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DEPARTEMENT DES SCIENCES AGRONOMIQUES SUPPORT DE COURS A l’usage des étudiants de la deuxième année cycle long DOMAINE SIENCES AGRONOMIQUE (M07) UNITE D’ENSEIGNEMENT FONDAMENTALE (UEF 1.1) Code de la matière : U.E.F.2.2.1 AGRONOMIE I : EAU Présenté par Aissaoui Mohamed Ridha Année universitaire 2019-2020 ……………………………………/SNV/2020 Université Ferhat Abbas Sétif 1 Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie اﻟﺟﻣﮭورﯾﺔ اﻟﺟزاﺋرﯾﺔ اﻟدﯾﻣﻘراطﯾﺔ اﻟﺷﻌﺑﯾﺔ وزارة اﻟﺗﻌﻠﯾم اﻟﻌﺎﻟﻲ و اﻟﺑﺣث اﻟﻌﻠﻣ ﺟﺎﻣﻌﺔ ﻓرﺣﺎت ﻋﺑﺎس، ﺳطﯾف1 ﻛﻠﯾﺔ ﻋﻠوم اﻟطﺑﯾﻌﺔ و اﻟﺣﯾﺎة

AGRONOMIE I : EAU Agro... · 2020. 6. 25. · 3.3 Teneur en eau ... L’air atmosphérique sec est actuellemen t composé, sur une base volumique, de 78,08% de N 2, de 20,95% d’O

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  • DEPARTEMENT DES SCIENCES AGRONOMIQUES

    SUPPORT DE COURS

    A l’usage des étudiants de la deuxième année cycle long

    DOMAINE

    SIENCES AGRONOMIQUE (M07)

    UNITE D’ENSEIGNEMENT FONDAMENTALE (UEF 1.1)

    Code de la matière : U.E.F.2.2.1

    AGRONOMIE I : EAU

    Présenté par

    Aissaoui Mohamed Ridha

    Année universitaire 2019-2020

    N°……………………………………/SNV/2020

    Université Ferhat Abbas Sétif 1 Faculté des Sciences de la

    Nature et de la Vie

    الجمھوریة الجزائریة الدیمقراطیة الشعبیة يوزارة التعلیم العالي و البحث العلم

    1 جامعة فرحات عباس، سطیف الطبیعة و الحیاةعلوم كلیة

  • SOMMAIRE INTRODUCTION

    11. Généralités.............................................................................................................................1

    1.1 Définition...................................................................................................................1 1.2 Molécule d’eau...........................................................................................................1 1.3 Cluster d’eau..............................................................................................................2 1.4 Surface interne...........................................................................................................2

    2. Relations entre les trois phases du sol.....................................................................................3

    3. Mesure des volumes occupés par les différentes phases du sol...............................................4 3.1 Masses réelles et apparentes.....................................................................................4 3.2 Porosité .....................................................................................................................5 3.3 Teneur en eau.............................................................................................................6

    3.3 Teneur en eau.............................................................................................................6 3.3.1 Teneurs en eau caractéristiques............ .................................................................8

    4. Formes de l’eau dans le sol......................................................................................................8 4.1 Eau de constitution....................................................................................................8 4.2 Eau hygroscopique....................................................................................................8 4.3 Eau de rétention capillaire.........................................................................................8 4.4 Eau gravitaire........................................................................................................... 8

    5. Etats de l’eau dans le sol..........................................................................................................9 5.1 Réserve utile en eau du sol (RU) ...............................................................................9 5.1.1 Humidité à la capacité au champ............................................................................ 9 5.1.2 Humidité au point de flétrissement ........................................................................9 5.1 Réserve facilement utilisable en eau du sol ............................................................10 5.1.1 Effet de la texture du sol sur la réserve utile.........................................................10

    6. Forces de rétention de l’eau du sol) ............................................................................11 6.1 Notions de Pression -- Tension – Succion....................................................11

    7. Potentiel de l’eau dans le sol (potentiel hydrique) ..................................................13

  • M.R. Aissaoui (MCB) Agronomie 1 : Eau- Support de cours Mars 2020

    IIème PARTIE : EAU

    « Une eau vivante apporte la vie, une eau morte apporte la mort ! » Viktor Shauberger (1885-1958)

    1. Généralités

    1.1 Définition

    Selon le dictionnaire, l’eau est définit en ces termes : Eau est une molécule chimique composée d’hydrogène et d’oxygène ; liquide inodore, insipide et transparent, l’eau gèle à 4°C (glace) et bout à 100°C (vapeur). Sa plus grosse densité se situe à 4°C. Importance physiologique capitale pour la vie sur terre et le climat. A l’état naturel, l’eau contient beaucoup de sels dissous. Sur le plan chimique, une eau pure correspond à une eau distillée.

    Selon les modèles théoriques, la molécule d’eau est si petite que les microscopes électroniques les plus puissants ne parviennent pas à la grossir suffisamment. On estime qu’elle mesure environ 0.5nm (nanomètre).

    La forme de la molécule d’eau est construite sur le modèle de l’atome qui s’appuie sur la physique quantique élaborés vers 1900 par le physicien Allemand Max Planck. Elle est désignée par l’abréviation chimique H2O, qui signifie que deux atomes d’Hydrogène (H) sont associés à un atome d’oxygène (O).

    1.2 Molécule d’eau

    Dans une molécule d’eau, deux atomes d’hydrogène sont liés à un atome d’oxygène par une liaison covalente. Au cœur de la molécule d’eau une densité d’électrons plus élevée apparait du coté de l’oxygène (8 électrons) par rapport a l’hydrogène (1 électron). Par conséquent, il se crée un coté surtout chargé négativement (coté oxygène) et un coté surtout chargé positivement (coté hydrogène). On désigne une telle molécule par le terme dipolaire.

    Les atomes d’hydrogène font un angle de 104° par rapport à l’atome d’oxygene. S’il se faisait face exactement à 180°, la polarité des liaisons serait inefficace. C’est donc grâce à la présence de l’angle de liaison qu’apparaissent les pôles inversement chargé de chaque coté de la molécule, faisant de ces molécules des dipôles.

    Cette polarité a également un effet entre les molécules d’eau puisque les charges opposées s’attirent mutuellement, se positionnent toujours pôles opposés l’un contre l’autre et constituent ainsi des grappes et des agrégats de taille et de forme variées.

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    1.3 Cluster d’eau Les molécules individuelles, du fait de leur nature dipolaire, créent des

    complexes similaires appelés clusters, qui sont des complexes éphémères composés de plusieurs molécules d’eau liées entre elles par des liaisons hydrogène. Celles-ci tirent parti de la nature dipolaire de l’eau et de la répartition « inégale » des électrons dans la liaison polaire associant les deux atomes. Les molécules d’eau et leurs clusters sont bien trop petits, en effet, une molécule d’eau ne mesure qu’un dix millionième de millimètre. Il en faut 100 trillions (1020) pour obtenir une goutte grosse comme une tête d’épingle.

    Lorsque l’eau s’écoule et tourbillonne, l’énergie dégagée fait que les clusters se décomposent de nouveau en molécules individuelles. De ce fait, La capacité de l’eau à éliminer les clusters par son propre mouvement est par conséquent le signe de sa nature vivante.

    1.4 Surface interne

    A l’intérieur d’un liquide, les molécules d’eau ont tendance à se rassembler et à former des sphères ou des gouttes avec la plus petite surface possible. On appelle la force qui met en œuvre ce rassemblement la force de cohésion, c'est-à-dire l’attraction réciproque des molécules d’un liquide.

    De la puissance de cette force découle l’énergie de liaison d’un liquide. Rapporté à une molécule individuelle, l’énergie de liaison est d’autant plus forte que la molécule sera environnée d’un grand nombre de « voisines ». L’ensemble du liquide est alors « lié », cohérent et passif : il devient inerte (son énergie de liaison est très élevée).

    En surface, les molécules d’eau ont moins de « voisines » que celle situées en profondeur et disposent donc d’une moins grande énergie de liaison. Pour parvenir en surface, elles ont besoin d’une énergie contraire qui « disperse » et triomphe en partie de l’énergie de liaison des molécules situées en profondeur. Les physiciens appellent cette énergie contraire énergie de surface ou tension superficielle. Ces molécules en surface sont plus libres, moins fortement liées que celles à l’intérieur du liquide. L’ensemble du liquide est alors plus« libre », plus actif et plus dynamique : il devient plus réactif (son énergie de surface est plus élevée).

    L’énergie de liaison (conséquence de la force de cohésion) et l’énergie de surface (conséquence de la force de dispersion) ont donc des actions opposées.

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    2. Relations entre les trois phases du sol

    En première analyse, le sol peut être représenté schématiquement comme constitué d’un volume de solides et d’un volume de vides.

    Le volume des solides est constitué des différents minéraux et des particules de matière organique. Les vides occupent les espaces libres entre les particules (minéraux et matière organique). À son tour, le volume des vides est divisé en une phase liquide et gazeuse (figure 1).

    liquide Gaz Solide Vides

    Figure 1 : Représentation schématique d’un volume de sol. La phase liquide est constituée principalement de l’eau et des éléments (sels,

    nitrates, etc.) en solution dans celle-ci. La phase gazeuse est constituée d’azote gazeux (N2), d’oxygène (O2), d’argon (Ar), de gaz carbonique (CO2), de vapeur d’eau et d’autres gaz (CH4, H2S, etc.). L’air atmosphérique sec est actuellement composé, sur une base volumique, de 78,08% de N2, de 20,95% d’O2, de 0,934% de Ar et de 0,038% de CO2 et 0,002% d’autres gaz. Dans les sols bien aérés, la proportion des différents gaz est près de celle de l’air atmosphérique alors que dans les sols mal aérés, l’oxygène est remplacée par le gaz carbonique (CO2) et d’autres gaz résultant de l’activité anaérobique (CH4,H2S, etc.). La phase gazeuse est le complément de la phase liquide, les gaz remplaçant l’eau lorsque celle--ci se retire. Le volume des solides est considéré comme constant pour autant que le sol est considéré comme indéformable. Le volume des vides est aussi appelée porosité totale. Un bon sol agricole a une porosité d’environ 50%.

    Les volumes de solides, de liquides et de gaz sont généralement exprimés en termes de m3 ou cm3 et parfois en termes de fractions ou pourcentages (m3/m3 ou cm3/cm3). Les relations entre les différents volumes sont représentées par les équations suivantes :

    Vt = Vs +Vv = Vs +Ve +Va [1.1]

    Vv = Ve +Va [1.2] Vt = volume total du sol (cm3) ; Vs = volume des solides (cm3) ; Vv = volume des vides (cm3) ; Ve = volume d’eau ou de liquide (cm3) ; Va = volume d’air ou de gaz (cm3).

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    3. Mesure des volumes occupés par les différentes phases du sol 3.1 Masses réelles et apparentes

    Les paramètres fondamentaux sur lesquels repose la description générale d’un sol relèvent des relations de masse et de volume caractérisant sa constitution.

    Le premier est lamasse volumique réelle “ρs“ qui est le rapport de la masse des constituants solides sur leur volume :

    ρs = [1.3] ρs = masse volumique réelle du sol (g/cm3) Ms = masse des solides (g)

    La masse volumique réelle des éléments constituants le sol est fonction du type de matériaux :

    minéraux argileux 2,00 - 2,65 g/cm3 quartz et feldspath (limon et sable) 2,50 - 2,60 g/cm3 minéraux contenant des éléments métalliques 4,90 - 5,30 g/cm3 fraction organique 1,30 - 1,40 g/cm3

    Les valeurs moyennes des masses volumiques réelles sont généralement

    comprises entre les valeurs suivantes : sols minéraux 2,60 - 2,70 g/cm3 sols organiques 1,40 - 2,00 g/cm3

    Le second paramètre, la masse volumique apparente sèche “ ρas “ permet de

    tenir compte de l’importance relative du volume des solides et des vides du sol :

    ρa s = = [1.4]

    ρas = masse volumique apparente sèche du sol (g/cm3).

    La masse volumique apparente sèche d’un sol est toujours inférieure à sa masse volumique réelle, puisque la masse solide est toujours rapportée au volume total apparent et non seulement au volume de solides. Les ordres de grandeur des masses volumiques apparentes sèches sont pour différents types de sols :

    sols sableux 1,40 - 1,70 g/cm3 sols argileux 1,00 - 1,50 g/cm3 sols tourbeux 0,30 - 1,00 g/cm3

    La masse volumique réelle “ ρe“ de la phase liquide est définie comme le

    rapport de la masse du liquide sur son volume :

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    ρe = [1.5]

    ρe = masse volumique du liquide (g/cm3) Me = masse de liquides (g)

    Comme la phase liquide est constituée principalement de l’eau et des éléments (sels, nitrates, etc.) en solution dans celle--ci et que les sols présentent généralement de faibles concentrations et qu’ils sont soumis à de faibles variations de température, la masse volumique liquide est assimilée à celle de l’eau pure, soit 1,00 g/cm3. 3.2 Porosité

    La porosité “p“, définie comme le rapport du volume des vides sur le volume total du sol (aussi appelé le volume apparent), permet aussi de caractériser les espaces entre les particules de sol :

    p = = 1− ρρ

    [1.6]

    Dans les sols minéraux, la porosité varie entre 30 % et 60 %, alors que les

    tourbes peuvent présenter des porosités de près de 90 %. Le volume relatif des vides peut aussi être exprimé par l’indice des vides “e”

    qui est peu utilisé en agronomie mais très utilisée en ingénierie :

    e = [1.7]

    Il existe une relation entre l’indice des vides et la porosité :

    e = [1.8]

    p = [1.9]

    Le système poral, considéré comme un réseau de pores et de conduits de

    faibles dimensions communiquant entre eux, peut être décomposé en plusieurs classes de porosité. Les deux plus importantes sont :

    Macroporosité : la partie des pores dans laquelle se déroulent la majorité des transferts d’eau et d’air. Les phénomènes de mouvement de l’eau se font principalement sous l’action des forces de la gravité dans les macropores. Ce sont ces pores qui sont libérés de leur eau suite au drainage. L’espace des teneurs en eau entre la capacité au champ et la saturation provient des macropores. Microporosité : la partie des pores de faibles diamètres qui retiennent l’eau suite au drainage. Ils réagissent peu aux forces de la gravité mais sont le site des forces capillaires.

    Les diamètres apparents de 8-10 μm sont généralement considérés comme la limite entre la macroporosité et la microporosité.

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    3.3 Teneur en eau

    La quantité de liquide ou d’eau contenue dans le sol est variable dans le temps et dans l’espace. Sa caractérisation est importante et elle est définie par la teneur en eau volumique et la teneur en eau pondérale.

    La teneur en eau volumique “θ” est définie comme le rapport du volume d’eau contenu dans le sol à son volume apparent de sol (ou volume total de sol) :

    θ = [1.10]

    La teneur en eau pondérale “w” est quant à elle définie comme le rapport de la masse d’eau contenu dans le sol à la masse des particules de sol :

    w = [1.11] En hydrologie, les teneurs en eau volumiques sont utilisées car elles facilitent

    les calculs alors qu’en agronomie, il est de tradition d’utiliser les teneurs en eau pondérales. Il existe une relation entre la teneur en eau volumique et la teneur en eau pondérale d’un sol :

    θ = ρρ

    [1.12]

    3.3.1 Teneurs en eau caractéristiques

    Différents concepts et définitions relatifs à l’humidité des sols ont été développés dans l’optique d’une utilisation pratique en agronomie. Les concepts d’humidités caractéristiques sont présentés à la figure 2 et ils sont aussi en relation avec l’utilisation de l’eau par la plante.

    Figure 2 : Teneurs en eau caractéristiques des sols et croissance des plantes.

    Les définitions des humidités caractéristiques sont :

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    Saturation (Sat) : teneur en eau à saturation du sol en condition de champ. En réalité, le sol n’atteint jamais une saturation complète car une certaine quantité d’air y reste toujours emprisonnée.

    Capacité au champ (CC) : teneur en eau du sol après que l’excédent d’eau se soit drainé et que le régime d’écoulement vers le bas soit devenu négligeable, ce qui se produit habituellement de un à trois jours après une pluie ou une irrigation.

    Point de flétrissement (PF) : teneur en eau du sol où la plante ne peut y puiser l’eau nécessaire à sa survie, y subit des dégâts irréversibles et elle meure.

    Point critique (PC) : la teneur en eau du sol lorsque la plante commence à souffrir d’un manque d’eau et que sa croissance en est affectée. Cette teneur en eau est utilisée en gestion de l’irrigation. Il est aussi appelé point de flétrissement temporaire par certains. Cette valeur se situe entre le tiers et les deux tiers de la différence entre le point de flétrissement et la capacité au champ et varie selon le type de plante, son stade de croissance et le pouvoir évaporant de l’air.

    Deux autres concepts utilisés en gestion de l’eau en découlent et ils sont : Réserve utile (RU) : quantité d’eau contenue dans le sol que les plantes

    peuvent utiliser. C’est la différence entre la capacité au champ et le point de flétrissement.

    Réserve facilement utilisable (RFU) : quantité d’eau contenue dans le sol que les plantes peuvent utiliser facilement pour leur croissance et sans subir de stress dommageable.

    Toutes ces définitions et les concepts qui y sont reliés sont basés sur un modèle

    statique et simplifié du mouvement de l’eau dans le sol qui ne fait pas intervenir le mouvement dynamique de l’eau dans le sol.

    Figure 3 : Réserve utilisable de divers types de sol (Musy et Soutter, 1991)

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    4. Formes de l’eau dans le sol

    4.1 Eau de constitution

    Une partie de l'eau entre dans la composition chimique des roches. C'est l'eau de constitution des minéraux hydratés. Cette fraction de l'eau est totalement indisponible, au moins jusqu'à ce que la roche soit altérée.

    4.2 Eau hygroscopique

    Cette fraction de l'eau est fortement adsorbée à la surface des colloïdes minéraux et organiques (argiles, humus), mais aussi sur divers autres minéraux. Les forces qui lient cette fraction de l'eau avec les particules du sol sont supérieures à la force de succion des racines des plantes. Cette eau ne peut donc pas être utilisée par les plantes. Mais cette eau peut être sollicitée par les phénomènes d'évaporation directe.

    4.3 Eau de rétention capillaire

    Une troisième fraction de l'eau constitue ce que l'on appelle l'eau de rétention capillaire. Cette eau constitue des films dans les microporosités du sol. Les forces qui lient cette eau sont inférieures à 12 atmosphères, ce qui veut dire que les plantes peuvent mobiliser cette eau au niveau de leurs racines. Naturellement, cette eau peut être évaporée. Mais les forces exercées par la pesanteur sont trop faibles pour la percoler. Cette eau ne participe donc pas à l'approvisionnement des nappes. En outre, pour que cette eau soit mobilisable par évaporation ou par les plantes, il faut que la continuité des films capillaires soit conservée.

    Diverses pratiques culturales comme le sarclage (diminution du nombre des racines des adventices évapotranspirantes) ou le binage, sont des moyens connus, probablement depuis les débuts de l'agriculture, qui, en introduisant des discontinuités dans les films capillaires du sol, diminuent considérablement les phénomènes d'évapotranspiration et maintiennent au plus haut niveau possible cette fraction capillaire que l'on appelle aussi réserve hydrique du sol.

    4.4 Eau gravitaire

    Cette eau remplit les macroporosités du sol. Les forces qui lient cette eau aux minéraux du sol sont trop faibles pour s'opposer à l'action de la pesanteur. Cette eau va donc s'infiltrer et percoler jusqu'à ce qu'elle rencontre un niveau de roches plus imperméables. Là, l'eau va s'accumuler en saturant le niveau de roches sus-jacent en constituant un aquifère (nappe phréatique -quand l'aquifère est suffisamment proche de la surface pour être accessible par le creusement d'un puits-). Cette fraction de l'eau est appelée réserve hydrologique du sol.

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    Figure 4 : Formes de l’eau dans le sol

    1) Eau de constitution 2) Eau fortement adsorbée (eau hygroscopique) 3) Réserve hydrique (eau de rétention capillaire) 4) Réserve hydrologique (eau gravitaire)

    5. Etats de l’eau dans le sol

    Nous entendons par l’état de l’eau dans le sol, sa disponibilité pour les racines des plantes, c'est-à-dire le taux d’humidité du sol restituée à la plante.

    5.1 Réserve utile en eau du sol (RU)

    La réserve utile (RU) en eau d'un sol, exprimée en millimètre d'eau, correspond à quantité d’eau que le sol peut absorber et restituer à la plante. La RU est encore la quantité d’eau comprise entre l’humidité à la capacité au champ et l’humidité au point de flétrissement

    5.1.1. Humidité à la capacité au champ Il s'agit du taux d'humidité d’un sol ressuyé dans des conditions où le

    drainage est assuré librement. 5.1.2. Humidité au point de flétrissement

    Elle correspond au taux d'humidité d'un sol pour lequel l’eau est retenue avec une intensité supérieure aux forces de succion des racines. La tension superficielle est supérieure à la succion exercée par les racines. Si le sol atteint son point de flétrissement, la plante ne peut plus absorber l’eau du sol ce qui implique le flétrissement et la mort de la plante.

    Pour la plupart des cultures, le point de flétrissement est atteint lorsque le sol exerce sur l’eau des tensions de l’ordre de 15 à 16 bars. Pour l'olivier, la tension au point de flétrissement est de l'ordre de 25 bars, ce qui se traduit directement par une augmentation de la réserve utile par rapport aux autres cultures.

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    5.2. Réserve facilement utilisable en eau du sol La réserve facilement utilisable (RFU) en eau d'un sol, exprimée en millimètre

    d'eau, correspond à la fraction supérieure de la réserve utile (RU) pour laquelle la plante n'est pas amenée à réguler son évapotranspiration par les stomates. La RFU est difficile à évaluer du fait qu'elle varie entre 30 et 60 % de la RU selon le type de sol rencontré.

    Figure 5 : Les teneurs en eau caractéristiques en fonction du comportement de

    l’eau dans le sol

    5.2.1. Effet de la texture du sol sur la réserve utile

    La texture du sol a une influence directe sur les taux d'humidité à la capacité au champ et au point de flétrissement et par conséquent sur la RU comme suit :

    les éléments grossiers (éléments du sol dont la taille est supérieure à 2 mm : cailloux, graviers...) ne permettent pas de stocker l'eau. Les sols à forte proportion d'éléments grossiers possèdent par conséquent une RU limitée.

    les sols sableux présentent de faibles capacités de rétention en eau, ce qui implique de plus faibles RU.

    les sols à forte proportion de particules fines (limons et argiles) emmagasinent davantage d'eau ; en contrepartie, une grande partie de ces réserves en eau restent indisponibles pour les plantes.

    les matières organiques présentent des capacités de rétention plus élevées que les argiles. Par contre, elles restituent l'eau plus

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    difficilement. Le bilan des apports de matières organiques est toutefois positif sur la RU, d'où leur intérêt en culture en sec.

    6. Forces de rétention de l’eau du sol

    Dans le sol, l'eau peut prendre diverses directions du fait des forces en présence qui ont pour effet de limiter sa mobilité à savoir :

    la force de gravité (l'action de la pesanteur): qui provoque l’écoulement de l'eau en profondeur.

    la tension superficielle c'est-à-dire l’attraction de l'eau par les particules de sol. La tension superficielle est d'autant plus forte que les particules sont fines et compactées.

    la pression osmotique due à la présence de sels dans le sol, son effet est considéré comme négligeable en l'absence de vapeur.

    la force de succion des racines qui provoque l’attraction de l’eau vers les racines. Ainsi, la mobilité de l'eau dans le sol varie en fonction de plusieurs facteurs:

    l'humidité rencontrée dans le sol : en sol sec, l’eau est fortement retenue par les particules de sol. De plus, l’eau se dirige depuis les zones les plus humides vers les zones plus sèches. Cela explique les phénomènes de diffusion et de capillarité depuis les horizons profonds plus humides vers les horizons de surface plus secs. Par contre, en sol saturé d'eau, l'écoulement gravitaire prédomine.

    la texture du sol : l'argile et l'humus retiennent fortement l’eau du fait de la finesse des particules, de leur polarité et de leurs grandes surfaces d'échange.

    le tassement du sol et sa porosité: l’eau est d’avantage retenue et circule lentement en sol tassé et/ou faiblement poreux.

    L'énergie avec laquelle le sol retient l'eau est exprimée au travers d'une tension (pression négative). Celle-ci est mesurée en bar (1 bar =10.33 m.c.e.) à l'aide d'un tensiomètre ou d'une sonde tensio-électrique. La tension exercée par le sol sur l’eau limite la disponibilité de l’eau pour la plante. Les racines doivent alors appliquer une force de succion plus élevée pour absorber l’eau nécessaire à leurs besoins vitaux.

    6.1. Notions de Pression -- Tension -- Succion Dans ce cours, l’unité de pression utilisée est la hauteur de la colonne de liquide qui est ici la hauteur de la colonne d’eau. Pour un point au-dessus de la nappe (Figure 6), la pression est négative et elle dénommée tension ou succion (-h).

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    Figure 6. Pression sous et au--dessus de la surface d’un liquide.

    Le concept de tension ou succion est pratique car il permet d’enlever le signe négatif de la valeur et de lui donner une dimension positive.

    Tension = Succion = −Pression

    ᴓ des pores (µm)

    Tension de succion (hPa) Commentaire

    60-30 50-100 Tension de succion à la capacité au champ 2 1 500 limite de pore contenant de l'eau facilement utilisable

    0,2 15 000 Point de flétrissement 0,003 1 000 000 Tension de succion d'un sol sec à l'air

    Tableau 1: Relation entre la taille des pores et la tension de succion nécessaire pour les vider de leur eau (d'après Rowell, 1994)

    De ce fait et pour un aspect pratique, la tension ou la succion sont très utilisés dans le domaine des sols :

    Allure de la relation ψ=f(θ)

    Figure 7 : Relation tension-teneur en fonction du type de sol

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    7. Potentiel de l’eau dans le sol (potentiel hydrique)

    Le premier concept en écoulement de l’eau est le potentiel. Le potentiel est le niveau d’énergie que possède l’eau en un point.

    Le potentiel de l’eau dans le sol exprime la différence d’énergie libre entre l’eau du sol et une eau de référence, libre et pure à la pression atmosphérique.

    Le potentiel traduit l’état de liaison de l’eau du sol ou la quantité d’énergie qu’il faudrait fournir pour l’extraire du sol.

    Le potentiel total comprend plusieurs composantes, chacune liée à une force agissant sur l’eau qui modifie son énergie par rapport a celle de l’eau libre et pure.

    Ces champs de force sont dus principalement à : La gravité : engendrant un potentiel de gravité ou potentiel gravitationnel La pression de l’eau en milieu saturé : potentiel de submersion (h>0) L’attraction de l’eau par la matrice solide en milieux non saturés : potentiel

    matriciel. (h0 en milieux saturés h

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    Figure 8 : Schéma descriptif de l’état de l’eau dans le sol