[PDF] Cours destinés aux étudiants L3 sol & Eau. Module

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Cours destinés aux étudiants L3 sol & Eau.

Module : Agroclimatologie.

Définition : est la science qui

décrit, explique et classe les climats et tire les Les facteurs étudiés sont les vents, précipitations, températures (extrêmes), insolation, humidité,

Impact de ces facteurs sur la végétation

Les zones climatiques

Il est important de connaître les différents climats du globe.

Les climats de la terre:

1-Climatéquatorial

précipitations abondantes et fréquentes.

Précipitations maximales

Précipitations minimales

mais encore abondantes

Les températures sont chaudes

et stables toute l·année

11-Climatéquatorial

Climat

équatorial

Chaud toute l·année

Précipitations importantes

toute l·année.

Forêt

dense

2-Climattropicale

Pendant quatre mois,

il pleut beaucoup. C·est la saison des pluies. la saison sèche

Les températures sont supérieures

aux précipitations.

Les températures sont

chaudes

2-Climattropicale

La savane pendant la

saison sècheLa savane humide

Climat

tropical

Chaud toute l·année

Précipitations importantes

pendant 4 mois: saison des pluies puis saison sèche.

Savane.

Dans le désert du Sahara.

3-Climatdésertique

Températures maximales très élevées

Mais températures

minimales chaudes

Très peu de précipitations

la courbe de températures est en permanence au-dessus des colonnes de précipitations: climat très sec = climat aride.

3-Climatdésertique

3-Climatdésertique

La steppe

Les oasis

3-Climatdésertique

Droits réservés

4-Climatde mousson

4-Climatde mousson

Climat

équatorial

Chaud toute l·année

Précipitations importantes toute

l·année.

Forêt dense

Climat tropical

Chaud toute l·année

Précipitations importantes pendant

4 mois: saison des pluies puis saison

sèche.

Savane.

Climat arideChaud toute l·année

Très peu de précipitations

Steppe

Oasis a-Climatocéanique

Températures

minimales

Températures

maximales Les températures sont douces toute l·année. Les saisons sont peu marquées.

Les précipitations sont plus importantes

de septembre àfévrier.

Mais il pleut aussi en été.

Les précipitations sont abondantes toute l·année. a-Climatocéanique

Une forêt de feuillus en Bretagne

Climat

océanique

Températures douces

toute l·année

Précipitations abondantes

toute l·année: climat humide.

Forêt de feuillus

(arbres qui ont perdu leurs feuilles en hiver)

Températures

maximales

Températures

minimales températures sont en dessous de zéro degré.

Les précipitations sont

importantes en été.

Mais il pleut aussi

en hiver b-Climatcontinental

Dans une prairie en Pologne

7-Climatcontinental

Climat

continental

Hiver froid et humide

Etéchaud et pluvieux

Prairie

Taïga (forêt de

conifères)

Droits réservés

c-Climatméditerranéen

Températures

maximales

Températures

minimales Les températures sont très chaudes en été.

Mais elles restent douces en hiver.

Les précipitations sont

peu abondantes mais plus importantes en hiver

Il pleut très peu en été

Saison sèche

c-Climatméditerranéen

La garrigue dans le sud de la France

c-Climatméditerranéen

A proximitédes cercles polaires

les rayons du soleil sont obliques

Les ombres sont grandes, il

fait froid toute lannée

Les rayons du soleil

rasent la Terre

III. LES ZONES FROIDES

Dans les zones polaires nord et sud.

1-Climatpolaire

Températures très souvent négatives.

Précipitations sous forme de neige.

Températures maximales

Températures minimales

Peu de précipitations

1-Climatpolaire

La toundra en

Alaska

Climat

polaire

Très froid toute

l·année

Peu de précipitations

Absente

Toundradans la

zone en bordure

1. La saturation :

Lorsque le sol est saturé, tous les pores (macropores et micropes) sont occupés C 2- : Une première partie de l'eau est perdue tout de suite par gravité (évacuation de vers les profondeurs par percolation, n'étant pas retenue par les forces capillaires, c'est l'eau gravitaire. Cette quantité est d'autant plus grande que la texture du sol est grossière (sable). On obtient alors un sol ressuyé, c'est-à-dire un sol contenant le volume maximal d'eau qu'il peut retenir compte tenu de ses caractéristiques de porosité, perméabilité. 3- : (réserve facilement utilisable équivaut environ les 2/3 de la réserve utile), puis la RDU ( Réserve difficilement utilisable). La plante diminue alors son activité d'évapotranspiration pour survivre plus à satisfaire ses besoins en eau (demande climatique), la force de succion de point de rupture du lien capillaire ( la plante consomme alors en ETR) (Hcritique ntervention par les irrigations. La dose appliquée doit satisfaire la réserve facilement utilisable 4- : Il arrive un moment où la force de rétention capillaire excède la force maximale de succion des racines (15 bars ), c'est le point de flétrissement permanent, la plante meurt. Plus la texture du sol est fine (argile) et plus le point de flétrissement est élevé. La différence entre la capacité au champ et le point de flétrissement donne la réserve utile.

RU = (HCC H pF4.2) x da x Z

HCC = humidité à la capacité au champ

H pF4.2 = humidité au point de flétrissement da = Densité apparente du sol

Z = Profondeur d'enracinement en dm

Le temps de ressuyage

est évacuée. Il est de 3 à 5 jours pour les sols à texture fine : argiles) à quelques

heures pour les sols à texture grossière : sables La quantité totale d'eau retenue dépend essentiellement de la texture du sol et de sa profondeur. Ainsi, par exemple, un sol argilo-calcaire d'une profondeur de

400mm, d'une densité de 1,2 et d'une capacité de rétention de 30 g d'eau pour

100 g de terre fine et sèche retiendra :

400 x 1,2 x 30 % = 144 mm.

L'eau excédentaire descend vers la nappe phréatique, plus ou moins vite suivant la perméabilité du sol, qui dépend de la texture du sol, mais également de sa structure (sol tassé, sol ameubli ayant une bonne porosité, etc.). La capacité au champ et la perméabilité sont des données très importantes pour l'irrigation : la capacité intervient pour calculer la dose d'arrosage et la perméabilité pour déterminer la vitesse d'arrosage. Le point de flétrissement permanent correspond à humidité du sol à partir de laquelle la plante ne peut plus prélever eau car la réserve utile en eau du sol a été entièrement consommée. La plante flétrit puis meurt si ce taux d'humidité perdure. Pour la majorité des plantes cultivées sous un climat tempéré, cela correspond à une succion capillaire égale à pF = 4,2. ( pF = log10(-h) où h est la succion capillaire exprimée en cm). L'évapotranspiration peut être estimée à partir de l'équation du bilan hydrique sur parcelle irriguée : P + I - D + ou - R - E + ou - ǻS = 0

Avec :

ǻS : variation d (mm)dans le sol ( sur calcule sur profils hydriques successifs par intégration trapézoïdale)

P : précipitations (mm)

ET : évapotranspiration (mm)

Q : eau de ruissellement (mm) ; négligeable sur parcelle irriguée. D : eau drainée (mm) ; mesurée sur lysimètre. E : Evaporation du sol et transpiration du végétal

Mesure du drainage et lysimètre :

En pratique, les variations d'eau sont mesurée sur une petite parcelle de référence aménagée sous forme de bassin avec un appareil de mesure : le lysimètre. ǻS) (eau contenue dans le sol et les plantes). Le lysimètre permet également de récupérer et mesurer l'eau drainée (D) vers le sous-sol. Les précipitations (P) sont mesurées avec un pluviomètre. Ces mesures lysimétriques permettent ainsi de déterminer l'évapotranspiration. Cette évapotranspiration de référence (ETo) permet ensuite d'estimer ou calculer l'évaporation d'un couvert végétal quelconque, de plus vaste étendue ou d'une autre nature végétale.

ETM = Kc x ET0

Humidimètre à neutrons.

La mesure neutronique de la teneur en eau du sol repose sur les propriétés de

réflexion que possèdent les molécules d'eau à l'égard d'un flux de neutrons.

Rappelons que parmi les divers éléments que l'on trouve dans le sol, ce sont les atomes d'hydrogène qui possèdent le noyau dont la masse est la plus proche de celle du neutron. Les deux parties essentielles d'une sonde à neutrons, isolées l'une de l'autre, sont l'émetteur et le détecteur de neutrons. Elles sont fixées à un câble qui transmet les impulsions électriques émises par le détecteur à un compteur. Le blindage sert à neutraliser la source radioactive lors de son transport. Lorsque la sonde est en place dans le sol, des neutrons rapides sont émis par la source (mélange de americium et de beryllium) dans toutes les directions. Ils se heurtent au noyau des divers atomes qui se trouvent sur leur trajectoire et voient ainsi leur énergie cinétique et leur vitesse diminuer progressivement. Si le sol présente une concentration d'atomes d'hydrogène suffisante, le ralentissement des neutrons émis par la source se produit alors qu'ils se trouvent encore à proximité de celle-ci. Les neutrons ralentis par collisions successives se propagent dans des directions aléatoires, si bien qu'il se forme un nuage neutronique dont la densité, est plus ou moins, constante. Une partie de ces neutrons, qui dépendent de la concentration en atomes d'hydrogènes, sont renvoyés directement en direction du détecteur en créant des impulsions. Le nombre d'impulsions pendant un intervalle de temps est enregistré par un compteur. La conversion de la valeur enregistrée par le compteur en une teneur en eau se fait par le biais d'une courbe d'étalonnage. (teneur en eau en abscisse, nombre de neutrons en ordonnées). Cette technique a l'avantage de permettre des mesures rapides et répétées sur un site sans perturbation du sol et avec une bonne précision.

Potentiel hydrique.

Le potentiel hydrique

La tension de succion du sol peut être exprimée en unités de pression ou en hauteur d'eau. Souvent, on utilise une unité particulière, le pF, qui est le logarithme de la pression négative H exprimée en cm d'eau . pF = log H

1 pression de 1 atmosphère (1013 hPa) correspond à une pression de 1000 cm de

à un pF de 3.

Le potentiel matriciel du sol augmente quand la teneur en eau diminue. Il est de l'ordre de 330 hPa, soit pF=2,5, pour la capacité au champ d'un sol. Le point de flétrissement d'une plante varie d'une espèce à l'autre. Le volume d'eau disponible pour les plantes, appelé "réserve utile RU" comprend la "réserve facilement utilisable RFU" et la "réserve de survie ou difficilement utilisable RDU»; elle dépend de la profondeur du sol et de la nature de celui-ci. Relation humidités des sol et potentiel hydrique : C :

Voir illustration sur la figure ci-dessous.

tensiomètre Principe de fonctionnement : osmose, milieu plus concentré vers milieu moins concentré : sol sec ; eau passe du tensiomètre vers le sol ; plus ce dernier est sec plus le potentiel est élevé. Au-delà de 0.8 bar (voisinage de la capacité au champ), le tensiomètre " décroche ». N sol irrigué : temps de réponse : Lent et non fonctionnel au-delà de 0.8 bar.

Unités de pression et potentiel hydrique.

- Évapotranspiration de référence (ETo) L'évapotranspiration de référence (ETo) est un concept utilisé dans différentes méthodes d'estimation. Cest une valeur d'évapotranspiration pour une végétation choisie, dans des conditions hydriques réelles, permettant ensuite de déduire l'évapotranspiration (ETM) pour d'autres couverts végétaux. Cet usage pratique d'une culture de référence est lié à la faible variation de l'évapotranspiration potentielle selon les différents végétaux, dans de mêmes conditions climatiques. La culture de référence utilisée souvent est le gazon.

Évapotranspiration maximale (ETM)

C'est la valeur maximale de l'évapotranspiration d'une culture donnée, à un stade végétatif donné, dans des conditions climatiques données, prise en compte par l'ETP ou ET0. ETM = Kc x ETP, Kc étant le coefficient cultural.

Evapotranspiration réelle (ETR) :

Evapotranspiration réelle

estimée, in-situ, par des mesures de la consommation réelle de la plante, via un ; ex : humidimètre à neutrons par le sol. DS = stock initial - stock final. Bac class " A » Bac de surface; protégé, posé sur un caillebotis en bois. référence ex : Gazon.

ET0 (gazon) = Kb x Evaporation Bac

Ou bien par la formule suivante : ET0 Climatique

Schéma et dimensions du bac " Class A »

Bac " Colorado »

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