Problématique du coût d’échantillonnage et les variables auxiliaires

Historiquement, la compréhension qu’ont les scientifiques du sol, l’évaluation de sa qualité et de son fonctionnement est obtenue à partir des analyses classiques de laboratoire. Par exemple, la plupart des méthodes d’analyse de sol utilisées aux États-unis ont été développées dans les années 1940 (Jones, 1999). La méthodologie de chaque analyse a été discutée, modifiée pour ensuite faire l’objet d’une description officielle (Carter, 1993). Malgré tout, certaines propriétés des sols et les méthodes d’analyses qui leur sont associées continuent de susciter des controverses (Novaes et Smith, 1999). La plupart des plans de fertilisation agro- environnementaux exigent des analyses de sol périodiques pour permettre une meilleure gestion des sols et de la qualité des eaux (exemple du PAEF au Québec). Il faut souligner que ces analyses demandent beaucoup de temps et nécessitent une quantité de sol importante. C’est pourquoi les méthodes rapides comme la télédétection et les variables auxiliaires pour estimer les propriétés des sols et évaluer quantitativement les problèmes de gestion des sols agricoles et les terres sont nécessaires.

Avec l’avènement de l’agriculture de précision débutée dans les années 1980, laquelle exige une évaluation rapide, fréquente et intensive des propriétés des sols (Searcy et al., 1989), la gestion spécifique des sols et des cultures a entraîné une demande croissante de méthodes d’analyse de sol rapides et moins coûteuses (Bouma et al., 1999). Selon les normes établies, en agriculture de précision, les recommandations exigent un seul échantillon de la couche de surface du sol par hectare (Wolkowski et Wollenhaupt, 1994). Les coûts d’échantillonnage et d’analyse des sols en agriculture de précision sont très élevés à cause du nombre élevé d’échantillons prélevés par rapport aux coûts des méthodes traditionnelles (Demattê et al., 2001). Au Québec, par exemple, le coût standard d’analyse d’un échantillon de sol est approximativement de 35 $ Can. Ceci a pour effet de freiner l’implantation de la gestion spécifique des sols et des cultures. Par conséquent, des alternatives plus abordables sont nécessaires comme l’utilisation des nouvelles technologies pour estimer les propriétés de sols.

Toutes ces raisons ont poussé les chercheurs de partout dans le monde à examiner les nouvelles technologies comme une alternative possible par rapport aux méthodes d’analyse de laboratoire traditionnelle. Batten (1998) a affirmé à cet effet que les techniques spectroscopiques sont rapides, moins coûteuses et non dangereuses (Pirie et al., 2005). Ces techniques spectroscopiques de réflectance dans l’ultraviolet (UV), le visible (VIS), le proche infrarouge (PIR) et le moyen infrarouge (MIR) s’avèrent de bons substituts pour plusieurs méthodes de laboratoire traditionnelle utilisées pour caractériser diverses propriétés des sols agricoles (Pirie et al., 2005; Janick et al., 1998). En plus, ils ont l’avantage de présenter un potentiel d’adaptabilité sur le terrain (Viscarra Rossel et McBratney, 1998b). Parmi ces techniques spectroscopiques, on peut citer la spectroscopie de masse (SM), la résonance magnétique et nucléaire, le spectre de UV, du VIS, du PIR, du MIR, et de l’infrarouge thermique (IT). C’est dans cet optique que la télédétection est aussi explorée comme une excellente option pour déterminer les propriétés des sols. Les travaux de Galvao et al. (1997) ont montré que les corrélations entre les différentes bandes du spectre électromagnétique et les données de télédétection ont mené à une meilleure compréhension de la complexité des constituants du sol. Selon Coleman et al. (1991), l’estimation des variables du sol à partir des données spectrales en cartographie des sols est une bonne application potentielle et importante de la télédétection multispectrale. Schepherd et Walsh (2002) ont développé une méthode qui utilise une sorte de bibliothèque spectrale comme un moyen rapide et non destructif pour estimer les propriétés des sols, celle-ci étant basée sur les analyses de réflectance spectroscopique. Selon ces chercheurs, ces banques de données spectrales facilitent l’analyse des sols par télédétection.

2.10.1 La conductivité électrique apparente (CEA)

La télédétection est une approche en plein développement dont les résultats sont très prometteurs dans un futur rapproché pour guider efficacement la gestion des sites et des cultures spécifique à un site (Brisco et al., 1998). Puisqu’elle ne représente pas pour le moment une technologie assez fiable et cohérente (Brisco et al., 1998), les variables auxiliaires apparaissent comme des supports à la télédétection pour mieux cartographier certaines propriétés de sols en particuliers le DSP et la CFP. Par exemple, la conductivité électrique apparente (CEA) des sols mesurée à partir de la résistivité électrique ou de l’induction électromagnétique, est une variable ou une donnée spatiale de sol bien adaptée à la précision de

mesures de propriétés de sols. Elle est très facile à mesurer (Corwin et Lesch, 2003) et est typiquement corrélée avec la texture du sol, la capacité de rétention en eau du sol (Williams et Hoey, 1987). La CEA est un intégrateur de plusieurs propriétés de sols comme la salinité (Lesch et al. 1995), la texture (williams et Hoey, 1987) le taux de matière organique (Banton et al., 1997), la teneur en argile et la teneur en eau suivant la profondeur de matériaux de sol conductible (Doolittle et al., 1994; Kitchen et al., 2005).

2.10.2 Les modèles numériques d’élévation (MNE)

Depuis que la distribution spatiale des propriétés de sols est importante pour plusieurs applications (Young et Hammer, 2000a), des approches alternatives sont requises (Mckenzie et al., 2000; Cook et al., 1996; Moore et al., 1993). Plusieurs propriétés de sol et les relations existantes entre elles sont souvent évaluées sur de petites surfaces, mais pour mieux comprendre ces relations par rapport au pédo-paysage, plusieurs modèles rigoureux sont requis (Gessler et Chadwick, 1997). Les modèles numériques d’élévation (MNE) sont une des plus importantes applications du système d’information géographique (SIG) à partir desquelles les propriétés sont dérivées et utilisées pour caractériser les formes de relief (Dobos et al., 2000). Un MNE est une représentation de la topographie (altimétrie et /ou bathymétrie) d’une zone terrestre sous une forme adaptée à son utilisation par un ordinateur. Cette variable auxiliaire mesurée grâce à un SIG constitue une composante importante de la réalité du pédo-paysage. Chaplot et al. (2000) ont utilisé les MNE et des données pédologiques pour étudier des modèles de distribution de sols et améliorer la prédiction de l’hydromorphie des sols. Odeh et al. (1995) ont utilisé les MNE comme variable auxiliaire en co-krigeage pour réaliser une cartographie des propriétés des sols à grande échelle. Dobos et al. (2000) ont combiné des données satellitaires AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) au MNE pour cartographier le potentiel de drainage des sols. Ziadat (2005) a analysé les MNE pour prédire les propriétés des sols d’un site de superficie relativement grande.