PREMIERE PARTIE

L’EAU ET LE SOL

I. PARAMETRES PHYSIQUES DU SOL

Air

Eau

Solide

Sol

Vs

Ve

VaWa

We

Ws

VTWt

II. PARAMETRES PHYSIQUES DU SOL

Densité réelle:

• Masse volumique réelle des grains solides composant le sol

• Comprise entre 2,6 et 2,7 g/cm3

 Densité apparente sèche:•Masse volumique apparente du sol

•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

3/ cmgV

WD

g

gr

3/ cmgV

WD

T

ga

r

a

T

ae

D

D

V

VVP

1

III. HUMIDITES DU SOLHumidité massique:

•Quantité d’eau contenue dans un échantillon de sol exprimée en % du poids sec

Humidité volumique:

•Volume d’eau contenu dans le sol exprimé en % du volume de l’échantillon de sol en

place

Relation (;Hp)

Hauteur d’eau contenue dans le sol

•Teneur en eau du sol exprimée en hauteur d’eau

g

ep W

WH

T

e

VV

ap DH

Zhe (mm)

Z

Un échantillon de sol de dimensions 10x10x10 cm possède un poids total de 1460 g dont 260 g en eau. Déterminer :

1.L’humidité massique2.L’humidité volumique3.La hauteur équivalente d’eau4.La densité apparente5.La porosité totale6.La porosité de l’air.

EXEMPLE DE CALCUL 1

HeHcc

84,1e

ftHH

Humidité à la capacité au champ (Hcc)

•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%

Humidité au point de flétrissement (Hft)•Humidité minimale compatible avec la vie de la plante → au dessous de laquelle, l’absorption de l’eau par les racines n’est plus possible

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

 Humidité équivalente (He)•Teneur en eau résiduelle d’un échantillon soumis à une centrifugation → toute l’eau libre est éjectée sous l’effet de la centrifugation

• Deux relations pratiques et

IV. NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU DANS LE SOL

cce HH 84,1e

ft

HH

HeHcc

84,1e

ftHH

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 (RUi)

•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

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

NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU DANS LE SOLV. RESERVES EN EAU DU SOL

Réserve utile maximale

Réserve utile disponible

Réserve facilement utilisable

afccfcc DHHRU max

SZDHHRU afcc max

ZDHHRU afcc max

(RUmax en m3)

(RUmax en mm)

afifii DHHRU

SZDHHRU afii (RUi en m3)

ZDHHRU afii (RUi en mm)

max32 RURFU

Exemple:

θcc = 34% et θft = 20%

θcc = 34% θft = 20% S = 1 ha Z = 1m

θcc = 34% θft = 20% Z = 1m

%142,034,0max ftccRU

(RUmax en m3)

34max 14001102,034,0 mZSRU ftcc

mmZRU ftcc 140102,034,0 3max

Z

1400 m3 du volume du sol = RUmax

14% du volume du sol = RUmax

140 mm=1400 m3 /ha du volume du sol = RU max

S

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 del’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 Hi et sa densité apparente sèche varient avec la profondeur du sol selon les indications suivantes :

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

Horizon (cm) Hi (%) Da (g/cm3) H0 : 0 - 5 5 1,2 H1 : 5 - 20 10 1,3 H2 :20 - 80 15 1,4 H3 :80 - 100 17 1,4

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

1.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.

Horizon Profondeur (cm)

He (%) Hi (%) Da (g/cm3)

H0 12 15 5 1,8 H1 17 36 25 1,1 H2 28 24 18 1,4 H3 50 32 18 1,7 H4 120 40 25 1,6

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 sol saturé

Après ressuyage sol non 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

NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU DANS LE SOLVI. ETAT DE L’EAU DANS 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 SOLVII.POTENTIEL DE L’EAU DANS LE SOL

L’eau est retenue dans les capillaires par des forces:

•(+) ϕ capillaires est petit → (+) forces de retention sont importantes (+) potentiel eau est élevé

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

NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU DANS LE SOLVIII.RELATION ENTRE POTENTIEL ET TENEUR EN EAU

NIVEAUX DE LA RETENTION DE L’EAU DANS LE SOLIX. COURBE DE RETENTION

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

Déterminer les humidités correspondantes aux meilleures conditions d’absorption de l’eau par la plante