CHAPITRE III : LE SITE EXPERIMENTAL
III.6. L’INSTRUMENTATION
III.6.5. Récapitulatif du dispositif instrumental
Depuis le début du suivi expérimental (mai 1998), les paramètres de suivi des bilans hydriques et azotés a nécessité l’implantation de 64 tensiomètres, 64 bougies poreuses, 50 capteurs de température, générant quelques 30 000 données, sur la base d’un pas de temps hebdomadaire (tableau III-13).
La figure III-34 présente un récapitulatif des fonctions des capteurs. La batterie de tensiomètres permet de déterminer un gradient de charge. Ce gradient de charge associé à la loi de Darcy aboutit au calcul du flux drainé. Les mesures d’humidité illustrent les variations de stock en eau sur le profil. Le produit de la concentration en nitrate avec le stock en eau conduit à calculer le stock en nitrate du profil. Enfin, le produit du flux drainé avec la concentration en nitrate à la base inférieure du profil (en dessous de la zone racinaire) détermine le lessivage de nitrate.
Matériel Bougies poreuses Tensiomètres Sonde TDR températures Capteurs de Ruissellement Marque ou
type SDEC SDEC TRIME TUBE de IMKO Mesurex Type Wischmeier
Canne PVC longueur de 45 à 135cm Canne PVC longueur de 45 à 135cm 16 Tubes PVC Modèle FIT-PT100 3 placettes Diamètre extérieur 63mm Diamètre extérieur 21mm Profondeurs explorées [80 ; 180cm]
Sonde platine Isolation hydraulique : bordure de jardin Longueur de la
céramique 92mm Longueur de la céramique 75mm Guide d’onde de 18 cm Connexion 3 conducteurs Interception eau ruissellée : lame acier puis avaloir Taille des pores
3µm
Taille des pores 2µm Diamètre Sonde 44mm Tuyaux PVC Conductivité hydraulique 2.8 10-8m/s Conductivité hydraulique 5.5 10-7m/s Diamètre d’action 100mm Volumes : 250 l + partiteurs = 500 l
Bouchon silicone Pression d’entrée
d’air 1.5 bars Boîtier à lecture directe Paramètres mesurés : Pompe manuelle
puis électrique
Capteur de pression SMS
2500 S de SDEC Câble coaxial
Physiques : Volume, T° Flacons en verre Bouchon
autocicatrisant Panne en 2000 De 0 à -999 Hpa De 0 à 60% -10°C à +30°C Caractéris tiques et Gamme de mes u re Analyse colorimétrique sur
Flux continu Vérification annuelle, Erreur relative 2%, Erreur aléatoire : 10%
Etalonnage annuel Correction : 0.5°C Incertitude : 0.8°C
Chimiques : MES, Nitrite, Nitrate, Ammoniac, pH Nombres de capteurs 64 64 128 50 3 Nombres de mesures [mai 98, oct 00] 7700 7700 15500 5000 1000
Tableau III-13 : Récapitulatif de l'instrumentation du site de Rouffach (68, France).
III.7. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons décrit le site expérimental et l’instrumentation.
Le choix du site s’est orienté sur un site déjà connu des professionnels pour les présentations des actions agri-environnementales : le domaine du LEGTA de Rouffach (68, France).
Ce site est représentatif d’un contexte pédo-climatique alsacien. Des analyses climatiques et pédologiques décrivent ce site. Bien que localisée dans une zone à pluviométrie faible par rapport à la moyenne observée en Alsace, situation théoriquement favorable pour étudier la concurrence hydrique de l’association vigne/herbe, la zone de Rouffach a bénéficié d’une pluviométrie exceptionnellement forte pour les années 1999-2000, avec une mention spéciale à l’année 1999 qui détient le record de pluviométrie sur les soixante-dix dernières années. L’année 1998, le suivi ayant été mis en place à partir de mai, se place dans la moyenne climatique annuelle du site.
Le type de sol sur lequel les parcelles expérimentales sont implantées est représentatif de 20% de la surface du vignoble. Il s’agit d’un sol brun calcaire sur limon d’apport éolien, de texture Limono Argileuse, d’un sol à caractéristiques hydrodynamiques, texturales moyennes, sans contraintes apparentes, présentant des conditions favorables à la culture de la vigne et à un enherbement partiel.
Les parcelles de vigne choisies correspondent à des cépages de Riesling et Tokay Pinot Gris. Le mode de conduite est classique. La seule différence entre parcelle réside dans la pratique de l’enherbement, toute chose étant égale par ailleurs.
Figure III-34 : Schéma récapitulatif du matériel présent sur une station de mesure, des variables qu’il permet de suivre et des méthodes de détermination du drainage Dr (mm), du stock d’eau (mm) et de nitrate (kgN/ha) présent dans une tranche de sol Dz et du lessivage L
(kgN/ha).
La vigne semble développer des capacités d’adaptation très prononcées aux itinéraires techniques. En revanche, elle montre moins de facilité d’adaptation au type de sol tant du point de vue de la structure que de la composition du sol.
L’impact réel d’un itinéraire technique s’observe principalement dans notre cas sur la structure racinaire :
— la compaction du sol, défavorable à l’extension racinaire, induite par les passages d’engin dans le rang ;
— l’approfondissement de la structure racinaire de la vigne face à la concurrence racinaire de l’enherbement.
Ceci permet de dresser une géométrie des prélèvements racinaires à intégrer dans l’utilisation du modèle.
Pour les caractères biophysicochimiques du sol, l’impact est plus mitigé principalement à cause de l’incertitude des méthodes d’analyse et de la variabilité intrinsèque des paramètres. Cependant, nous retrouvons quelques tendances
4 tensiomètres H(z) 1.20 m Gradient de Charge hydraulique Sonde d’humidité TDR 4 Bougies poreuses dz dH dz dH K q=− (θ) ) (t2 t1 q Dr= ⋅ − θθθθ(z) ∆z=[0-0.3m] ∆z=[0.3-0.6m] ∆z=[0.6-0.9m] ∆z=[0.9-1.2m] CNO3(z) t1 t2 t1 t2 100 43 . 4 ) ( 3 ) ( ⋅ ⋅ = ∆ò ∆ z NO N dz z C Q z θ ) 1 , 2 ( 20 . 1 mtt C Dr L= ⋅ Ruissellement
— Au niveau structural la densité apparente transcrit bien un changement, témoignant d’une meilleure porosité dans les horizons intermédiaires (50 cm), propice à un meilleur développement racinaire, et à une meilleure circulation de l’eau (conductivité hydraulique à saturation deux à trois fois supérieure en enherbé qu’en désherbé). Nous constatons donc une amélioration de la bioporosité.
— Au niveau de l’azote total, l’influence de l’enherbement n’est pas flagrant. Notons que les profils d’azote total en présence ou en absence d’enherbement sont différents. Autant les concentrations en azote nitrique sont fortement diminuées par la présence de l’herbe. Nous verrons sa dynamique dans les chapitres suivants, autant nous n’avons pas constaté une redistribution de cet azote minéral en azote organique, comme la bibliographie l’indique. En effet les quantités mises en jeu ne sont pas comparables : 98% sous forme organique et moins de 2% sous forme minérale. Cet aspect soulève le problème de l’azote immobilisé par le couvert herbacé qui reste un potentiel polluant s’il est retourné en fin de cycle de vie de la vigne.
— Au niveau de la matière organique, la méthode d’analyse est à revoir. Cependant, comme pour l’azote, les profils de matière organique étant différents, il semble que l’enherbement ait pour effet d’augmenter le taux de matière organique dans l’horizon de surface qui supporte la présence d’herbe.
Tous ces éléments étudiés sont indispensables pour définir les paramètres de transport de masse intégrés dans la modélisation SWMS_3D.
L’instrumentation choisie reste classique, efficace et robuste pour un suivi hebdomadaire de longue période. Tensiomètres, capteurs de température, et bougies poreuses ont été installés à des points et profondeurs judicieusement choisis dans les deux parcelles expérimentales, dans le rang et l’inter rang. La seule originalité réside dans l’emploi de la sonde TDR. Il s’avère que, quoique le principe de la mesure ne soit pas mis en doute, le modèle choisi (TRIME Tube) n’est pas la solution idoine pour l’utilisation que nous en avons. Un modèle qui mesure la teneur en eau par segment aurait été plus performant.
Le dispositif expérimental adopté pour cette étude, même s’il ne permet pas d’atteindre une parfaite précision spatiale pour certains paramètres, constitue un bon compromis entre l’exigence scientifique et les contraintes économiques.