Modèle d'examen d'aptitude professionnelle — Avancement de grade dans le cadre d'ingénieur d'État — Ministère de l'Agriculture et du Développement Rural 2003 — Sciences du sol — Épreuve écrite

Ce modèle est l'épreuve écrite de l'examen d'aptitude professionnelle pour l'avancement de grade dans le cadre d'ingénieur d'État, option Sciences du sol — Ministère de l'Agriculture et du Développement Rural, épreuve du 8 décembre 2003. Durée : 4 heures, coefficient 5. Barème : 5 questions à 2 points (10 points) et un sujet au choix (10 points). Voici une correction proposée.

I. Questions (2 points chacune)

1. Définitions

• Terre fine : fraction du sol dont les particules ont un diamètre inférieur à 2 mm, obtenue par tamisage de l'échantillon séché à l'air ; c'est sur elle que portent les analyses (granulométrie, pH, CEC…). Les éléments > 2 mm (graviers, cailloux) constituent les éléments grossiers.
• Sédimentation fractionnée : méthode d'analyse granulométrique qui sépare les fractions fines (argiles, limons) d'après leur vitesse de chute dans l'eau, selon la loi de Stokes (v = 2 r² (ρs − ρw) g / 9 η) : après dispersion, on prélève ou on siphonne la suspension à une profondeur et à des temps donnés (méthode de la pipette de Robinson, siphonages successifs) pour recueillir successivement chaque classe de taille.
• Surface spécifique : surface totale des particules par unité de masse de sol (m²/g). Elle augmente quand la taille diminue : très faible pour les sables (< 1 m²/g), moyenne pour la kaolinite (quelques dizaines de m²/g), très forte pour les smectites/montmorillonite (plusieurs centaines de m²/g, surfaces internes comprises). Elle conditionne la rétention d'eau, l'adsorption et la CEC.
• Capacité d'échange cationique (CEC) : quantité maximale de cations échangeables (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, H⁺, Al³⁺) que le complexe adsorbant (argiles + humus) peut retenir par ses charges négatives ; exprimée en cmol(+)/kg ou meq/100 g. Faible pour la kaolinite, élevée pour les smectites et l'humus. Avec le taux de saturation (S/T), elle renseigne sur la fertilité chimique.
• Potentiel de l'eau du sol : énergie (travail) qu'il faut fournir pour extraire une unité d'eau du sol et l'amener à l'état d'eau libre pure de référence ; il est négatif dans un sol non saturé. Ψ total = potentiel matriciel (capillarité, adsorption) + osmotique (sels) + gravitaire (+ de pression). Unités : kPa, bar, ou pF = log₁₀ de la succion en cm d'eau. Repères : capacité au champ ≈ −10 à −33 kPa (pF ≈ 2 à 2,5), point de flétrissement ≈ −1 500 kPa (pF 4,2).

2. Pourquoi la saturation au champ n'atteint que 80 à 90 % de la saturation théorique ?

La saturation théorique suppose que toute la porosité totale (calculée par 1 − Da/Dr) est remplie d'eau. Au champ, lors de l'humectation, une partie de l'air reste piégée dans les pores : l'eau avance par les pores fins et encercle des bulles d'air dans les pores plus gros ou en cul-de-sac, qui ne sont pas reliés à l'extérieur ; s'y ajoutent les pores isolés (fermés) et l'air dissous. Ce volume d'air occlus représente en général 10 à 20 % de la porosité : d'où une saturation « naturelle » de l'ordre de 80 à 90 % de la valeur théorique.

3. Nombre d'observations

À l'échelle 1/200 000, 1 cm sur la carte = 200 000 cm = 2 km sur le terrain.

• 1 cm² sur la carte = 2 km × 2 km = 4 km² = 400 ha.
• Densité : 1 observation par cm² de carte = 1 observation pour 400 ha.
• Nombre d'observations = 400 000 ha / 400 ha = 1 000 observations.

4. Une forme de dégradation autre que l'érosion : le tassement (compaction)

• Définition : réduction de la porosité (surtout de la macroporosité) et augmentation de la densité apparente sous l'effet de contraintes mécaniques.
• Causes : passage répété d'engins lourds, travail du sol en conditions trop humides, labour toujours à la même profondeur (semelle de labour), piétinement du bétail (surpâturage), sols pauvres en matière organique et limoneux.
• Conséquences : mauvaise infiltration, ruissellement et hydromorphie, enracinement limité, baisse d'aération et d'activité biologique, baisse des rendements, plus grande consommation d'énergie au travail du sol.
• Remèdes : intervenir sur sol ressuyé, réduire la charge par essieu (pneus basse pression), sous-solage ponctuel, apports organiques, rotations avec cultures à enracinement profond, techniques de conservation (semis direct bien conduit).

(D'autres choix valables : salinisation, perte de matière organique, battance/encroûtement, acidification, pollution.)

5. Principales caractéristiques des vertisols

• Sols très argileux (souvent plus de 30 à 40 % d'argile) riches en argiles gonflantes (smectites), sur une grande épaisseur.
• Gonflement-retrait : larges et profondes fentes de retrait en saison sèche, fermeture à l'humectation ; brassage du profil (auto-mulching, matériaux de surface tombant dans les fentes).
• Faces de glissement (slickensides) et structure prismatique à sphénoïde (en coin) ; micro-relief possible (gilgaï).
• Couleur souvent sombre (gris foncé à noir) malgré une teneur modérée en matière organique ; ce sont les « tirs » des plaines atlantiques marocaines (Chaouia, Doukkala, Abda, Gharb…).
• CEC et réserve en eau élevées, bonne fertilité chimique (souvent calcaires, pH neutre à basique), mais drainage interne lent, engorgement en hiver, sols durs à l'état sec et collants à l'état humide : période favorable au travail du sol très courte.

II. Sujet au choix (10 points)

1er sujet — Salinisation et alcalinisation des sols irrigués : causes et réhabilitation

Introduction : dans les périmètres irrigués en climat aride à semi-aride, l'évaporation concentre les sels apportés par l'eau ; la salinité réduit la disponibilité de l'eau pour la plante (effet osmotique), l'alcalinisation (sodisation) dégrade la structure du sol.

Définitions et diagnostic : sol salin — conductivité électrique de l'extrait de pâte saturée CEe > 4 dS/m ; sol sodique (alcalin) — pourcentage de sodium échangeable ESP > 15 % (pH souvent > 8,5) ; sol salin-sodique — les deux. Indicateurs de l'eau d'irrigation : CE et SAR = Na / √((Ca+Mg)/2) (en meq/l).

I. Causes

• Primaires (naturelles) : roches mères et formations salifères, nappes salées peu profondes, climat à forte évapotranspiration et faible pluie (lessivage naturel insuffisant), zones basses et dépressions (sebkhas), intrusion marine en zone côtière.
• Secondaires (liées à l'irrigation) : eau d'irrigation chargée (pompage dans des nappes salées), doses insuffisantes pour lessiver ou au contraire excès d'eau faisant remonter la nappe (pertes des canaux, gravitaire mal maîtrisé) puis remontées capillaires et évaporation, drainage insuffisant, nivellement défectueux.
• Alcalinisation : eaux riches en Na⁺ et en bicarbonates (carbonate de sodium résiduel), précipitation du Ca et du Mg sous forme de carbonates, qui augmente la part du Na sur le complexe ; dispersion des argiles, perte de structure et d'infiltration.

II. Méthodes de réhabilitation (déduites des causes)

• Lessivage des sels par apports d'eau de bonne qualité au-delà des besoins : fraction de lessivage (besoin de lessivage, par exemple LR = CEw / (5 CEe − CEw) selon la FAO) ; lessivage intermittent plus efficace.
• Drainage : drains enterrés ou fossés pour évacuer les eaux de lessivage et rabattre la nappe sous la profondeur critique.
• Amendements pour les sols sodiques : gypse (CaSO₄) qui apporte du Ca²⁺ pour remplacer le Na⁺ échangeable (Na-argile + Ca²⁺ → Ca-argile + Na⁺ lessivé), soufre ou acides dans les sols calcaires (libèrent le Ca du calcaire), matière organique pour restaurer la structure.
• Gestion de l'eau et des cultures : choix de cultures et variétés tolérantes (orge, betterave, palmier, luzerne selon le niveau), irrigation localisée et fréquente, mélange ou alternance des eaux, nivellement, paillage contre l'évaporation, labour profond pour casser les croûtes.
• Surveillance : réseau de suivi de la salinité et des nappes dans les périmètres, analyses régulières de l'eau et du sol.

Conclusion : la salinisation se prévient beaucoup plus facilement qu'elle ne se corrige : pas d'irrigation durable sans drainage ni pilotage de la qualité de l'eau.

2ème sujet — Répartition géographique des sols du Maroc

Plan : présenter les facteurs, puis les grandes unités de sols par grand domaine, en reliant chaque unité à son facteur dominant ; terminer par la carte schématique.

• Domaines montagneux humides et subhumides (Rif, Moyen Atlas, Haut Atlas occidental) — climat humide, forêts, roches variées : sols fersiallitiques (sols rouges méditerranéens, terra rossa sur calcaires), sols bruns forestiers et sols lessivés sous chênaies et cédraies, sols calcimagnésiques (rendzines) sur calcaires, sols peu évolués d'érosion (lithosols, régosols) sur fortes pentes ; sols sur basaltes du Moyen Atlas.
• Plaines et plateaux atlantiques subhumides à semi-arides (Gharb, Saïs, Chaouia, Doukkala, Abda) — relief plat, matériaux fins : vertisols (tirs) sur matériaux argileux et marneux, sols rouges fersiallitiques (hamri) sur matériaux sableux du Gharb et de la Mamora, sols hydromorphes et alluviaux (dehs, merjas) dans les zones basses du Gharb et du Loukkos, sols calcimagnésiques et croûtes calcaires sur plateaux calcaires.
• Domaines semi-arides et arides de l'intérieur (Haouz, Tadla, Souss, Oriental, hauts plateaux) — climat sec, steppe : sols isohumiques (sols châtains, bruns steppiques, sierozems), sols calcimagnésiques à encroûtement calcaire et croûtes, sols alluviaux peu évolués le long des oueds (Tensift, Oum Er-Rbia, Souss, Moulouya), sols salés (halomorphes) dans les dépressions et la basse Moulouya.
• Domaine présaharien et saharien (au sud de l'Atlas, Anti-Atlas) — climat hyperaride : sols minéraux bruts (regs, ergs, hamadas), sols peu évolués d'apport dans les oasis et lits d'oueds, sols salés (sebkhas).

Rôle de chaque facteur : le climat fixe le gradient nord-ouest/sud-est (lessivage et rubéfaction au nord, accumulation de calcaire, gypse et sels vers le sud) ; la roche mère explique les sols calcimagnésiques (calcaires), les vertisols (marnes, argiles), les hamri (sables) ; le relief oppose sols jeunes d'érosion sur pentes et sols d'accumulation et hydromorphes dans les bas-fonds ; la végétation forestière favorise l'humus et le lessivage, la steppe les sols isohumiques.

Carte schématique : tracer le contour du Maroc, y placer les chaînes (Rif, Moyen Atlas, Haut Atlas, Anti-Atlas) puis délimiter quatre bandes : sols fersiallitiques et bruns en montagne nord ; vertisols/hamri/hydromorphes sur la façade atlantique nord ; isohumiques et calcimagnésiques sur les plaines intérieures et l'Oriental ; sols minéraux bruts au sud de l'Atlas ; ajouter en légende les sols alluviaux le long des grands oueds et les sols salés dans les dépressions.