État de l'eau dans le sol

humide saturé

espace poral

espace solide

sec

M eau

M solide

Vol eau

Vol tot

θr

θs

A) Teneur en eau volumique

sols sableux : 35% < θs < 50%

sols limoneux : 40% < θs < 60%

sols argileux : 30% < θs < 65%

θ = Vol eau / Vol totθr < < θs

Expressions du statut hydrique du sol

forces d’adsorption forces d’adsorption

forces capillarité

forces de gravité

diffusion et ascension capillaires

infiltration, filtration, ressuyage

sec saturéhumide

forces d’adsorption

forces capillarité

rp = -2σ/r

Equivalence des unités des niveaux énergétiques de l’eau dans le sol :

100 cbar = 1atm = 100 KPa = 1 000 cm d’eau = pF 3, avec pF = log cmeau

B) Tension (unité énergétique, potentiel hydrique, matriciel, succions)

Expressions du statut hydrique du sol

Expressions volumétrique et tensiométrique du statut hydrique du sol :Intérêts respectifs

θ Ψ* Unité compatible avec flux (mm),

participe au bilan hydrique

* Technique de mesure simple (par humidité pondérale et ρas)

* Réalité physique pour racine* Caractère universel* Utilisation d'un seuil

physiologique pour pilotage

θs

Saturation

θc

Capacité au cham

pPoint ressuyage

θftFlétrissemt

temporaire

θhHum

idité hygroscopique

Humidité volumique

forces gravitéforces matricielles

drainage rapide

drainage lent

tθc

Flétrissemt

permanent

θfp

4.0

Ψ

h

pF

-16 bar

-160 m

4.2

-10 bar

-100 m

-0.33 bar

-3.3 m

2.5

tension racinaire max

Eau disponible

Les teneurs en eau caractéristiques

Privilégier aspect pratique :

Définir des états caractéristiques basées sur le comportement de l’eau dans le sol et l’alimentation de la plante

Potentiel hydrique dans le continuum sol - plante - atmosphèreHumidités relatives de l’air en équilibre avec l’eau30 48 63 77 91 95.5 98 98.9 99.2 95.5 100%

Potentiel hydrique de l ’eau en atmosphères-2000 -1000 -500 -200 -100 -50 -40 -30 -20 -15 -10 0

La Recherche

4.2

θfp

prof

. en

raci

nem

ent

R.U. (mm)

2.5 θc θ

pF

Définition de la réserve en eau du sol

Réserve utilisable (R.U.) de divers types de sols (tiré de Musy et Soutter 91)

Sable Sable limoneux

Limon sableux

Limon argileux

Argile

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0

tene

ur e

n ea

u

Prof. ra

cinair

e

R. U.

capacité au champ

point de flétrissement

Ordres de grandeur de la RU en fonction du type de sol

Détermination au laboratoire des humidités caractéristiques

Presse à membrane

tiré de Musy

et Soutter1991

film d’eau

poresparticules

de sol

membranegrille support

Représentation d ’une presse à membrane utilisé pour la détermination de d'une humidité caractéristique

Détermination au laboratoire des teneurs en eau caractéristiques

Déterm

ination au laboratoire des humidités caractéristiques

profil hydrique soisson baziège 1996réserve utilisée 238mm sol argileux

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

humidité volumique en %

prof

onde

ur e

n cm

4/03/965/06/969/07/96Hv pf 4.2 labo

Détermination au champ des teneurs en eau caractéristiques

Source : Arvalis, Bouthier 2004

ψ < 0

sol sableuxsol argileux

Allure de la relation ψ = f(θ) en fonction du type de sol

Humidité volumique θgestion de la ressource

Pote

ntie

l hyd

rique

ψfa

cilit

é d

’alim

enta

tion

hydr

ique

Relations « tension-teneur »

Bougie de céramique poreuse

Manomètre à vide

Bouchon

Partie essentielles d’un tensiomètre et son contact avec le sol

Outils de mesure de l'état hydrique du sol

1. Mesure par tensiomètre à eau

Mesure de la tension

2. Mesure par sonde tensiométrique

Outils de mesure de l'état hydrique du sol

Mesure de la tension

évolution des tensions en sol de boulbène

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

9-ju

in12

-juin

15-ju

in18

-juin

21-ju

in24

-juin

27-ju

in30

-juin

3-ju

il6-

juil

9-ju

il12

-juil

15-ju

il18

-juil

21-ju

il24

-juil

27-ju

il30

-juil

2-ao

ût5-

août

8-ao

ût11

-aoû

t14

-aoû

t17

-aoû

t20

-aoû

t23

-aoû

t26

-aoû

t29

-aoû

t1-

sept

4-se

pt7-

sept

10-s

ept

13-s

ept

16-s

ept

Plui

e-Irr

igat

ion

en m

m ;T

ensi

on e

n C

bars

PLUIE IRRIGATION VALEUR STADE MED 30 cm MED 60cm

10 feuilles Humidité du grain 50%floraison femelle

lente montée des tensions à 60cmelles réagissent peu aux irrigations

Outils de mesure de l'état hydrique du solMesure de la tension

Arvalis,, Bouthier, 2004

Méthode Irrinov

Incidence temp sol (1.5 % par degré) compensée par le boîtier.

Abordable. RustiqueLongévité. Ne gèle pas.Ne désamorce pas.Echelle intéressanteIndépendante salinitéBonne sensibilité

0 – 200 cbarsla tension du sol s'équilibre avec le milieu interne. On mesure la résistivité interne.

Sonde tensiométrique(1990)

Dépendance salinitéPeu précis

Bon marché0 – 700 cbarsLa résistance varie avec la teneur en eau du sol.

Résistance éléctrique

Dissolution du gypsePeu sensible à basse tension.

Bon marché Ne désamorce pasNe gèle pas. Indépendant salinité.

0 – 700 cbarsLa tension s'équilibre au travers du gypse.On mesure la résistivité interne

Bloc de gypse(1960)

Plage limitée à 70 cb.Nécessite bon dégazageDésamorçage.Gel. Fragile

AbordableSimpleLecture directeLongévitéIndépendant salinitéBonne précision

0 – 70 cbarsla tension s'équilibre au travers de la bougie poreuse, se transmet via la colonne d'eau à un vacuomètre

Tensiomètreà eau (1950)

InconvénientsAvantagesPlagePrincipeTechnique

Outil de mesure du potentiel hydrique du sol

Outils de mesure de l'état hydrique du sol

Cours Climat Plante E. Saur

Ralentissement des neutrons par les atomes d'hydrogène et renvoi vers la source

Outils de mesure de l'état hydrique du sol

Mesure de la teneur en eau du sol

Principe de fonctionnement de la sonde à neutron

1. Mesure par sonde à neutrons

Capteur diélectriqueTime Domain Reflectometry

Estimation de la permittivité diélectrique du sol (capacitance) par la mesure du temps de retour d’une onde électromagnétique à très haute fréquence

Outils de mesure de l'état hydrique du sol

Mesure de la teneur en eau du sol

2. Mesure par sonde "TDR"

Site Interne

Capteur diélectriqueFrequency Domaine Sensor

Estimation de la permittivité diélectrique du sol (capacitance) par la mesure de la fréquence de résonance d’une onde électromagnétique à haute fréquence

Outils de mesure de l'état hydrique du sol

Mesure de la teneur en eau du sol

3. Mesure par sonde "FDR"

Diviner 2000 ® , Enviroscan ®

Suivi de la teneur en eau du sol dans un verger de Noyers Lara®, modalité goutte à goutte 2L enterré

Laymajoux, 2006

Outils de mesure de l'état hydrique du solMesure de la teneur en eau du sol

4. Mesure par résistivité électrique

Source électrique

cathodeanode

Outils de mesure de l'état hydrique du sol

Mesure de la teneur en eau du sol

cliché : Jordan-Meille