history of soil science

L'histoire de la science du sol

Les humains ont eu un lien fort avec les sols depuis que les premiers chasseurs et cueilleurs se sont installés à la ferme, mais cela ne signifie pas que nous avons été scientifiques à propos de 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 préjudiciables, mais pas toujours avec succès. Notre relation avec Soil a principalement eu une base économique. Les humains ont utilisé tous les outils disponibles dans le but d'utiliser les sols pour obtenir le rendement le plus élevé sur le travail et les intrants.

"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

Nous partageons ici quelques-uns des faits saillants de l' histoire de la science du sol.

Science du sol antique

Parmi les premiers pédologues figuraient le Grec Théophraste (371 av. J.-C.-287 av. J.-C.) qui écrivit « Sur les causes des plantes », et le Chinois Fan Shengzhi (1er siècle av. J.-C.) qui écrivit sur de nombreux sujets agricoles, notamment « Utilisation des champs, labour, irrigation , Récolte », et d'autres sujets spécifiques aux cultures. Leurs travaux étaient basés sur l'observation, de sorte que, 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 des théories.

La science du sol était alors, comme aujourd'hui, au service de la recherche fondamentale et de 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 ancienne, 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 » est basée sur leurs observations.

Toujours pas une science distincte, mais l'étude scientifique des sols commençait

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

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

premier microscope composé par Hans et Zacharias Janssen

Reproduction du premier microscope composé fabriqué par Hans et Zacharias Janssen, vers 1590. Du Musée national de la santé et de la médecine, Washington, DC (Crédit image : domaine public.)

De nombreux universitaires célèbres ont travaillé à la découverte de nouvelles informations sur le sol. 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 des croyances religieuses sociétales persistantes et le manque d'outils pour une mesure précise.

La science du sol prend son envol au XIXe siècle

Vasily Dokuchaev géologue russe

Le père de la science du sol, Vasily Dokuchaev (1846-1903), était un géologue russe. Il a conçu le sol comme un système vivant et a vu le sol comme une science biologique. Jusque-là, les scientifiques considéraient le sol comme un simple moyen de maintenir les plantes debout afin que les nutriments puissent être fournis par l'eau et les engrais. 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 pouvaient être expliquées non seulement par des facteurs géologiques (matériau d'origine), mais aussi par des facteurs climatiques, biologiques et topographiques, et le temps disponible pour que la pédogenèse opère." (FAO, Ressources)

La science génétique du sol, comme l'a nommée Dokuchaev, a créé les bases 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 sur le sol.

La biochimie des sols est devenue un domaine d'étude dès le XVIIIe 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 écrivait à la fin du XIXe siècle :

"Dernièrement, la pratique de semer du trèfle blanc avec la dernière récolte est devenue très générale; seuls quelques agriculteurs apathiques et indolents ou des hommes fermement attachés aux anciennes 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 d' humus que les sols vierges. Ils ont étudié les impacts et les valeurs des rotations de cultures. Ces études soulèvent certaines des mêmes questions aujourd'hui concernant le C du sol et le 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 pouvaient être vues à l'œil nu et des traités sur les champignons, leurs fructifications et les aspects reproducteurs 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 transférait 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 agrochimistes, qui ont extrait les micro-organismes du sol et les ont étudiés en laboratoire, et les agrogéologues, qui ont vu que des expériences de terrain étaient nécessaires pour que la réplication rende compte de tous les facteurs (connus et inconnus ) dans les sols.

Les scientifiques agro-géologues ont reconnu l'hétérogénéité des sols, les scientifiques agro-chimistes sont souvent arrivés à la conclusion "... si un organisme ne poussait pas sur une plaque de gélatine ou de gélose, il ne pouvait pas être important et ne valait donc pas la peine d'être étudié." (van Baren, Hans, et al, 75 ans La Société internationale des sciences du sol)

Cette dichotomie existe toujours dans l'agriculture du XXIe siècle. C'est la base des variétés de cultures génétiquement modifiées qui peuvent supporter des pulvérisations chimiques intenses et la sélection génétique en laboratoire par rapport aux variétés à pollinisation libre adaptées aux pratiques agricoles régénératives et à la sélection traditionnelle des plantes de plein champ.

La science du sol ne fait que commencer 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 du 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. Ces informations aident à 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 devenue un domaine d'étude scientifique indépendant que dans les années 1880."

La question cruciale pour les pédologues du XXe 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'agrochimistes et d'agrogéologues se sont réunis en 1924 et ont créé la Société internationale des sciences du sol, aujourd'hui l' 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.

Dans la plupart des cas, les informations sur les sols se présentent sous la forme de dizaines de systèmes nationaux de classification des sols. Un système de cartographie des sols plus normalisé au niveau agricole profiterait aux agriculteurs à l'aube du XXIe siècle. Les cartes locales des sols, à l'aide de nouvelles technologies telles que la détection GPS et l'instrumentation géophysique sur place, sont constamment mises à jour. Les terres agricoles deviennent des subdivisions, les déserts s'agrandissent, le changement climatique crée des changements de frontière terre/eau .

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

Tout leur travail vise à aider l'agriculteur à cultiver 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 19e siècle, il y a eu des débats sur un certain nombre de questions agricoles; la plupart non 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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