Le mulch

3.2.1 Caractérisation d’un mulch

En l’absence de nappe, les processus de transferts hydriques conduisant à l’apparition d’un front de vaporisation et à la réduction de l’évaporation sont souvent associés ou assimilés à la notion de mulch. Ainsi le dénominateur commun à la caractérisation d’un mulch est une zone à la surface du

définition n’est pas inexacte, elle n’en est pas moins incomplète. En effet, le mulch possède la particularité d’une structure différenciée par rapport à celle du sol sous-jacent.

On distingue deux catégories de mulchs : les mulchs dits « naturels » tels que les croûtes de battance et croûtes de sédimentation et les mulchs artificiels formés par une action mécanique anthropique tel que le labour ou constitués par apport d’un matériau à la surface du sol. Leur action de limitation de l’évaporation est sensiblement différente.

3.2.2 Les conditions d’apparition des mulchs ‘naturels’

La condition de surface joue un rôle important dans la formation d’une couche sèche et dans la réduction de l’évaporation. Une différence de structure à la surface peut créer différentes conditions influant sur la formation de mulchs que l’on peut qualifier de ‘naturels’ (Bresler 1970). C’est le cas des croûtes de sol résultant d’une dégradation de l’état de surface du sol sous l’action conjuguées des cycles de pluie et d’évaporation. La croûte est dite de battance ou structurale lorsque sous l’impact des gouttes de pluie la surface du sol se nivelle par fragmentation et éclatement des agrégats, sédimentaire ou de dépôt lorsque le ruissellement disperse les particules et concentre dans les zones dépressionnaires les sédiments fins qu’il a transporté (Le Bissonais et al. 1995, Findeling 2001 (rappels bibliographiques)). Ces effets de dispersion sont renforcés par la dispersion chimique due à la présence de sodium échangeable (Le Bissonais et al. 1995, Rapp et al. 2000).

van Hoorn et al. (1994) rappellent que le développement d’un mulch dépend des conditions locales de sol, de climat et de culture : une culture d’hiver réduisant la teneur en eau dans la zone racinaire favorise le développement d’une couche de mulch sur une grande profondeur ; les pluies d’été mouillant juste le sol et augmentant la conductivité sans lessivage profond ont également un effet favorable au mulch. L’ensemble de ces facteurs favorisants ont été observés par Perrier (1973) dans le cas d’un sol en jachère.

3.2.3 Spécificité de la nature du mulch dans la réduction de l’évaporation

Par leur faible porosité et leur compacité d’autant plus importante que le sol est sec, les croûtes de surface jouent un rôle déterminant dans la réduction de l’évaporation (Bresler 1970, Rapp et al. 2000). De manière indirecte puisque caractérisées par une conductivité hydraulique très faible par rapport à celle du sol sous-jacent (2 à 3 ordres de grandeur selon les mesures de Bresler (1970)), elles réduisent la vitesse d’infiltration de l’eau dans le sol et la répartissent sur une profondeur plus grande à la teneur en eau plus faible ; de manière directe parce qu’elles constituent une couche de sol discontinue. C’est durant la seconde phase de l’évaporation que l’effet de la croûte se fait sentir

Chapitre 1 – Synthèse bibliographique

(Rapp et al. 2000). En effet c’est à partir du moment où le sol sous-jacent devient déficient que la croûte se dessèche et limite les mouvements de l’eau vers la surface (Bresler 1970). En phase ultime ou troisième phase, c’est la faible teneur en eau du sol qui est le facteur limitant tout comme pour un sol nu (Rapp et al. 2000).

L’étude de l’influence des mulchs artificiels sur l’évaporation est ici limitée aux cas où la couche de surface apportée est constituée de sol dont le caractère textural tranche avec le sol sous-jacent. Il s’agira, dans la plupart des cas, de sable ou de gravier (Modaihsh et al. 1985, Kemper et

al. 1994). Ces mulchs sont mis en place dans une optique de conservation du contenu en eau du sol

car ils améliorent l’infiltration (réduction du ruissellement, faible rétention de l’eau infiltrée) et limitent l’évaporation. Ils sont d’autant plus efficace à réduire l’évaporation que leur épaisseur est importante et leur texture de nature grossière. Cette couverture agit dès la première phase de l’évaporation du sol. Le rôle de son épaisseur et de sa densité sur la durée de chaque phase et l’intensité associée de l’évaporation est rappelée par Findeling (2001) ou de Louvigny (2001) selon les études de Bond et al. (1969), Bond et al. (1970) et Buckingham (1907). Au terme des trois phases, l’évaporation cumulée est invariable rendant l’efficacité du mulch indissociable d’une alternance des pluies et de l’évaporation. Sur une période annuelle, Kemper et al. (1994) montre qu’un mulch constitué de gravier peut, selon une épaisseur variant de 1 à 5 cm, permettre au sol de conserver 45 à 85 % de l’eau de pluie totale reçue.

3.2.4 Mulch en présence d’une nappe superficielle

Un certain nombre de pratiques agricoles visant à modifier l’état de surface du sol s’avèrent efficaces à réduire le flux de remontée capillaire. Nous en avons cité quelques exemples en introduction.

Le comportement d’un mulch constitué d’une couche différenciée est à relier, en présence d’une nappe superficielle, aux études de flux de remontées capillaires pour sols à couches multiples. En analysant simplement la répartition des courbes de conductivités hydrauliques d’un sol fin et d’un sol grossier, Poulovassilis et al. (1985) montrent qu’une combinaison sol grossier sous sol fin se révèle toujours être la plus efficace en matière de transmission du flux de remontée capillaire, la moins efficace étant la combinaison inverse. Dans un objectif de limitation du flux ascendant, il s’agira donc de placer le matériau le plus grossier vers la surface, le plus fin au niveau de la nappe. Selon Hadas et al. (1972), un sol labouré se comporte comme un sol hétérogène dont la couche de surface est de texture plus grossière ; le labour joue donc un rôle réducteur de l’évaporation en

En présence d’une nappe, van Hoorn et al. (1994) affirment qu’une forte évaporation excédant le flux maximum de remontée capillaire est favorable au développement d’un mulch alors qu’une évaporation égale à ce flux provoque une augmentation graduelle de la succion vers la surface et n’est pas favorable au développement d’un mulch en surface. Les seules expérimentations qui pourraient témoigner d’un tel effet sont celles qui ont été menées en conditions contrôlées par Schleusener et al. (1959) puis Hadas et al. (1968). Ces résultats pourraient signifier, qu’à la manière d’un sol nu sans alimentation, le sol serait en mesure de développer selon certaines conditions une couche sèche en surface dont les propriétés provoqueraient une rupture de l’écoulement quelle que soit la phase. C’est en tout cas vers cette explication que tendent Hadas et

al. (1968).