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Détermination de l'humidité du sol

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Pinova

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Il est essentiel de disposer d'informations précises sur l'humidité du sol pour établir des programmes et des quantités d'irrigation exacts. Les pratiques modernes d'irrigation consistent à n'appliquer que la quantité d'eau dont les plantes ont besoin pour une croissance et un développement ininterrompus, sans réduire les rendements. Il existe plusieurs méthodes pour déterminer les niveaux d'humidité du sol.

Méthodes de détermination de l'humidité du sol

Inspection visuelle

Méthode gravimétrique

Calcul mathématique (bilan hydrique)

Méthodes basées sur des capteurs :

Mesure de la conductivité électrique (méthode électrométrique)

Mesure de la tension de l'eau dans le sol

Capteur de filigrane

Capteur volumétrique

Mesure de la constante diélectrique

Mesure des caractéristiques thermiques

Réflexion spectrale (télédétection)

Méthodes d'analyse des rayonnements radioactifs

Le choix de la méthode dépend du budget du producteur, du temps dont il dispose, de la précision requise et de l'aspect pratique.

1. Méthode visuelle

Cette méthode repose sur une inspection visuelle du sol dans le champ. Parce qu'elle est subjective et peu fiable, elle ne peut pas être utilisée pour établir des calendriers d'irrigation précis. Dans le meilleur des cas, elle peut aider à déterminer le calendrier du travail du sol ou d'autres opérations agro-techniques, mais elle n'est pas recommandée pour la gestion de l'irrigation.

2. Méthode gravimétrique

Également connue sous le nom de méthode de séchage, il s'agit d'une méthode directe de détermination de l'humidité du sol. Un échantillon de sol est pesé avant et après séchage à 105 °C jusqu'à ce que toute l'eau se soit évaporée. La différence de poids représente l'eau évaporée, qui est utilisée pour calculer l'humidité du sol en pourcentage de masse.

Pour exprimer l'humidité en pourcentage volumique, la densité apparente du sol doit également être connue (déterminée en laboratoire). Cette méthode est précise et fiable, ce qui la rend adaptée aux travaux expérimentaux et à l'étalonnage des capteurs. Cependant, comme elle nécessite un échantillonnage important tout au long de la saison de croissance, elle n'est pas pratique pour la gestion quotidienne de l'irrigation.

3. Méthode mathématique (calcul du bilan hydrique)

Cette méthode permet de calculer le déficit hydrique du sol à partir des valeurs quotidiennes d'évapotranspiration. Il existe des dizaines de formules, mais la formule de Penman-Monteith est la plus utilisée car elle fournit des résultats précis tant dans les climats humides que dans les climats arides.

Les données requises sont les suivantes

Température de l'air (moyenne, min, max)

Humidité de l'air (min, max)

Rayonnement solaire

Vitesse du vent

Précipitations

Coefficient de culture (Kc)

Capacité au champ du sol et eau disponible

Registres d'irrigation

L'évapotranspiration de référence (ETo) représente la perte d'eau d'une surface herbeuse bien arrosée. Comme les cultures varient, des coefficients de culture (Kc) sont utilisés pour ajuster les valeurs pour des plantes et des stades de croissance spécifiques. L'évapotranspiration des cultures est calculée comme suit :

ETc = ETo × Kc

Le déficit hydrique du sol est ensuite déterminé à l'aide de la formule suivante :

Dw = Dwpd + ETc - Pef - Irr

Où :

Dw = déficit hydrique journalier

Dwpd = déficit du jour précédent

ETc = évapotranspiration de la culture (mm)

Pef = précipitations effectives (mm)

Irr = irrigation (mm)

Bien que traditionnellement utilisée uniquement dans la recherche en raison de sa complexité, cette méthode est devenue plus pratique grâce à la disponibilité de stations météorologiques abordables et d'applications informatiques ou basées sur le web.

L'irrigation des vignobles en Australie, au Chili et en Californie en est un exemple. En Californie, le projet CIMIS fournit des données quotidiennes sur l'ETo, que les agriculteurs utilisent pour planifier l'irrigation. En viticulture, on applique la méthode de l'irrigation déficitaire régulée (RDI), qui consiste à ne remplacer qu'une partie de l'ETc en fonction du stade de la vigne et des objectifs de production du viticulteur.

4. Méthodes basées sur des capteurs

Les technologies basées sur les capteurs sont les plus utilisées aujourd'hui parce qu'elles sont rapides, simples et efficaces pour les décisions d'irrigation en temps réel.

4.1. Tensiomètres

Les tensiomètres mesurent la force de succion avec laquelle le sol retient l'eau. Ils agissent comme une "racine artificielle", indiquant quand l'irrigation doit commencer ou s'arrêter. Par exemple, l'Irromètre utilise un tube rempli d'eau avec une pointe poreuse placée dans la zone racinaire. Lorsque le sol s'assèche, l'eau est aspirée par le tube, ce qui crée une pression négative affichée sur le cadran.

Avantages : faible coût, installation facile, utilisation simple.
Inconvénient : construction fragile, nécessitant une manipulation soigneuse.

4.2. Méthodes électrométriques

Elles mesurent l'humidité du sol par conductivité électrique. Il en existe deux types principaux :

Les capteurs à filigrane (à base de gypse) :

Utilisés depuis 1978

Peuvent rester dans le sol toute la saison

Fournissent des relevés continus et fiables qui ne sont pas affectés par le type de sol, le pH ou la température

Les valeurs sont données en centibars (cb) :

0-10 cb : sol saturé

10-30 cb : eau suffisante

30-60 cb : irrigation généralement nécessaire

60-100 cb : irrigation nécessaire dans les sols plus lourds

100-200 cb : sol trop sec pour des rendements optimaux

Plusieurs capteurs peuvent être installés à différentes profondeurs pour un suivi détaillé

Capteurs volumétriques :

Les électrodes mesurent la conductivité diélectrique, convertie en teneur en eau volumétrique (%)

Peuvent également rester dans le sol pendant toute la saison

La taille du capteur détermine le volume de la mesure (0,3-1 litre), les plus petites unités étant utilisées dans les serres et les plus grandes à l'extérieur

4.3. Constante diélectrique (TDR/FDR)

Le TDR (Time Domain Reflectometry) mesure la vitesse à laquelle une impulsion électromagnétique traverse le sol, en fonction de sa teneur en eau. Il s'agit d'une méthode précise, non invasive et largement indépendante du type de sol.

La FDR (Frequency Domain Reflectometry) fonctionne sur le même principe mais mesure les différences de tension.

Avantages : haute précision, mesure simultanée de la CE, pas d'étalonnage nécessaire.
Limites : coût plus élevé, précision réduite dans les sols très salés ou argileux.

4.4. Propriétés thermiques

Cette méthode permet de mesurer l'évolution du transfert de chaleur du sol en fonction de l'humidité. Une aiguille chauffée ou une impulsion thermique est utilisée et les changements de conductivité indiquent la teneur en eau. Elle est également utile pour déterminer les constantes hydriques du sol après étalonnage.

4.5. Réflexion spectrale (télédétection)

Utilisée avec des drones et des satellites pour estimer l'humidité du sol sur de grandes surfaces. Les sols humides absorbent plus de rayonnement et réfléchissent moins dans le proche infrarouge. Les données sont analysées à l'aide d'un logiciel et vérifiées sur le terrain.

Inconvénients : la matière organique, la structure et la culture du sol ont une incidence sur la mesure de l'humidité.
Avantage : couvre de grandes surfaces, ce qui en fait un outil précieux pour l'agriculture moderne.

4.6. Méthodes radioactives

L'humidité peut également être mesurée à l'aide d'appareils à neutrons ou à rayons gamma. Bien qu'efficaces, ces appareils nécessitent des opérateurs formés et certifiés, ainsi que des mesures de sécurité strictes. C'est pourquoi cette méthode est rarement utilisée dans la pratique.