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PREMIERE PARTIE

L’EAU ET LE SOL

I.

PARAMETRES PHYSIQUES DU SOL

Wa

Sol

Wt

Air

We Eau Ws Solide

Va

Ve Vs

VT

II. PARAMETRES PHYSIQUES DU SOL Densité réelle: •

Masse volumique réelle des grains solides composant le sol

 Dr  

W  g  V  g 

 g / cm  3

 Comprise entre 2,6 et 2,7 g/cm3

•

 Densité apparente sèche:  Da 

Masse volumique apparente du sol

•

W  g  V T 

 g / cm  3

Varie entre 1,1 et 1,7 g/cm3 → 1,6 g/cm3 pour les sols sableux et 1,1 à 1,3 g/cm3 pour les sols argileux •

Porosité  Volume total des vides exprimé en % du volume total de l’échantillon

•

P est de l’ordre de 35 à 55 % → textures grossières ont une faible P % aux fines

•

 P  

V e  V a V T 

 1

 Da  Dr 

III. HUMIDITES DU SOL Humidité massique: Quantité d’eau contenue dans un échantillon de sol exprimée en % du poids sec

•

 H  p



W e W  g 

Humidité volumique: Volume d’eau contenu dans le sol exprimé en % du volume de l’échantillon de sol en

•

place

Relation ( ;Hp)

  



e V   V   T  

    H  p  Da

Hauteur d’eau contenue dans le sol Teneur en eau du sol exprimée en hauteur d’eau

•

he    Z 

(mm)

   Z

    

EXEMPLE DE CALCUL 1

Un échantillon de sol de dimensions 10x10x10 cm possède un poids total de 1460 g dont 260 g en eau. Déterminer : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

L’humidité massique L’humidité volumique La hauteur équivalente d’eau La densité apparente La porosité totale La porosité de l’air.

IV. NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU DANS LE SOL Humidité à la capacité au champ (H cc) Quantité maximum d’eau que peut retenir un sol après ressuyage → au dessus de

•

laquelle, l’écoulement est exclusivement gravitaire Sable → Hcc = 6%

•

Argile → Hcc = 35%

 H  ft  H e

1,84

Humidité au point de flétrissement (H ft)

Humidité minimale compatible avec la vie de la plante → au dessous de laquelle,  H cc  He l’absorption de l’eau par les racines n’est plus possible •

Sable → Hft = 1 à 3% Argile → Hft = 15 à 30%

•

 Humidité équivalente (H e) Teneur en eau résiduelle d’un échantillon soumis à une centrifugation → toute l’eau libre est éjectée sous l’effet de la centrifugation  H   H  ft   e  H e  H cc Deux relations pratiques et •

•

1,84

EN DE EAU DU SOL NIVEAUXV. DERESERVES LA RETENTION L’EAU DANS LE SOL Réserve utile maximale (RUmax) Différence dans la teneur en eau entre la capacité au champ et le point de

•

flétrissement → humidité qui peut être accumulée pour être ultérieurement utilisée par les plantes

Réserve utile disponible (RU i)

 H  ft  H e

1,84

Différence dans la teneur en eau entre l’ humidité initiale et le point de flétrissement → Humidité qui existe encore dans le sol et que la plante peut utiliser •

 H cc  He

 Réserve facilement utilisable (RFU) Fraction de la RU maximale utilisable sans qu’il y ait diminution de l’activité photosynthétique de la plante •

Réserve utile maximale

m ax

 H cc

(RUmax en m3)

 RU 

(RUmax en mm)

 RU 

Réserve utile disponible



  cc     f     H cc  H   f  

 RU 

m a x

 H   f    Da Z S 



 H cc

m a x

Da

 H   f    Da Z 



 RU i   i     f    H i  H   f   Da

(RUi en m3)

 RU i  H i  H   f    Da  Z S 

(RUi en mm)

 RU i  H i  H   f    Da Z 

Réserve facilement utilisable

 RFU   2 RU m ax 3

Exemple: θcc = 34% et θft = 20%  RU max   cc    ft   0,34  0,2  14 %

θcc = 34% θft = 20%

S = 1 ha

   S

Z = 1m

 RU max   cc    ft   S  Z    0,34  0,210 1  1400 m 4

3

1400 m3 du volume du sol = RU max

θcc = 34% θft = 20% Z = 1m  RU max   cc    ft   Z   0,34  0,2103  140mm

   Z

    

EXEMPLE DE CALCUL 2 Un cylindre a été utilisé pour le prélèvement d’échantillons de sol. Son diamètre est de 178 mm. La hauteur de la colonne de sol récupérée est de 30 cm. Le poids de cette colonne avant et après séchage à l’étuve est de 11,4 kg et 9,5 kg respectivement. Déterminer : 1. La densité apparente du sol. 2. La porosité totale. 3. La teneur en eau massique et volumique du sol au moment du  prélèvement. 4. La quantité totale d’eau contenue dans le sol au moment de l’échantillonnage sur une profondeur de 120 cm. 5. La part de cette quantité qui peut être utilisée par les plantes si l’humidité équivalente massique est de 30 %.

EXEMPLE DE CALCUL 3 Soit un sol dont l’humidité volumique à la capacité au champ est de 30%. Son humidité massique initiale H i et sa densité apparente sèche varient avec la profondeur du sol selon les indications suivantes : Horizon (cm) H0 : 0 - 5 H1 : 5 - 20 H2 :20 - 80 H3 :80 - 100

Hi (%)

Da (g/cm )

5 10 15 17

1,2 1,3 1,4 1,4

Déterminer la profondeur de pénétration de l’eau correspondant à un arrosage de 50 mm.

EXEMPLE DE CALCUL 4 Soit un sol hétérogène présentant les caractéristiques indiquées dans le tableau suivant:

1.

Horizon

Profondeur (cm)

He (%)

Hi (%)

Da (g/cm3)

H0 H1 H2 H3 H4

12 17 28 50 120

15 36 24 32 40

5 25 18 18 25

1,8 1,1 1,4 1,7 1,6

Quelle est la profondeur du sol Z ramenée à la capacité au champ après un apport d’eau de 110 mm ? 2. Un agriculteur utilise de l’eau pompée dans un puits pour l’irrigation de ce sol cultivé en luzerne sur 10 ha. Pour cela, il utilise un débit de 200 l/s pendant 24 heures. La profondeur d’enracinement est supposée égale à 50 cm. a. Déterminer la fraction d’eau apportée par l’irrigation qui sera perdue en  profondeur au-delà de la zone des racines.  b. Calculer la durée pendant laquelle l’agriculteur devait pomper l’eau pour qu’il n’y aurait pas de pertes d’eau en profondeur.

VI.DE ETAT DE L’EAUDE DANS LEDANS SOLLE SOL NIVEAUX LA RETENTION L’EAU

L’eau du sol est soumise à différentes forces qui la lient plus ou moins fortement aux

particules solides Après un arrosage abondant, l’eau occupe tous les vides Après ressuyage

sol non saturé

sol saturé

forces de rétention > forces de gravité

 L’eau qui reste est liée au sol et ne quittera celui-ci que sous l’effet de forces > forces

de rétention→ potentiel de l’eau dans le sol

VII.POTENTIEL DE L’EAU DANSDANS LE SOL NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU LE SOL

Potentiel de l’eau dans le sol •

exprime l’intensité des forces qui retiennent l’eau dans le sol → importance du travail à

fournir pour extraire l’eau

 + le sol est humide → + le potentiel de l’eau est faible → + l’eau est mobile

•

 + le sol est sec → + le potentiel de l’eau augmente → + l’eau est de (-) en (-) disponible

•

Unités de mesure du potentiel de l’eau •

mesure de la tension de l’eau : l’atmosphère ou la hauteur de l’eau en cm

•

autre unité de mesure : pF (potentiel of free energy) → log décimal de la tension exprimée

en cm d’eau → exemple : tension de 100 cm d’eau correspond à pF2

NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU DANS LE VIII.RELATION ENTRE POTENTIEL ET TENEUR ENSOL EAU



L’eau est retenue dans les capillaires par des forces: (+) ϕ capillaires est petit → (+) forces de retention sont importantes

•

 (+) ϕ capillaires est grand → (+) forces de retention diminuent

•

(+) potentiel eau est élevé

(+) potentiel eau est faible

La répartition des espaces vides en capillaires (petits, moyens et grands) dépend de la

nature du sol : •

sols argileux riches en petits capillaires et sols sableux riches en gros capillaires

•

pour chaque sol → relation caractéristique entre l’humidité  et le potentiel de l’eau → relation caractéristique entre le volume contenu dans le sol et sa disponibilité

pour les cultures

DE RETENTION NIVEAUX DEIX. LACOURBE RETENTION DE L’EAU DANS LE SOL Déterminer les humidités correspondantes aux

meilleures conditions d’absorption de l’eau par la plante

 L’humidité maximum dépend de la nature du

sol (+) H augmente (+) potentiel de l’eau

diminue 2 sols différents de même humidité n’offrent

 pas les mêmes possibilités d’absorption Pour le même volume, un sol sableux stocke

(-) d’eau qu’un sol argileux mais il la cède (+) facilement