L’eau dans le sol

Article présenté ici dans le cadre du programme Olea 2020

 

Mobilité de l’eau dans le sol

• Dans le sol, l’eau peut prendre diverses directions du fait des forces en présence:

– la gravité : écoulement de l’eau en profondeur.

– la tension superficielle : 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 succion des racines : attraction vers les racines.

• Ces forces ont pour effet de limiter la mobilité de l’eau. L’énergie potentielle de l’eau liée au sol est ainsi réduite par rapport à celle de l’eau libre. La différence d’énergie potentielle de l’eau entre deux points explique la possibilité de déplacement de l’eau dans le sol : les mouvements d’eau dans le sol permettent de rétablir l’équilibre d’énergie potentielle de l’eau entre ces deux points.
• 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, ce qui implique des mouvements multidirectionnels de l’eau (action de la tension superficielle sur la gravité). 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 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.

Réserve utile en eau du sol

• 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 :

– humidité à la capacité au champ : il s’agit de du taux d’humidité d’un sol ressuyé dans des conditions où le drainage est assuré librement.

– 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 impliqe 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 (voir article sur l’olivier et l’eau).

• 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 le montre le graphique à droite:

  

– 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.

 

• Autres points d’importance :

– 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 matières organiques présentent des capacités de rétention plus élevées que les argiles. Par contre, elles restituent l’eau plus difficilement. Le bilan des apports de matières organiques est toutefois positif sur la RU, d’où leur intérêt en culture en sec.

• La RU d’un sol peut être évaluée à partir de la texture. Celle-ci est déterminée par analyse de la granulométrie (répartition des particules d’un sol selon leurs tailles). Le triangle de texture ci-dessous permet d’estimer la RU à partir de la granulométrie. La RU y est exprimée en millimètres d’eau par centimètre de terre fine (particules dont la taille est inférieure à 2 mm).
• Exemple de détermination de la RU à partir du triangle de texture : un sol caillouteux présente 45 % de terre fine sur un horizon de 50 cm de profondeur. La terre fine est constituée à 28 % d’argiles, 55 % de limons et 17 % de sables. Quelle est la RU sur cet horizon ?

– d’après le triangle de texture ci-dessous, cet horizon correspond à des argiles limono-sableuses dont la RU s’élève à 1,80 mm d’eau par cm de terre fine.

– si le sol est constituée à 45 % de terre fine, la RU est de 0,8 mm par cm de sol (1,80 mm x 0,45 = 0,8 mm).

– si l’horizon est profond de 50 cm, la RU de l’horizon est de l’ordre de 40 mm d’eau (0,8 mm x 50 = 40 mm), soit 400 m³ d’eau par hectare (1 mm = 10 m³ / ha).

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 (voir article sur l’olivier et l’eau).
• La RFU est difficile à évaluer du fait qu’elle varie entre 30 et 60 % de la RU selon le type de sol rencontré.

Assèchement du sol

• Le sol s’assèche plus rapidement dans les horizons de surface du fait de l’évaporation naturelle au sol et de la forte densité de racines. La succion des racines et les différences d’humidité entre la surface et les horizons plus profonds occasionnnent des remontées d’eau par capillarité. Ces remontées diffèrent selon la texture du sol et sa porosité :

– en sols sableux, les remontées sont plus rapides mais elle n’interviennent que sur de faibles profondeurs (20 à 30 cm de sol).

– en sols argileux et/ou compacts, les remontées sont bien plus lentes, mais elles interviennent sur des profondeurs plus importantes (80 à 100 cm).

• Deux techniques culturales permettent de limiter l’évaporation au sol et ainsi préserver les réserves en eau pour l’alimentation hydrique de l’olivier :

– le binage qui permet à la fois d’éliminer les adventices et de rompre la continuité du film d’eau jusqu’à la surface.

– le mulching (ou paillage du sol). Cette pratique est rendue difficile par la dispersion de la paille par le vent et par la progression des incendies au niveau du sol.