Flux descendants journaliers
Dans le cadre de cette expérience, le premier objectif était de déterminer la précision et la pertinence de quatre méthodes d'estimation des flux d'eau en sols organiques, sous différentes régies d'irrigation. Pour ce faire, les flux obtenus par les méthodes 2, 3 et 4 ont été comparés à une valeur de référence, soit le drainage mesuré dans les cases lysimétriques (méthode 1). En effet, les cases lysimétriques permettent d'obtenir des mesures directes, réelles et constantes de flux d'eau dans le temps et dans l'espace (Zotarelli et coll., 2007). Par contre, un des désavantages de cette méthode est que la plaque de métal au fond de la case brise la succion du sol et peut ainsi ralentir le mouvement de l'eau (Webster, 1993). Afin de minimiser cet effet, la plaque de métal a été insérée juste au- dessus de la nappe phréatique, soit à une profondeur variant entre 0,9 et 1,0 m dans les essais chez HVW et JPG. Des relevés de hauteurs de nappe ont été faits pendant les expériences afin de s'assurer que les plaques avaient été installées à la bonne profondeur. Sur la figure 4, on peut voir que la hauteur de la nappe sur les deux sites varie entre -0,91 et -1,4 m. Il est donc possible d'affirmer que sur les sites HVW et JPG, les cases ont été installées à la bonne profondeur et que l'impact des modifications de profondeur sur les mouvements d'eau est négligeable.
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Figure 4. Hauteur de la nappe phréatique sur les sites HVW et JPG
Il peut sembler à priori inadéquat de comparer les flux sortants et prédits sans tenir compte du fait qu'il peut y avoir une accumulation d'eau au fond de la case lysimétrique sans qu'il n'y ait d'écoulement. Une comparaison appropriée aurait nécessité l'utilisation d'un modèle numérique pour déterminer s'il devrait y avoir ou non de l'écoulement, et pour permettre une comparaison adéquate entre les flux observés et les flux prédits par le modèle. Dans la cadre de ce projet, une modélisation stochastique avec déphasage a été utilisée afin de déterminer le décalage entre les épisodes de pluie et l'écoulement de la case lysimétrique. Ce déphasage a ensuite été utilisé pour comparer les flux prédits et les flux observés quelques temps plus tard, le temps étant estimé à partir du modèle stochastique. Dans ce cas, le recours à ce déphasage n'a pas permis d'améliorer la valeur de prédiction et c'est pourquoi les flux sortants et prédits on pu être comparés directement.
La figure 5 compare les flux journaliers mesurés et calculés dans les parcelles recevant le traitement E30 (soit une irrigation lorsque le potentiel matriciel à la profondeur racinaire atteignait -30 kPa), pour chaque site d'essai. Les précipitations et irrigations y sont également présentées afin de faciliter l'interprétation des résultats. Les figures correspondant aux traitements El5, E50, ETr et TEM sont présentées à l'Annexe 4.
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i Précipitation i Case lys.(méthode 1) •P+l-Etr-DS (méthode 3)■F
Irrigation P+I-Etr (méthode 2) KdH/dz (méthode 4)Figure 5. Flux journalier mesuré et calculé chez PHVW, HVW et JPG, dans les parcelles du traitement E30
Sur la figure 5 chez PHVW, toutes méthodes d'évaluation confondues, on remarque que les épisodes de drainage ont été peu nombreux (entre 5 et 9 épisodes de drainage), mais importants (entre 6,8 et 40,2 mm). On observe un décalage de plusieurs jours entre les épisodes de pluie et l'arrivée du drainage dans les cases lysimétriques, comme s'il avait fallu qu'une certaine quantité d'eau s'accumule sur la plaque de métal au fond de la case avant de s'écouler dans le seau de drainage. Chez HVW, il y a eu du drainage pendant plusieurs jours dans les cases lysimétriques suite à la pluie du 29 mai. Par contre, contrairement à chez PHVW, ce drainage était régulier et si faible qu'il est impossible de le voir sur la figure 3. De plus, il ne semble pas y avoir de décalage entre les pluies et le drainage des cases lysimétriques. Chez JPG, il y a eu du drainage seulement dans les traitements E30 et TEM en début d'expérience, car une pluie de 33 mm est survenue quelques jours avant l'installation du matériel en champ et a saturé le sol. Par la suite, aucune pluie n'a été assez intense pour provoquer du lessivage. En fait, aucune irrigation au cours des trois expériences n'a été assez importante pour provoquer du lessivage dans les seaux de drainage, car ces sols ont une très grande capacité de rétention en eau et ne se drainent que lorsque de très grandes quantités d'eau sont ajoutées. Il peut en effet arriver qu'en été, suite à une pluie, il n'y ait aucune variation de la nappe phréatique puisque toute l'eau aura été absorbée (Price, 2001).
Les flux descendants estimés par bilan hydrique simple (P + I - Etr) et par bilan hydrique avec mesures de sol (P + I - Etr - AS) ont surestimé les flux d'eau par rapport à ce qui a été recueilli dans les cases lysimétriques. De plus, le changement de stock ne semble pas corriger de façon importante l'estimation des flux d'eau par rapport au bilan hydrique sans mesure de sol puisque les deux courbes sont généralement assez semblables et proches l'une de l'autre. Cette analyse sera poussée plus loin dans la section suivante.
Les flux estimés par la loi de Darcy surestiment encore plus les flux d'eau que les bilans hydriques. Ce phénomène est particulièrement évident à la suite de pluies intenses. En effet, chez HVW, où une pluie de 34 mm est survenue en moins de 24 heures, les flux de Darcy ont atteint une valeur de 816 mm j "1. De plus, le tensiomètre inséré à 30 cm de
phénomène sera abordé plus en profondeur dans la prochaine section. Par contre, la direction des flux de Darcy est cohérente avec les périodes de pluies, les irrigations et les périodes sèches.