État de l'eau dans le sol - Challenge Agriculture · Outil de mesure du potentiel hydrique du sol....
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État de l'eau dans le sol
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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
