SOLS ET PAYSAGE I. L ANALYSE GRANULOMETRIQUE

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Lucien Carbonneau
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1 ETUDE PHYSIQUE DU SOL I. L ANALYSE GRANULOMETRIQUE Les constituant minéraux de la fraction solide représentent 80% du poids de la terre humide, ils peuvent être classés d'après leur grosseur (analyse granulométrique) ou leur nature minéralogique et chimique. Les échelles granulométriques - I - échelle d'atterberg et internationale (depuis 1926) - II - échelle adoptée par la plupart des laboratoires d'après Dominique Soltner, 2000 Le rapport des proportions entre argiles, sables et limons obtenue grâce à l'analyse granulométrique permet de déterminer la texture d'un sol, et par là d en expliquer les propriétés physiques :son comportement vis-à-vis de l'eau, de l'air, des instruments de cultures et de racines.

dont la constitution chimique, l'épaisseur et l'écartement varie avec le type d'argile, et l'état

2 Le triangle des textures II. LES ARGILES DU SOL Parmi les constituants du sol, les argiles sont de fins cristaux constitués de feuillets, dont la constitution chimique, l'épaisseur et l'écartement varie avec le type d'argile, et l'état d'hydratation, de 7 à 20 Angström. Structure feuilletée des micelles d'argiles Cristal colloïdal d'argile (micelle) avec sa structure feuilletée et le nuage d'ions absorbés sur ses charges négative

(remplacement des atomes de silicium et d'aluminium par des atomes de valences plus faibles) et à la fixation des cations à la périphérie des

3 La disposition des feuillets constitués de silice et d'alumine permet de classer les argiles en trois grands types : kaolinite, illite et montmorillonite d'après Soltner 2000 Les dispositions des feuillets expliquent les propriétés de ces argiles par rapport aux substitutions (remplacement des atomes de silicium et d'aluminium par des atomes de valences plus faibles) et à la fixation des cations à la périphérie des micelles. Schéma des structure atomique et principales caractéristiques physico-chimique des argiles d'après Ph. Duchaufour, Précis de pédologie -Masson

4 III. TEXTURE ET STRUCTURE Les comportements physiques d'un sol (perméabilité, aération, aptitude à l'ameublissement, au tassement, etc...) ne sont pas totalement expliqué par la texture, celle-ci donne seulement des tendances et doit notamment être complétée par un examen du profil, la connaissance du ph et des bases échangeables. Influence de la texture sur la porosité texturale (micro), biologique (méso( méso-macro) et structurale (macro) d'après Soltner 2000 A une texture donnée peut correspondre différents états : La structure d un sol est le mode d assemblage, à un moment donné, de ses constituants solides. C est un état qui peut donc évoluer dans le temps. Modes de liaison des éléments en agrégats d'après Soltner 2000

5 La mesure de la porosité d un sol Relation entre porosité apparente et porosité en % D après D.Leenheer, 1958, pour les limons des polders belges Densité réelle de divers constituants du sol en fonction de leurs constituants D après Delomon La structure d un sol dépend : de la répartition granulométrique de la nature minéralogique des argiles des oxydes de fer des successions dessiccation-humectation de la matière organique de l activité biologique : faune, microflore, racines des actions humaines : pratiques et outils (tassement, semelle, scellement de la porosité

6 d après Soltner, 2000 SOLS ET PAYSAGE Les types de structures D'après G. Monnier, dans Soltner, 2000 Exemples de structures «défavorables»

7 IV. STABILITE STRUCTURALE ET TRAVAIL DU SOL La sensibilité d un sol à l érosion est fonction de sa structure Relations entre les différents paramètres qui agissent sur l érosion Par le travail du sol, on tente notamment d en améliorer la structure

Les huit grands modes d action des outils de travail du sol D après choisir

8 Les dix principales fonctions du travail du sol D après «Les matériels de travail du sol, semis et plantations»coll. FORMAGRI, Cemagref,ITCF, Tec & doc. Les huit grands modes d action des outils de travail du sol D après choisir les outils de travail du sol» par P. Barthélémy, D.Boisgontier et P. Lajoux, ed. ITCF

9 «De la texture et de l état d humidité d un sol dépendent 2 propriétés qui influent sur le facilité ou difficulté de travail du sol : la cohésion et l adhésivité - la cohésion est la propriété qui permet aux particules d un corps de rester associées les unes aux autres. Elle est d autant plus forte que l humidité est faible. Mais elle dépend surout de la résistance du ciment soudant les particules, donc de la teneur en argile - l adhésivité ou adhérence est l aptitude que présente la terre, pour un certain de gré d humidité, d adhérer aux objets, notamment aux pièces travaillantes des instruments de culture. Elle augmente avec l humidité jusqu à un maximum au-delà duquel elle a tendance à diminuer, une pellicule d eau s intercalant entre le métal et le sol. Mais une telle humidité cause le gâchage de la terre : les feuillets d argile ont tendance à s orienter à plat, perpendiculairement à la pression, donnant une structure feuilletée et compacte» (Soltner( Soltner,, 2000). Cohésion, adhésivité et humidité du sol D après Hénin, dans Soltner, 2000

V. L EAU DANS LE SOL Les trois états de l eau dans le sol Les trois forces s exerçant sur l eau du sol Les molécules d eau sont soumises à trois forces : - la pesanteur P - l attraction par les

10 V. L EAU DANS LE SOL Les trois états de l eau dans le sol Les trois forces s exerçant sur l eau du sol Les molécules d eau sont soumises à trois forces : - la pesanteur P - l attraction par les solides F - la succion par les racines S L épaisseur du film d eau, considérablement agrandie ici, est en réalité infinitésimale La pesanteur entraîne l eau tant que P est supérieure à F, ces 2 forces s égalisant au point de ressuyage. L eau est alors disponibles pour les racines. Mais au point de flétrissement, F devient supérieure à S : l eau n est plus utilisable

11 On mesure le force de succion de l eau par le sol avec le potentiel capillaire pf (logarithme décimal de cette pression en g/cm² ou en atmosphère) Variation du potentiel capillaire en fonction de l humidité du sol Plus le sol est humide, moins le potentiel capillaire, ou la force d attraction de l eau par le sol est élevée. Plus le sol s assèche, plus le potentiel capillaire s éleve Mesure du potentiel capillaire La «presse à membrane» permet de mesurer le potentiel capillaire d un sol en fonction de son taux d humidité. La différence pression sur l échantillonpression atmosphérique sous la plaque poreuse, est égale au potentiel capillaire à une humidité donnée. Cette humidité est dosée sur l échantillon dès que l eau cesse de s écouler

Succion ou du pf selon les valeurs caractéristiques de l humidité du sol Courbes de variation du pf n fonction de l humidité pour des sols de texture différentes D après Hallaire dans Soltner, 2000

12 Succion ou du pf selon les valeurs caractéristiques de l humidité du sol Courbes de variation du pf n fonction de l humidité pour des sols de texture différentes D après Hallaire dans Soltner, 2000 La capacité en eau d un sol (en %) et son humidité au point de flétrissement dépendent de sa teneur en éléments fins et en humus. Plus le pourcentage en éléments fins d un sol augmente, plus sa capacité de rétention en eau augmente, plus son point de flétrissement s élève L augmentation du taux d humidité d un sol à l avantage d augmenter sa capacité de rétention en eau, mais sans élever son point de flétrissement

Humidité et profondeur du sol La redistribution de l eau après une pluie ou un arrosage est illustrée par les profils hydriques : 1. Profil hydrique sitôt l arrêt de la pluie ou de l arrosage 2.

13 Humidité et profondeur du sol La redistribution de l eau après une pluie ou un arrosage est illustrée par les profils hydriques : 1. Profil hydrique sitôt l arrêt de la pluie ou de l arrosage 2. Profil hydrique après redistribution de l eau dans un sol argilo-limoneux 3. Profil hydrique après redistribution de l eau dans un sol sablo-limoneux H=profondeur du front d humectation, soit 2 à 5 fois le hauteur d eau tombée en mm, selon la texture et la structure L eau se déplace vers les taux d humidité décroissant. Ce mouvement s explique par la différence de potentiel capillaire (pf) entre deux zones d humidité différentes. Mais ce principe ne suffit pas à expliquer les déplacements de l eau dans le sol (Soltner, 2000) La remontée capillaire au dessus d une nappe d eau peut atteindre 2 m dans un sol à texture très fine. Mais dans ces sols, la vitesse et le débit de ce mouvement de remontée sont faibles lorsque la nappe est à plus d un mètre des racines, et souvent inférieurs au besoin des plantes et aux partes par évaporation (Soltner, 2000).

Deux cas de non diffusion capillaires Après une pluie, le front d humectation se stabilise : l eau ne diffuse pas vers le bas Après une récolte, l eau de la profondeur ne réhumecte pas les couches

la zone est très sèche, d humidité inférieure au point de flétrissement ; plus bas, la réserve d eau est importante II - Profil hydrique d un sol sou culture jusqu à la profondeur h (enracinement de

14 Deux cas de non diffusion capillaires Après une pluie, le front d humectation se stabilise : l eau ne diffuse pas vers le bas Après une récolte, l eau de la profondeur ne réhumecte pas les couches superficielles Profils hydriques des sols en cours de dessèchement en fonction de la couverture I - Profil hydrique d un sol nu a) en cours de dessèchement b) après quelque semaines : de 0 à 15 cm, la zone est très sèche, d humidité inférieure au point de flétrissement ; plus bas, la réserve d eau est importante II - Profil hydrique d un sol sou culture jusqu à la profondeur h (enracinement de la culture), l humidité reste supérieure au point de flétrissement : les racines font mêches, permettant la remontée des films : les réserves profondes sont fortement entamées III - Profil hydrique d un sol sous forêt La remontée intense entretient humide tout le profil, mais la baisse du taux d humidité se fait sentie sur une grande profondeur

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