de l’érosion due au travail du sol, et de minces horizons Ap (p pour labouré) recouvrent directement les horizons Cca sur ces crêtes de colline.

Figure 10.7. Sols Régosoliques. Les sols Régosoliques se forment dans de très jeunes sédiments (comme dans les plaines inondables actives ou dans les zones de dunes actives) ou en raison de l’érosion des sols de surface dans les champs cultivés. Dans tous les cas, la formation de l’horizon B est soit absente, soit inférieure à 5 cm d’épaisseur. © “River sediments: Darwin Anderson (Saskatchewan Center of Soil Research); Truncated soil: Dan Pennock (Saskatchewan Center of Soil Research); Dune Sand: Roly St. Arnaud (Saskatchewan Center of Soil Research)”. Sous licence CC BY (Attribution).

De nombreux reliefs glaciaires de la région sont associés à la fonte des masses de glace stagnante, et la surface terrestre qui en résulte est un assemblage très complexe de buttes et de dépressions. Cette surface terrestre est appelée « hummockée » (c’est-à-dire bombée ou bosselée) ou en « bosses et creux » sur les cartes des sols. Les terres humides dans ces paysages sont souvent occupées par des sols Gleysoliques, dont les horizons Bg et Cg sont de couleur gris terne et, dans certains cas, pourvus de taches de fer oxydé rougeâtre dans le matériau à dominante grise (Figure 10.8) (Bedard-Haughn, 2010, 2011). Les horizons à texture contrastée sont également courants dans ces sols, avec des horizons Btg recouverts d’un horizon Aeg marbré. Les sols pourvus d’un horizon Btg sont classés dans le Grand Groupe des Gleysols Luviques.

Figure 10.8. ols Gleysoliques. Les sols du grand groupe des Gleysols Luviques se développant sur un till argilo-loameux présentent des couleurs ternes et grisâtres et de petites marbrures rougeâtres dans l’horizon Aeg. Les sols des grands groupes des Gleysols se développant sur des matériaux parentaux fluvio-glaciaires sableux présentent des marbrures de couleurs beaucoup plus vives avec une expression maximale de fer oxydé dans l’horizon Bg3. © Photos de gauche et de droite: Darwin Anderson (Saskatchewan Center of Soil Research). Sous licence CC BY (Attribution).

Une dernière classe de sols peu cartographiée est la classe des sols Salins. Comme nous l’avons vu au chapitre 8, le Système Canadien de Classification des Sols (SCCS) fait un piètre travail d’identification des sols Salins. Ceci est en partie dû à la nature très dynamique de la salinité du sol, qui fluctue considérablement en raison des changements dans les modes d’écoulement de l’eau du sol et des eaux souterraines. La salinité ne peut être reconnue dans les descriptions de profil que par l’utilisation des suffixes s et sa dans les noms d’horizon (par exemple, Csa, Cs, Bsa, Ahsa, etc.). Agriculture et Agroalimentaire Canada cartographie le risque de salinisation des sols depuis plusieurs décennies dans le cadre de son programme d’indicateurs agroenvironnementaux  et les principales zones vulnérables à la salinisation (c’est-à-dire les régions cartographiées comportant un risque modéré, élevée et très élevé) sont présentes dans toute la région des Prairies. Les plus grandes zones sont la région qui s’étend au nord-est de Calgary jusqu’aux alentours de Saskatoon, au sud-ouest de l’Alberta, au sud-est de la Saskatchewan près d’Estevan et dans les régions du Manitoba au sud de Brandon et de Winnipeg. Les cartes d’Agriculture et Agroalimentaire Canada montrent que le risque de salinisation a diminué depuis les années 1980 en raison de l’adoption de pratiques culturales sans labour et de la quasi-élimination du travail du sol sur les jachères estivales dans toute cette région.

SOLS DES FORÊTS ET DES ZONES HUMIDES

À la limite nord des sols Chernozémiques, les prairies sont de plus en plus parsemées d’arbres et d’arbustes et la forêt forme finalement une couverture presque continue sur le sol. La zone de transition prairie-forêt est désignée sous le nom de zone du Parc et la couverture forestière continue sous le nom de forêt mixte, reflétant le couvert forestier composé aussi bien d’espèces de feuillus que de conifères.

Dans la zone du Parc, les apports de carbone organique provenant des graminées diminuent et la litière de feuilles des arbres s’accumule à la surface du sol formant une couche LFH. La couleur de l’horizon Ah s’éclaircit et l’horizon commence également à blanchir, formant un horizon A de surface avec à la fois des apports d’humus (avec un suffixe « h ») et un blanchissement (un suffixe « e ») – l’horizon Ahe. Ces sols sont classés dans le grand groupe Chernozémique Gris-Foncé.

Au nord de la zone de transition forêt-prairies, les apports organiques forment une couche discrète au-dessus du sol minéral (la couche LFH) et les sols ont une couche blanchie bien développée (horizon Ae) recouvrant un horizon B avec des niveaux d’argile plus élevés (horizon Bt). L’horizon Bt repose sur un horizon C contenant des carbonates secondaires (Cca) ou primaires (Ck). Ces sols sont classés dans le Grand Groupe Luvisolique Gris (Figure 10.9), qui domine les paysages forestiers reposant sur des tills neutres à alcalins (Pettapiece et al. 2010; Lavkulich et Arocena 2011). Des Luvisols Gris sont également présents dans la vaste zone reposant sur des matériaux parentaux glacio-lacustres dans le centre-nord du Manitoba.

Figure 10.9.  Sols Luvisoliques et Brunisoliques. Les sols du grand groupe des Luvisols Gris ont des horizons à textures bien contrastées (Ae et Bt) recouvrant des horizons C à carbonate de calcium primaire (Ck) et secondaire (Cca). Les deux grands groupes de l’Ordre Brunisolique se développent principalement sur des matériaux parentaux sableux et possèdent un horizon Bm caractéristique. Les grands groupes diffèrent sur le plan de l’acidité des matériaux parentaux : les Brunisols Dystriques se développent sur des matériaux parentaux acides et les Brunisols Eutriques se développent sur des matériaux parentaux à pH neutre. © “Luvisol: Darwin Anderson (Saskatchewan Center of Soil Research); D. Brunisol and Eut. Brunisol: Saskatchewan Center of Soil Research”. Sous licence CC BY (Attribution).

À la frontière entre les roches sédimentaires des plaines intérieures et du Bouclier Canadien se trouve un assemblage complexe de sols forestiers et de sols de zones humides (Figure 10.1). Les sols forestiers se forment sur des matériaux parentaux contenant des sédiments sableux provenant du Bouclier Canadien et des roches sédimentaires pulvérisées, qui augmentent le pH des matériaux d’origine au-dessus de 5,5. Ces sols appartiennent au grand groupe des Brunisols Eutriques (Figure 10.9) (Smith et al. 2011). Dans les zones basses, l’eau s’accumule et forme de grands marécages et tourbières. Dans ces zones humides, la tourbe s’accumule en raison de la saturation permanente en eau et les sols du grand groupe des Mésisols de l’Ordre des sols Organiques s’y développent (Bedard-Haughn, 2010). Ces sols ont des niveaux de décomposition de la matière organique intermédiaires (Figure 10.10).

Figure 10.10.  Sols Organiques et Cryosoliques. Les deux types de sol ont accumulé une épaisseur de tourbe dans des couches non décomposée (Of) ou modérément décomposée (Om). Le Cryosol Organique contient du pergélisol à moins de 1 m de la surface (la longueur totale du ruban blanc est de 1,2 m). © “Mesisol: Ken Van Rees (Saskatchewan Center of Soil Research); Cryosol: Saskatchewan Center of Soil Research”. Sous licence CC BY (Attribution).

Le sol dominant sur le Bouclier Canadien lui-même est constitué de Brunisols Dystriques (Figure 10.9) qui se développent sur des matériaux parentaux acides (pH < 5.5) de sables et de graviers caractéristiques de cette région. Comme les Brunisols Eutriques, les Brunisols Dystriques sont des sols très sableux et la formation des sols se limite au rougissement de l’horizon B et, dans certains cas, à la formation d’un horizon Ae blanchi. Dans les régions boisées plus humides du Canada, ces conditions conduisent à la formation de sols de l’ordre Podzolique (Sanborn et al. 2011). Il existe également d’importantes zones où la surface est majoritairement couverte par des affleurements rocheux avec seulement quelques poches de sols éparses parsemant le paysage (Figure 10.1).

Enfin, les paysages plats de la zone écologique des plaines Hudsoniennes sont principalement occupés par des sols Organiques qui ont une couche de pergélisol (c’est-à-dire du sol gelé en permanence) dans le profil pédologique. Ces sols ont des couches organiques épaisses mais, en raison de la présence du pergélisol, sont classés dans l’ordre Cryosolique (Figure 10.10) (Tarnocai et Bockheim, 2010).

SOLS ET UTILISATION DES TERRES

Les propriétés du sol ont un impact majeur sur le potentiel agricole dans toutes les provinces des Prairies. Le potentiel agricole des sols dans tout le sud du Canada a été évaluée par l’Inventaire des Terres du Canada (ITC) (Chapitre 8). Les critères utilisés dans le système ITC sont basés sur le sol et le climat et restent généralement applicables bien que les systèmes de culture utilisés dans la région aient beaucoup changé depuis la période de l’ITC (environ 1965-1975). À cette époque, la culture dominante était le blé de printemps et la jachère d’été (c’est-à-dire une année de jachère avec labour pour éliminer les mauvaises herbes à la suite de la culture du blé). À l’heure actuelle, une gamme beaucoup plus large de cultures (par exemple, le canola, les légumineuses ou le lin) est cultivée et la grande majorité des producteurs cultivent leurs terres de manière continue en laissant d’importantes quantités de résidus de culture à la surface du sol (méthodes de conservation du sol et culture sans labour).

Dans les classements de l’ITC, les classes 1 à 4 sont considérées comme pouvant être utilisées durablement pour les grandes cultures. Dans les terres de classe 1, il n’y a pas de contraintes significatives à la croissance des cultures, tandis que dans les zones de classes 3 et 4, la gamme de cultures est restreinte et des mesures de gestion spéciales sont nécessaires pour conserver le sol. Les classes 5 et 6 ne conviennent qu’à la production fourragère et sont le plus souvent utilisées pour le pâturage du bétail.

La principale propriété du sol qui détermine le potentiel agricole dans le système ITC est la texture du sol en raison principalement de son effet sur la disponibilité de l’eau. Les propriétés secondaires qui ont de l’importance sont une structure du sol défavorable comme pour les sols Solonetziques et la présence de salinité dans le profil du sol. Les sols qui ont vu leurs horizons A riches en matières organiques s’éroder au fil du temps sont aussi considérés comme dégradés. La matière organique possède en effet de nombreuses propriétés bénéfiques, notamment une bonne capacité de rétention d’eau et un contenu en éléments nutritifs important.

Toutes les régions agricoles des provinces des Prairies connaissent un déficit hydrique (comme indiqué ci-dessus). Par conséquent, la capacité du sol à retenir l’eau pendant les périodes sèches est essentielle. Cette propriété est appelée la réserve d’eau utile (voir le chapitre Physique des sols). Généralement, les sols à texture fine (argiles, argiles lourdes, argiles limoneuses, loams argileux) ont la plus forte capacité de rétention de l’eau même dans des conditions de sécheresse et offrent une grande réserve d’eau utile. Les sols à texture moyenne (loams argilo-limoneux, loams argilo-sableux, loams, loams limoneux, loams sableux fins et très fins) ont une capacité de rétention d’eau inférieure pendant les sécheresses mais ont une réserve d’eau utile légèrement supérieure. Les loams sableux à granulométrie moyenne à grossière, les sables loameux et les sols sableux ont à la fois une très faible capacité de rétention d’eau pendant les sécheresses et de faible réserve d’eau utile et sont donc les moins bien notés pour l’agriculture.

Le deuxième facteur majeur qui détermine la classe ITC est le climat. Dans les provinces des Prairies, l’humidité et la chaleur peuvent être limitantes pour la croissance des cultures. Agriculture et Agroalimentaire Canada a identifié des régions agro-climatiques partout au Canada en fonction de trois facteurs climatiques : les précipitations annuelles moyennes, le nombre moyen de jours sans gel et les degrés-jours supérieurs à 5.5°C (Tableau 10.1 et Figure 10.11). Ce dernier est une mesure cumulative de la période où la température est suffisamment élevée pour assurer une croissance significative des plantes. Le changement climatique pourrait affecter les limites de classe, mais la tendance générale restera probablement inchangée.

Figure 10.11. Régions agro-climatiques des zones agricoles des provinces des Prairies. Source: Michalyna et al. 1978. Sous licence Open Government Licence – Canada.

Dans les provinces des Prairies, les textures du sol sont directement héritées des matériaux d’origine et constituent donc un lien clair entre le potentiel agricole et les classes de sol décrites ci-dessus. À l’extrémité la plus sèche du spectre se trouvent les sols Régosoliques formés dans des sédiments fluvio-glaciaires sableux ou des zones de dunes de sable, qui ont généralement des classes ITC de 5 ou 6. À l’autre extrémité du spectre se trouvent les Vertisols, qui ont intrinsèquement de l’argile ou des textures argileuses lourdes. Ces sols appartiennent généralement aux classes 1 ou 2 du système ITC dans l’ensemble de la principale région agricole.

Le potentiel des sols Chernozémiques dépend principalement de la texture et de la zone climatique. Le schéma général ressort clairement de la figure 10.12 : les sols à texture fine sont les meilleurs sols agricoles dans chaque région climatique et les sols à texture grossière les moins bons. Il y a plus de variabilité pour les sols à texture moyenne se développant sur till, lesquels sont les plus communs dans la région.

Figure 10.12. Matrice des classes d’ITC associées aux zones pédologiques, aux textures des sols et aux zones agro-climatiques dans les provinces des Prairies. © Dan Pennock, Univ. of Saskatchewan est sous licence CC BY (Attribution) license.

Les sols Luvisoliques Gris présentent un certain nombre de limitations pour la production de cultures annuelles (Pettapiece et al., 2010). Les Luvisols Gris sont présents dans les zones 2H et 3H (Figure 10.11) où le manque de chaleur et les gelées fréquentes limitent la croissance des cultures. Les Luvisols Gris n’ont pas d’horizon Ah et ont généralement des horizons minéraux de surface à texture limoneuse; ces deux facteurs engendrent des problèmes dans la préparation du lit de semence et la croissance des cultures. Comparés aux sols Chernozémiques et Vertisoliques, ils sont également déficients en azote, phosphore et soufre. Les Luvisols Gris et les sols associés de la région de « Aspen Parkland » sont largement utilisés pour la production de cultures fourragères et le pâturage – environ les deux tiers du bétail et plus de 80 % des cultures fourragères de l’Ouest canadien sont produits dans cette région (Thorpe et Anderson, 2010).

Les propriétés secondaires du sol qui affectent fortement le potentiel agricole sont des facteurs tels que la richesse en sodium ou la salinité, qui sont tous deux généralement associés aux sols de classes 5 ou 6. L’horizon Bn ou Bnt associé aux sols Solonetziques est difficile à pénétrer pour les racines des plantes. En conséquence, seuls les horizons sus-jacents peuvent être pleinement exploités par les racines pour l’acquisition des nutriments et de l’eau. De plus, les horizons Ah et Ae au-dessus des horizons B denses sont souvent érodés; la variabilité de l’épaisseur de ces horizons de surface qui en résulte donne souvent aux cultures sur sols Solonetziques un aspect ondulé en raison de la plus faible croissance sur les zones à horizons de surface minces que sur les surfaces à horizons de surface plus épais. La salinité a un effet sévère sur la croissance des cultures. Sur les sols très salés, la croissance de toute plante, à l’exception des espèces tolérantes à la salinité, est impossible.

La topographie est aussi un facteur paysager important qui affecte la qualité des sols à texture moyenne – en général, plus la topographie est accidentée, plus la classe de potentiel est basse. De nombreux paysages de till à texture moyenne comprennent une association de buttes et de zones humides, ce qui entraîne des difficultés dans les opérations agricoles et une croissance inégale des plantes. Une topographie accidentée entraîne généralement le déclassement d’une zone agricole donnée d’au moins une classe dans le système ITC.

Tableau 10.1: Régions agro-climatiques. (Adapté de Michalyna et al. 1978).

Sous-régions climatiques Précipitations annuelles moyennes (cm) Durée moyenne de la période sans gel (jours) Degrés-jours au-dessus de 5,oC Commentaires généraux
1 40-45 >90 1225-1670 Le climat convient à la croissance de toutes les cultures de terrains secs typiques de la région des Prairies
2A 30-40 >90 1330-1670 Les précipitations limitent la croissance environ 50% des années
3A 27-35 90-120 1330-1670 Les précipitations sont un facteur limitant important de la croissance des cultures
2H 40-50 75-90 1060-1225 Le niveau de précipitation est adéquat mais des dommages liés au gel sont observés environ 30% des années
3H 27-35 <75 1000-1112 Le niveau de précipitation est adéquat mais d’importants dommages liés au gel sont observés
5H 27-35 <60 <950 La période sans gel est trop courte pour la production de cultures annuelles

Les propriétés du sol jouent également un rôle important dans la détermination de la capacité des terres à soutenir des opérations de récoltes forestières. La récolte forestière a augmenté en Alberta au cours des 15 dernières années (de 82 000 hectares (ha) en 2005 à 92 000 ha en 2016). Cependant, elle a diminué en Saskatchewan (42 000 ha en 2005 à 22 000 ha en 2016) et au Manitoba (14 000 ha en 2005 à 8 000 ha en 2016) (toutes les statistiques sont tirées de Ressources naturelles Canada). Au total, cela représente environ 13 % (2005) à 15 % (2016) de la superficie forestière totale récoltée au Canada.

L’Inventaire des Terres du Canada a également évalué le potentiel forestier des sols dans la partie où existait la foresterie commerciale. La classe la plus haute dans les provinces des Prairies n’était que la classe 3 en raison des contraintes climatiques limitant la croissance des arbres dans toute la région. En général, les forêts sur Luvisols Gris sont en classe 4 (Alberta et Manitoba) ou classe 5 (Saskatchewan), malgré de petites zones de classe plus élevée dans toutes les provinces. Les forêts sur les sols Brunisoliques Eutriques et Dystriques sont généralement de classe 6 en raison de contraintes de croissance importantes. Des guides détaillés sur les écosites ont été préparés pour chaque province (voir Suggestions de Lectures Supplémentaires) afin d’évaluer les sols en fonction de la texture et du drainage du sol; les sols bien drainés, à textures fine et moyenne sont généralement les mieux notés dans le paysage forestier.

Les sols des zones humides des provinces des Prairies jouent des rôles clés dans deux enjeux transnationaux et globaux : la protection des oiseaux aquatiques (la sauvagine) en Amérique du Nord et le retrait de carbone de l’atmosphère en augmentant le stock de carbone organique des sols (séquestration du carbone). Dans les anciennes zones de prairies, les zones à relief bosselé comportent d’innombrables zones humides occupées par des sols Gleysoliques ou, dans certains cas, des sols salins. Ces zones humides servent de refuge saisonnier à un grand nombre d’oiseaux aquatiques migrateurs; ainsi, la protection des zones humides des Prairies est essentielle à la préservation de l’habitat de la sauvagine. La protection des zones humides des Prairies a une importance cruciale dans le plan nord-américain de gestion de la sauvagine (PNAGS), un accord transnational majeur entre le Mexique, les États-Unis et le Canada.

Les zones humides Gleysoliques et en particulier les sols Organiques représentent d’importants stocks de carbone. Le drainage de ces zones humides pour l’agriculture entraîne la minéralisation de ce carbone et son rejet (sous forme de dioxyde de carbone) dans l’atmosphère. La restauration des zones humides et de la végétation qui les entoure a le potentiel d’extraire du carbone de l’atmosphère et donc de réduire l’augmentation de la concentration de carbone atmosphérique causée par l’activité humaine. Le rapport du GIEC (Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat) de 2019 portant sur le changement climatique et l’utilisation des terres a mis en évidence le rôle que la séquestration du carbone par les sols pourrait jouer dans l’atténuation des émissions des gaz à effet de serre (section 4.9.4 GIEC, 2019).

Enfin, tous les types de sol ont été largement touchés par les activités d’extraction des ressources dans tout l’Ouest canadien. Rien qu’en Alberta, il y a 422 000 km d’oléoducs et de gazoducs, 343 000 sites de puits (176 000 puits actifs, 90 000 puits inactifs et 77 000 puits abandonnés). Au total, 895 km2 du territoire ont été perturbés par l’exploitation minière à ciel ouvert pour l’exploitation des sables bitumineux (en 2013); les bassins de résidus de sables bitumineux et les structures qui y sont associées totalisaient 220 km2. (Sources: Agdex 878-4Alberta Energy–Oil & Gas Liabilities Management; et Alberta Energy–Oil Sands, Coal and Mineral Operations). Dans tous les cas, la législation exige que les sites soient remis en état en remplaçant le sol et en restaurant la végétation sur le site perturbé afin qu’il puisse supporter des activités similaires à celles qu’il aurait pu supporter avant qu’il ne soit perturbé. Dans les situations où une contamination s’est produite, les sols doivent être assainis (ou nettoyés) afin de répondre aux normes spécifiques des sols et des eaux souterraines. Toutes ces étapes nécessitent une connaissance des propriétés et de la distribution des sols, garantissant un rôle continu aux pédologues pour les décennies à venir.

LECTURES SUPPLÉMENTAIRES

Les relevés de sols pour les Provinces des Prairies peuvent être consultés en ligne sur les sites suivant :

Saskatchewan: sksis https://sksis.usask.ca/#/map
Alberta: AGRASID https://soil.agric.gov.ab.ca/agrasidviewer/
Manitoba: https://soils.gis4ag.com/manitoba-soil-series-interactive-online-map/

Des informations sur les sols (relevés, cartes, publications historiques, Système Canadien de Classification des Sols) sont disponibles en ligne par le biais du Service Canadien d’Information sur les Sols (CanSIS) d’Agriculture et Agroalimentaire Canada :
http://sis.agr.gc.ca/cansis/nsdb/index.html

Les cartes de l’Inventaire des Terres du Canada à l’échelle provinciale sont disponibles à :
http://sis.agr.gc.ca/cansis/publications/maps/cli/1m/agr/index.html

Guides de terrain pour la Classification des Écosites Forestiers :
Saskatchewan https://publications.saskatchewan.ca/#/products/31663
Manitoba https://cfs.nrcan.gc.ca/publications?id=12179
Alberta https://cfs.nrcan.gc.ca/publications?id=25327

QUESTIONS D’ÉTUDE

  1. Expliquez pourquoi la teneur en carbonates des sols des Prairies diminue généralement d’un niveau élevé dans le centre du Manitoba à un niveau bas dans le centre de l’Alberta.
  2. Pourquoi les sols Chernozémiques se trouvent-ils aussi loin au nord que Grande Prairie en Alberta (voir la figure 8.1)?
  3. En regardant la figure 10.3 – sur quels matériaux parentaux au sud du Bouclier Canadien vous attendriez-vous à trouver des sols Vertisoliques?
  4. Sur la base du matériel présenté au Chapitre 10, classez les quatre sols suivants en fonction de leur capacité à soutenir la croissance des cultures, de la plus élevée à la plus faible : le Chernozem Noir, le Luvisol Gris, le Vertisol Humique et le Solonetz Solodisé. Expliquez brièvement votre classement.
  5. Quels sont les quatre principaux Grands Groupes de sols trouvés sur le Bouclier Canadien dans les provinces des Prairies (voir la figure 10.1)? Lequel des quatre Grands Groupes n’est pas  « à sa place » sur le Bouclier et pourquoi s’y trouve-t-il ?
  6. Quelles propriétés secondaires du sol entraînent un déclassement dans le système ITC des sols agricoles à la classe 5 ou 6 ?
  7. Les zones humides de la zone agricole sont souvent drainées à des fins de production agricole. Quel Ordre de sol est le plus courant dans ces zones humides et quels sont les deux importants services écosystémiques qu’elles fournissent ?

RÉFÉRENCES

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À propos de l’auteur

Daniel J. Pennock, Professeur Émérite, Département des Sciences du Sol, Université de la Saskatchewan

Dan Pennock, détentrice d’une attribution CC BY-NC-ND

Dan Pennock est professeur émérite (ou, plus simplement, professeur à la retraite) du Département des Sciences du Sol de l’Université de la Saskatchewan. Sa carrière de chercheur s’est concentrée sur la façon dont les sols sont façonnés par leur position dans le paysage et par les processus (comme l’érosion ou le mouvement de l’eau) qui s’y produisent. Il a enseigné dans de nombreux domaines de la science du sol et de la géographie, et son amour pour l’enseignement a été reconnu par l’université qui lui a attribué un prix de Maître en Enseignement en 2006. Il a été nommé membre de la Société canadienne de la science du sol en 2010. Depuis sa retraite, il a collaboré à un certain nombre de projets sur la gestion durable des sols avec le Partenariat mondial sur les sols de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture.

 

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