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UNIVERSITÉ HENRI POINCARÉ - NANCY I INSTITUT NATIONAL AGRONOMKWE PARIS-GRIGNON

ÉCOLE NATIONALE SUPÉRlEURE AGRONOMIQUE DE MONTPELLIER ECOLE NATIONALE SUPÉRIEURE AGRONOMIQUE DE RENNES

DEA NATIONAL DE SC!IENCE DU SOL

Fadhel GA DDAS

Inscrit à Y Institut National Agronomique Paris-Grignon

Stage effectrr8 & : I’INRA de Monipeiiier i%RSTOM de Montpelier

Soutenu le fer juillet 1997 au campus ENSA-lNR.4 Mantpellier

fiQîW?s de Haye : Patrick Andrieux Georges De Ngni Membres du jury .:

- A. Nerbif/on LJniversit6 H. P. Nancy f - J.C. Remy EIVSA. Montpellier -- J. C. Fieve/ ENSA. Touiouse - M. V& fNRA. Mon tpeliier - G. De Noni ORSTOM, Montpellier - P. Andriew INRA. Montpellier

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UNIVERSITÉ HENRI POINCARÉ - NANCY I INSTITUT NATIONAL AGRONOMIQUE PARIS-GRIGNON

ÉCOLE NATIONALE SUPÉRIEURE AGRONOMIQUE DE MONTPELLIER ÉCOLE NATIONALE SUPÉRIEURE AGRONOMKXJE DE RENNES

DEA NATIONAL DE SCIENCE DU SOL

Fadhel GADDAS

Inscrit à I’ Institut National Agronomique Paris-Grignon

Stage effectué à : I’INRA de Montpellier I’ORSTOM de Montpellier

Soutenu le le’ juillet 1997 au campus ENSA-INRA Montpellier

Maîtres de stage : Patrick Andrieux Georges De Noni

Membres du jury :

- A. Herbiilon Université H. P. Nancy l - J.C. Remy ENSA. Montpellier

- J. C. Revel ENSA. Toulouse - M. Vo& INRA. Montpellier - G. De Noni ORSTOM. Montpellier - P. Andrieux INRA. Montpellier

DEDICACE

Je dédie ce mémoire à tous les gens qui m’aiment et que j’aime. Grâce a leur amour, leur soutien, et la protection qu’ils m’ont offert, j’ai pu avancer et persévérer dans mes études.

Pour tous les merveilleux moments que nous avons passé ensemble et qui, inchallah se renouvelleront.

Pour ce que vous avez fait et que vous faites encore pour moi et ma jeune carrière.

Je vous remercie du fond de mon coeur et j’espère qu’un jour je pourrais vous rendre ne serait ce qu’une goutte de tous les oc&a.ns de bonheur dont vous m’avez submergé.

mes parents V v ma soeur Imène V

ma grande mère Chérifa v

tous ceux que j’aime v

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Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une collaboration entre l’Unité de Science du Sol de I’INRA et le Laboratoire d’Étude du Comportement des Sols Cultivés de I’ORSTOM de Montpellier. Avant de présenter le travail, je tiens & remercier tous ceux qui m’ont aide.

Je voudrais remercier particulièrement Patrick Andrieux, pour toute l’assistance qu’il a bien voulu m’accorder tout au long de ce travail et pour sa patience surtout lorsque j’étais au volant de la voiture. Georges De Noni pour son aide, ses conseils, et sa sympathie. Jean Asseline pour son savoir faire qui nous a permis de réussir la campagne de simulation de pluie sur terrain.

Merci aux professeurs Adrien Herbillon, Jean-Claude Remy et Jean-Claude Revel ainsi qu’à Marc Voltz, pour avoir accepté de faire partie du jury.

Mes remerciements s’adressent également à tous les chercheurs, au personnel et aux stagiaires du laboratoire de Science du Sol, en particulier à Robert Bouzigues pour son aide pour la prise des photos, François Mazzella pour l’illustration des planches photo, Pierre Falipou pour l’établissement des cartes de ce mémoire, Xavier, Fabien et bien sûr Christophe et Cyril compagnons des simulations de pluie sur terrain. Je remercie également Ary Bruand, du Laboratoire de Science du Sol à 1’INRA d’Orléans, pour les analyses de porosimétrie à mercure et leur interprétation (avec l’aide également de Jean-Claude Fies de I’INRA d’Avignon) et Lucien Roger pour les observations au microscope électronique.

Merci à l’équipe très sympathique du Laboratoire du Comportement des Sols Cultivés.

Je remercie Mylène en mon nom et de celui de tous mes collègues du D.E.A. pour sa sympathie, sa disponibilité et tous les efforts qu’elle a fournis pour nous, toujours avec le sourire.

Merci à l’adorable petite Estelle qui m’a replongé dans un monde merveilleux par sa simplicité. Ces deux objectifs actuels dans la vie étant d’éviter le plus possible de manger et d’user de toutes les méthodes pour que la maman ne la mette pas au lit.

Je remercie également tous mes amis du D.E.A. en souvenir des bons moments Que nous avons passé ensemble, en particulier les rescapés de Montpellier: Nicolas, Estelle, Dramane et surtout le grand Tom (pas uniquement pour sa taille) pour son amitié, sa serviabilité et son aide informatique précieuse. A Hugues, et Ilse avec qui nous avons agréablement cohabité dans la salle des stagiaires. Merci également à Philippe et Armel pour leur aide.

Merci à tous mes copains, en particulier ceux de Montpellier avec qui j’ai passé des moments de joie et de détente. Grâce à leur présence je n’ai pas trop senti que j’étais loin de ma famille. en particulier à Moez, Salem, Fatma, Nômène, Ali, et tous les autres.

Je ne saurais oublier de remercier tous mes instituteurs du primaire, mes enseignants du secondaire, mes professeurs de I’INAT en particulier le Professeur Ali Mhiri, tous ceux qui nous ont apporté leurs connaissances au cours de ce D.E.A. Ils ont tous contribué à ma formation et je leur dois beaucoup.

A tous ces gens et à tous ceux que j’ai oubliés de citer, un grand merci du fond de mon coeur.

Sommaire Analyse bibliographique

1. Influence des paramètres du milieu sur la capacité d’infiltration des sols 2. Les méthodes utilisees pour mesurer la capacité d’infiltration des sols Matériels et méthodes

1.

2.

3.

4.

5.

Description du site

La méthodologie du travail

Description et caractérisation des organisations structurales superficielles a l’échelle locale

Les organisations structurales superficielles à l’échelle de la parcelle et du bassin versant

Les mesures d’infiltrabilité

5.1. Le dispositif de simulation de pluie

5.2. Le prélèvement des échantillons du sol pour les simulations au laboratoire 5.3. Analyse des données

Résultats et discussion

1. Typologie des organisations structurales superficielles des sols du bassin versant de Roujan

2. Cartographie des organisations structurales superficielles 3. Variabilité spatiale de l’infiltration

3.1. Caractéristiques statistiques de l’infiltrabilité

3.1.1. Cas des parcelles travaillées, les friches et les garrigues 3.1.2. Cas des parcelles non travaillées

3.2. Analyses de variantes

4. Essai de fiabilité, des mesures d’infiltrabilité obtenues avec des micro-parcelles de 0.1 n-r’

4.1. Sur terrain

4.2. Tests au laboratoire

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En milieu méditerranéen, les ressources hydriques sont aussi limitées que fragiles. De nombreuses recherches s’interessent à la quantification et à la modélisation de la repartition spatio-temporelle des flux hydriques. C’est le cas du programme de recherche Allegro-Roujan, au sein duquel s’inscrit ce travail.

Sur le site d’étude, à savoir le bassin versant viticole de Roujan, il existe deux types de parcelles. Les parcelles travaillees, oi1 le désherbage est obtenu par un travail superficiel du sol, et les parcelles non travaillées, pour lesquelles le désherbage est obtenu par voie chimique. Sur les premières parcelles, on observe une évolution dans le temps des états de surface et des caractéristiques physiques du sol, tandis qu’aucune modification n’intervient sur les secondes.

Un des éléments clés pour l’étude du cycle de l’eau en milieu méditerranéen est la connaissance des paramètres contrôlant le partage infiltration / ruissellement. Cette étude doit permettre de définir les voies potentielles de substances polluantes, d’estimer les risques d’érosion et de combler le manque dans les connaissances actuelles sur le bilan hydrique de la culture de la vigne dans la zone méditerranéenne.

De précedents travaux ont été déj& réalisés dans ce sens sur le bassin versant de Roujan. Parmi eux, Leonard (1994) a montré l’existence d’une relation entre des types d’organisations structurales superficielles des sols décrits sur huit parcelles d’une part (par l’observation de profils d’une dizaine de centimètres de profondeur sur les quels sont détaillés des micro-horizons de surface) et l’infiltration de ces sols d’autre part. Notre travail a pour objectif d’approfondir cette démarche, en observant et en décrivant les principales organisations structurales de surface des sols que l’on peut rencontrer sur le bassin versant expérimental de Roujan. Le but est d’établir une typologie de ces organisations, puis les cartographier à l’échelle du bassin versant.

Dans un deuxième temps nous avons caractérisé le comportement de ces organisations structurales superficielles vis à vis de l’infiltration ti l’aide d’un mini-simulateur de pluie mis an point ;i I’ORSTOM (Asseline & Valentin, 1978), et conçu pour des mesures de terrain sur une surface de 1 in’. En outre, des essais ont été réalisés également sur une ptacette de mesure d’une surface de 0.1 rn’ installée à coté de celle de 1 m’ et soumise au même protocole.

L’originalité de cette demarche d’ordre méthodologique consiste à alléger et à simplifier l’emploi du simulateur de pluie, soit par la construction d’un simulateur plus petit, soit en

Gaddas F., IYY7. InFiItrabiliM des &a$ de surfüce en milieu méditerran&t~ viticole - BV de Roujan.

laissant le simulateur en poste fixe au laboratoire pour realiser les expérimentations sur des éçhantillons ramenées du terrain,

Pour atteindre ces objectifs, notre travail s’organise en trois parties :

i) Une revue bibliographique sur le thème de la variabilité spatiale de l’infiltration permet, tout en posant un certain nombre de problèmes relatifs au milieu considéré et à l’échelle de travail, de mettre en avant l’originalité de notre démarche. Les principaux dispositifs employés pour mesurer l’infiltration des sols sont par ailleurs passé en revue.

ii) Après une courte description du site d’étude, on présente successivement la méthode de description de la structure de surface du sol, le dispositif de mesure de l’infiltrabilité ainsi que les méthodes d’analyse relatives à la variabilité spatiale de 1’ inlïltrabilité.

iii) La discussion des résultats obtenus permet d’établir une synthèse s’articulant autour des problèmes de variabilité spatiale de l’infiltrabilité du sol, et ceux se référant aux changements d’échelles envisagés lors des simulations de pluie.

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Gnddns P., 1997. InCïhhilit~ des dtats de surface en milieu mEditerranéen viticole - BV de R»U&~.

Analyse bibliographique

Cette revue bibliographique est divisée en deux rubriques. La première concerne la caractérisation des &ats de surface et les différents paramètres influenc;ant l’infiltrabilité. La

seconde partie concerne les mesures d’infïltrabilité des sols et les aspects méthodologiques posés par l’utilisation de deux types de placettes de mesures, 1 m2 et 0.1 m’, dans le cadre des simulations de pluie.

1. Iujluence des paramètres du milieu sur la capacité d’kjïltration des sols

D’une manière générale, outre la nature de l’averse caractérisée par son intensité et sa durée, les principaux facteurs influençant le ruissellement et l’infiltration sont : Le type de sol, l’état d’humectation initial du sol, la couverture végétale et l’activité fwnique (Casenave &

Valentin, 1989). Les travaux sur le ruissellement en Équateur, menés par De Noni et al.

(1996) mettent en évidence le rôle prépondérant de l’ordre des pluies sur sols cultivés, consécutif à l’accumulation de l’énergie des gouttes d’eau.

Pour étudier les propriétés infiltrométriques des sols et analyser leur variabilité spatiale et temporelle, il est indispensable de s’int&esser aux caractéristiques hydriques et structurales des couches superficielles du sol. Casenave & Valentin (1989) mettent en évidence l’influence primordiale des états de surface sur l’hydrodynamique superficielle des sols de la zone sahélienne. Collinet & Valentin (1979) estiment que ce sont les premiers centimètres du sol qui influencent le plus Les conditions d’infiltration et de ruissellement. Thébé (1987) précise qu’il existe une relation entre la lame infiltrée et le stock d’eau dans les vingt premiers centim&res du sol. Monnier et al. (1986) estiment que ce sont les tout premiers millimètres de la surface des sols qui jouent le rôle prépondérant vis-à-vis de l’infiltrabilité: pour eux, le partage des eaux se règle au niveau de la croûte superficielle. Mc Intyre (1958) constate qu’une croûte de surface comporte en général deux parties différentes. Une première couche de surface, de 0.1 mm d’épaisseur, de perméabilité 2000 fois plus réduite que le sol originel, sutmonte une deuxième couche de quelques millimètres d’épaisseur, et de perméabilité 200 fois plus faible, et de densité plus importante. Il s’agit d’une croûte structurale, definie par Casenave & Valentin (1989) comme la résultante d’un effondrement de la structure et d’un réarrangement sut- place des particules. L’origine de formation de ces croûtes de surface reste très discutée dans la littérature et leur appellation diffère très souvent d’un chercheur à un autre. Par exemple une croûte formée d’une succession de litages horizontaux très fins. est appelée croûte de déposition par Chen et al. (1980). Casenave & Valentin (1989) parlent de

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1 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 1 1 1 H 1

Gnddas F., lYY7. Inlïltrabilité des étah dc surface en miliw méditermnéen viticole - RV de Rwjan.

croûte d’érosion, tandis que Farres (1978) emploi le terme de croûte de sédimentation. Le comportement d’un même type de croûte de surface vis à vis du partage des eaux de surface diffère selon la structure, la forme et le positionnement des éléments la constituant. En effet Poesen (1987) constate que pour les croûtes dites caillouteuses par exemple, selon que les cailloux soient noyés dans la croûte ou qu’ils soient simplement posés en surface, les capacités d’infiltrabilité varient. En effet, pour les croûtes à. cailloux posés, il constate des plus fortes capacités d’infiltrabilité des sols sous-jacent.

Plusieurs recherches concordent 51 montrer que la prkence de végétation est corrélée positivement avec l’infiltration (Rauzi et al., 1968 ; Meeuwig, 1970 et Blackbum, 1975). En comparaison des zones de sol nu, Bemdtsson & Larson (1987) montrent que le couvert végétal tend à augmenter la capacité d’infiltration des sols, au travers de différents mécanismes. En effet, la végétation retarde le transfert de surface de l’eau, brise l’énergie cinétique des gouttes de pluie, ce qui conduit B la diminution de l’effet de battance. La nature et la densité du couvert végétal interviennent également. En effet, le rôle de la végétation herbacée sur l’infiltration et le ruissellement est lié à sa densité et non 2 son état physiologique (Albergel & Thébé, 1986). Ils ajoutent après avoir comparé des parcelles nues avec d’autres enherbées. que ces dernières possèdent une aptitude au ruissellement plus faible, ce qui impliquerait une capacité d’infiltration supérieure. En outre, les racines des plantes affectent la stikcturation du sol avoisinant, elles le rendent plus perturbé, et sont associées en général à une activité faunique importante. (Tisdall & oades, 1979 ;1980).

D’autres auteurs (Leonard (1993 ;1994) ; Leonard & Andrieux (1997)) ont montré le rôle joué par la structure des dix premiers centimètres de sol sur la capacité d’infiltration. Ces travaux ont été conduits sur le bassin versant de Roujan. Ces mêmes chercheurs, pour les huit parcelles étudiées, non travaillées et cultivées en vigne, montrent l’existence de corrélations entre infiltration et différents paramètres du milieu. Le principal facteur d’influente est l’org,anisation structurale superficielle (O.S.S.) des sols avec presque 40% de la variante totale expliquée. Leonard définit les O.S.S. comme la structure des micro-horizons de sol sur les 10-15 premiers cm de la surface. Nous adopterons cette définition dans ce travail. Le deuxième facteur influençant le partage infiltration / ruissellement serait la parcelle de culture à travers son histoire culturale elle constitue un paramètre essentiel expliquant l’infiltration, avec prés de 35 % de la variante totale expliquée. Vient ensuite l’enherbement avec moins de

10% de la variante totale expliquée.

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Gcrrfch F., 1997. Infiltrabilit& de.~ &XS de surface en milieu méditerran&n viticola _ BV & r&ujan,

Trois types d’organisations structurales superficielles ont été identifiées par Leonard.

et correspondent 2 des plages d’infiltrabilité différentes (Fisure 1).

Le type SO correspond h un arrangement structural simple, composé en surface d’une croGte. surmontant un horizon homogène et compact de structure polyédrique. Le type SI représente l’arrargement d’une croûte reposant sur un horizon à structure grenue. Au type S2, correspond un arrangement avec une croûte de surface, suivie d’une structure lamellaire, puis une structure polyédrique.

Figue I.Typologie des organisations structurales superficielles.

(D’après I. Leonard, 1994)

Leonard & Andrieux (1997) ont mesuré une infiltrabilité plus élevée pour l-organisation de type Sz caractérisée sur les lieux de mesures par un fort gherbement. Ils ont attribué cette capacité d’infiltration plus forte à la présence d’une macro-porosi’té et d’une végétation importkte (essentiellement de la prêle). Valentin & Bresson (1992) affirment que parmi les facteurs primordiaux influençant l’infiltration, on trouve la porosité (abondance et type) et l’arrangement des particules fines et grossières (distribution, orientation). Boivin et nl.( 1987) ajoutent que les macro-pores sont à l’origine de l’absorption rapide de la lame d’eau.

2. Les méthodes utilisées pour mesurer la capacité d’infiltratiorz des sols

Avant la mise XJ point des simulateurs de pluies actuels, plusieurs étapes ont été nkessaires. depuis 1~ construction sur le terrain de réservoirs de réception des eaux de ruissellement et des pluies naturelles, en passant par l’élaboration des infiltromètres de

Gaddas F., 1997. hlïkrdbilitd des &a$ de surface en milieu méditerranéen viticole - BV de Roujan.

mesure. Chaque fois, les limites des outils utilisés sont constatées. Aujourd’hui, on s’oriente vers l’élaboration de simulateurs de pluie « portables >>.

2.1. f~JZi.rqU(JifUire des essais d’injï&ration ?

Depuis longtemps, les hommes essaient de mesurer avec différents degrés de précision, les possibilités d’infiltration de l’eau dans le sol, les probabilités de ruissellement des pluies et les risques d’erosion.

Les essais sont fait d’abord sur le terrain grâce à l’observation empirique des phénomènes ou par l’expérimentation, sur des parcelles d6limitées par des bordures, avec des réservoirs de ri%eption où sont concentrés et mesurés les ruissellements sous pluies naturelles.

Thébé (1987) remarque qu’en conditions naturelles, on ne possède pas la maîtrise de l’événement pluvieux, ce qui nous astreint a des périodes d’observations relativement longues.

On s’est orienté alors vers l’utilisation des cadres ou cylindres métalliques enfoncés à faible profondeur dans le sol. Une possibilité simple et peu coûteuse est offerte par le très classique essai à l’infiltromètre de Muntz, ou encore celui de Porchet. Cependant, ces dispositifs de mesures présentent plusieurs contraintes, la plus notable d’après Wolsack (1979) reste la nécessité de disposer d’un volume d’eau important, d’environ plusieurs centaines de litres. De plus on ne tient pas compte des effets générés par l’énergie des gouttes de pluies, tout ceci nous éloigne des mécanismes naturels, réels. Des essais ont 6té conçus en laboratoire aussi, avec des colonnes de sols rapportées du terrain ou reconstituées, comme la méthode Vergiere (Asseline et al., 1993).

Toutes ces techniques bien que fournissant des informations utiles, présentent plusieurs défauts, ce qui les rend non appropriées aux études de plus en plus sp&ifiques et pointues. Ceci a amené les chercheurs à penser 2 d’autres procédés pour essayer de caractériser les propriétés hydriques des sols (Casenave & Valentin, 1989). Il fallait trouver de nouvelles techniques plus proches des conditions naturelles, tout en s’affmnchissant du hasard et des caprices de ces dernières.

2.2. Comment et quarrd est née la simulation de pluie ?

Il est évident que pour étudier de manière adéquate un phénomène, l’idéal serait de pouvoir le reproduire à volonté, en contrôlant et en gérant tous les paramètres, pouvoir Les modifier ^OLI les faire varier, pour mettre en évidence le rôle de chacun, se sont les raisons essentielles qui ont présidé à la mise au point des techniques de simulation de pluie (Asseline et al., 1993). On a construit des appareils permettant de reproduire artificiellement des pluies avec des caractéristiques (taille des gouttes, vitesses d’impact au sol, énergie cinétique,

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/ il

intensité des averses produites, durées, . ..) aussi proches que possible de celles des pluies naturelles : les simulateurs de pluie (Valentin, 1978).

Bryan & De Ploey (1983) rappellent que les simulateurs de pluie sont utilisés dans des recherches sur les propriétés hydriques des sols dans différents pays depuis les années soixante. Chacun les adaptant selon les objectifs de son étude et selon les conditions de climat local. Les premiers appareils étaient encombrants, ils étaient conçus pour aIToser une surlke relativement importante (modèle Swanson, 1965 conçu pour arroser des parcelles de 200 m’

de surface).

Escadafal et al., (1986) rappellent que l’équipe ORSTOM de Côte-d’Ivoire s’est orientée vers la réalisation d’un appareil plus simple d’utilisation, réalisable et fonctionnant avec ^un budget beaucoup plus modeste, ceci a conduit à la mise au point en 1977 à Abidjan, par Asseline & Valentin, d’un appareil travaillant sur des petites parcelles de 1 m2 avec des intensités variables et réglables au cours de l’averse, inspiré de l’infiltrométre à aspersion de Bertrand & Parr (1960). Casenave & Valentin (1989) affirment que la comparaison des résultats obtenus par le mini-simulateur de pluie, avec ceux du simulateur Swanson et avec les données des bassins représentatifs correspondant aux mêmes types de sols, a montré que malgré la faible surface étudiée ( lm2 ), l’appareil était fiable.

La tendance aujourd’hui est vers l’élaboration d’appareils de ^plus en plus petits, facile à transporter, & manipuler et surtout à faibles coûts, fournissant toutefois des résultats fiables quant à la mesure des caractéristiques hydriques des sols.

2.3. Problèmes posés par le changement d’échelle des simulateurs de pluie

Avant d’utiliser les simulateurs de pluie, il faut bien définir quelles sont les informations recherchées. C’est selon les objectifs finaux, qu’on choisit un type de simulateur plutôt qu’un autre. Hudson (1971) affirme par exemple que pour une étude d’infiltration et de ruissellement, il n’est pas nécessaire que la pluie simulée ait précisément les mêmes caractéristiques que les pluies naturelles, dans d’autres cas par contre tel que les études des processus d’kosion il est important que ces derniers ne soient pas déformés par des pluies simulées n’ayant pas les mêmes caract&istiques que les pluies naturelles.

La taille des micro-parcelles de simulation est elle aussi dictée par la nature de l’étude à entreprendre. Hudson conclu que s’il s’agit d’une étude sur l’érodibilité relative des sols par exemple, de petites parcelles sont suffisantes. alors que si l’on s’intéresse à l’érosion, de longues parcelles sont exigées.

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Gcrddm F., IYY7. Mltrahilité des états de surface cn milieu m&literran&n viticole - BV de Roujan.

Kamphorst (1987) souligne que la plupart des simulateurs de pluie sont conc;us ~OUI des micro-parcelles de superficie supérieure ou égale a 0.5 m*, La majorité d’entre eux sont utilisables au champ.

En ce qui concerne les essais de réduction des tailles des parcelles de mesure de l’infiltration sous pluie simulée, testés dans d’autres recherches et qui ont permis d’obtenir des mesures fiables et exploitables. Essentiellement pour des études d’infiltration et de ruissellement. On peut citer ces quelques exemples rencontrés dans la littérature, concernent des micro-parcelles de surface inférieures au demi mètre carré et qui ont été appliqués sur une wnme très large de sols: Cerda (1996) utilise un simulateur avec une pluie produite sur une 2

aire de 1 m2, mais le ruissellement n’est mesuré que sur une parcelle centrale de 0.25 m*.

Wierda et Veen (1992) décrivent des simulateurs avec une parcelle de test de 0.5 mL. Bryan et De Ploey (1983) présentent un simulateur de pluie utilisé par le laboratoire de Leuven en Belgique avec une aire de mesure de 0.4 m*. Bradford & Huang (1993) ; Truman & Bradford (1995) font référence à des simulateurs de pluie avec des parcelles de tests de superficies de 0.32 m*et de 0.14 m*. Luk (1977) présente un simulateur de pluie avec une aire de test de 0.0930 m* de même dimension que celle décrite par Bryan (1970). utilisé par le laboratoire de Toronto au Canada. Kamphorst (1987) propose un « micro-simulateur » travaillant sur une parcelle de 0.0625 m* c’est à dire des parcelles carrées, de 25 cm de coté. Il s’agit d’un simulateur développé a l’universitk d’Agriculture de Wageningen en Hollande, l’auteur le décrit comme un simulateur de pluie portable, pouvant se transporter ironise-t-il même sur une bicyclette.

Gaddm F., 1997. Intïltrzabilité des 6th de surface en milieu méditewanéen viticole _ BV de Roujar~.

Matériels et méthodes

I. Description du site (Anclrieux et al. , 1993)

Le bassin versant de Roujan couvre une superficie de 91 ha. Il est situé dans le département de l’H&ault à 20 km au nord-est de Béziers et à une dizaine de km à l’Ouest de Pézenas (Figure 2).

Cultivé en vigne sur les trois quarts de sa surface, le nombre de parcelles est important (255). On y distingue quatre unités géomorphologiques, se succédant de l’amont vers l’aval:

le plateau, les terrassettes, le glacis et la dépression hydromorphe. La répartition des sols sur le bassin versant correspond grossièrement à la localisation des quatre unités citées ci-dessus.

Avec des dépôts de différentes natures sur chaque unité. Ces dépôts sont surtout caillouteux sur le plateau, limoneux sur les terrassettes et le glacis et argileux sur la dépression. 11 existe des sous-classes de faible variabilité à I’int&ieur de chacune d’entre elles. La principale source de variabilité texturale est l’opposition entre la texture grossière de l’horizon de surface des sols du plateau et la texture limoneuse des sols situés sur les terrassettes. Le glacis et la dépression n’ont pas de texture caractéristique, hormis le caractère plus argileux de la zone située près de l’exutoire. Les sols de la dépression sont par ailleurs caractérisés par la présence d’une nappe permanente, dont le niveau est réglé par les fluctuations saisonnières des précipitations. Les pentes, nulles ou très faibles dans la dépression, atteignent un maximum de 20 % sur les terrassettes.

Le contexte climatique est celui d’un climat méditerraneen sub-humide à saison sèche prolongée. La pluviométrie moyenne annuelle est de l’ordre de 650 mm, avec un maximum en octobre et un autre en février.

2. La méthodologie du travail

L’organisation structurale des sols est la conséquence directe de l’interaction de différents événements qui se succèdent dans l’espace et dans le temps. Du croisement de ces paramètres résulte un type d’organisation plutôt qu’un autre. Ces paramètres sont de différentes origines. Il y a les influences de l’homme sur le milieu. La pratique du désherbage en est un exemple, elle peut être réalisé soit par un travail mécanique du sol, soit par un désherbage chimique ou une combinaison des deux techniques. Le tassement du sol par les engins mécaniques lors de la vendange notamment peut constituer une autre influence sur les

états de surface.

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CkLddu F.. lYY7. hfih’abihté des états de surface en milieu méditerranéen viticole - BV de ROL+L

D’autres paramètres peuvent influencer les O.S.S. comme la présence ou non de cailloux, de sarments, de végétation et tout ce qui peut constituer d’une manière ou d’une autre une relation directe ou indirecte avec le fonctionnement hydrique de la parcelle.

Pour pouvoir identifier la structure de ces micro-horizons superficiels, et avant de se lancer dans une approche globale à l’échelle de la parcelle de culture en vue de dégager l’O.S.S.qui la caractérise, on a procédé 2 des observations ponctuelles. De manière ii identifier la diversité des O.S.S. sur le bassin versant. Sans se soucier dans un premier temps de l’échelle de la parcelle.

3. Description et caractérisation des organisations structurales superjïcielles à l’échelle locale

A l’aide d’une enquête où on a distingué les paramètres qui influencent le plus les O.S.!%, on a essayé de quantifier la contribution de ces derniers en utilisant quatre classes d’estimation: nul, faible, moyen et fort; on leur a attribué quatre codes, respectivement 0, 1, 2, 3. Pour chaque type d’organisation, on a calculé la moyenne de la somme des codes pour chaque paramètre, ce qui a permis d’élaborer un graphique illustrant toutes ces tendances.

Lors de cette première étape on a essayé de dégager un début d’explication de la répartition spatio-temporelle de ces organisations de surface. Les paramètres pris en compte sont au nombre de huit :

* Les compartiments géomorphologiques, étroitement liés sur le B.V. de Roujan avec les types de sols.

* Le travail du sol B l’aide d’outils mécaniques, en considérant la dernière date de travail du sol (cela est rendu possible par l’examen des fichiers de suivi des états de surfaces du B.V.

de Roujan disponible depuis 1992).

1’ L’enherbement, par estimation à l’endroit précis ou on a fait l’observation de la densité du couvert végétal présent.

4: La présence de cailloux.

-iL L’activité faunique.

1: Les dépôts, qui sont largement influencé par la pente.

*’ La rugosité.

+ La présence de sarments.

Lors de cette étape de reconnaissance sur le terrain, nous avons essayé d’identifier tous les types d’organisations structurales superficielles rencontrés sur le B.V.

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1 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 B 1 1 1

Pour la conduite des observations on a raisonné horizon pas horizon, en faisant d’abord la distinction entre la croûte de surface du reste. Sur les 10-15 premiers centimètres, on a essayé de préciser les structures des micro-couches. Nous avons utilisé plusieurs niveaux d’observation partwt des observations visuelles sur le terrain, à l’utilisation d’une loupe, puis d’un binocukre, jusqu’à ramener des échantillons au laboratoire pour les observer sous binoculaire à. fort grossissement et enfin sous microscope électronique à balayage. Casenave

& Valentin (1989) considèrent que pour l’analyse des différents caractères des micro- horizons, l’approche de tetrain suffit, en faisant appel à des techniques de description simples et éprouvées. Ils précisent que les croûtes doivent être examinées à l’état sec. Lorsque le sol est humide, il est en effet malaisé de distinguer les limites entre les organisations.

Une fois cette étape terminée, nous avons eu une idée assez précise de tous les types d’0.S.S. que l’on peut rencontrer sur le B.V. de Roujan: soit une vingtaine de types différents.

Leonard (1994) avait montré que la capacité d’infiltration est étroitement liée sur le B.V. de Roujan aux caractéristiques de quelques O.S.S. A notre tours, il nous fallait donc et &

l’aide d’une campagne de simulation de pluie, tester pour chaque type d’organisation identifié la capacité d’infiltration du sol.

La manipulation du simulateur de pluie sur le terrain, malgré les simplifications apportées depuis les premiers simulateurs de pluies construits reste lourde, demandant la présence de 4 personnes au moins ainsi que l’utilisation d’un matériel relativement important.

Compte tenu de la durée de mon stage, il n’était pas possible d’envisager de simuler sur les 20 types d’O.S.S., on a donc procédé à des regroupements d’0.S.S. On a pu dégager en tout huit types d’0.S.S. qui différent par la structure des micro-horizons superficiels.

Toute la variabilité existante entre ces différentes structures est dégagée visuellement sur le terrain. Une pelle et un couteau, une pioche pour les endroits caillouteux suffisent pour pouvoir observer le sol à 15 cm de profondeur. Des échantillons de chacune de ces structures et des différents types de croûtes ont été prélevés pour faire des mesures de porosité (porosimétrie au mercure) en vue de préciser les différences de macro et micro-porosités qui peuvent exister d’une structure ii l’autre. Le double objectif de ces observations locales était d’identifier les différentes organisations structurales superficielles présentes sur le B.V. de

Roujan d’une part* et d’autre part de comprendre les causes d’une telle répartition dans l‘espace et éventuellement dans le temps. Par un suivi de l’évolution organisationnelle que connaissent les parcelles travaillées depuis la destruction de la structure initiale par un labour

jusqu'ii l’étape finale de l’évolution qui demande entre une à deux années pour se réaliser. ^Vu

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G&f~s F., fYY7. InfiltrabilitB des états de surface en milieu méditerranCen viticole - BV de Roujan.

le temps limité réservé h ce travail nous avons invecd l’ordre chronologique des observations:

Pour une même parcelle qui a été travaillke pour la dernière fois depuis deux années par exemples. on notera l’organisation finale. Juste au moment du travail du sol on relève aussi le type d’O.S.S., de même après quelques mois du travail. On reconstituera de cette façon virtuelle la succession logique de l’évolution de 1’O.S.S. dans le temps pour ce type de façon çulturale.

Sur quelques échantillons, on a essayé d’avoir une image du spectre poral 2 l’aide du porosimétre à mercure (mesures effectuées par A. Bruand, du laboratoire de Science du Sol, INRA d’Orléans). Le principe de mesure repose sur l’obtention d’une courbe cumulative des volumes de mercure entrés dans un échantillon sous l’effet de pressions croissantes. La loi de Jurin pennet de transformer ces pressions en termes de diamètre équivalent d’entree des pores ( Fies, 1984).

L’ktape suivante de notre étude consiste à attribuer pour chacune des 255 parcelles du site un type d’organisation structurale superficielle.

4. Les organisations structurales superficielles à l’échelle de la parcelle et du bassin versant

Il faut rappeler que pour décrire les organisations de surface, il aurait fallu séparer les deux catégories de parcelles: celles désherbées mécaniquement de celles désherbées chimiquement. Les O.S.S. juste apr& un travail du sol sont complètement différentes sur les deux types de parcelles. On aurait pu faire cette distinction si les mêmes parcelles suivaient toujours le même itinéraire cultural. Mais & Roujan comme ailleurs, il n’y a pas de règle stricte suivie par les agriculteurs. Chaque année, suivant les conditions climatiques surtout, selon ses disponibilités (l’agriculture n’étant pas pour la majorité des exploitants la principale ressource) et son instinct l’agriculteur change de stratégie de culture. Un exemple, sur les 8 parcelles cultivées en vignes et travaillées l’année dernière, il y a seulement deux qui ont été retravaillées cette année sur onze parcelles. Hormis les terrains se trouvant sur les terrassettes qui sont difficilement accessible par les tracteurs, tout le reste des parcelles du bassin versant n’obéissent pas à des règles fixes de travail ou de non-travail des sols. C’est pour cela qu’on décrivant les organisations de surfaces, il ne faut pas séparer les parcelles en deux classes, il faut ^au contraire se servir de cette irrégularité du travail des sols pour reconstituer les phases chronologiques que suit l’organisation structurale superficielle d’un sol au cours du temps.

Il est évident qu’une parcelle qui possède une même histoire culturale, présente globalement le même type d’0.S.S. Cependant, elle peut comporter localement deux, voire plusieurs types d’0.S.S. On avait deux choix, ou bien découper les parcelles en autant

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Gnddas F., IYY7. [nfiltrahilité des dtats de surfacç en milieu méditerranéen viticole - BV de Rou,jan

d’unit& qu’il y a d’0.S.S. ou bien choisir une unité dominante. Néanmoins les parcelles, où on a été amené ;i faire ce choix difficile, n’étaient pas nombreuses. Pour Casenave & Valentin ( 19891, chaque parcelle d’un champ constitue une surface élémentaire dans la mesure où elle caract&ise un traitement particulier. Ainsi, affirment-ils, qu’un état de surface peut correspondre tout aussi bien à une seuie surface élémentaire, à la juxtaposition de plusieurs ou 5 un système de surfaces élémenGres.

5. Les mesures d’irtfiltrabilité

5. I. Le Dispositif de simulatiorz de pluie (Asseline et al., 1993 ;Thkhé, 1987)

La troisième étape du travail a comme objectif de conduire une campagne de simulation de pluie sur terrain pour attribuer à chaque type d’O.S.S., une valeur d’infiltration correspondante. On profite de cette occasion pour effectuer des mesures sur une micro-

parcelle de O.lm* installée à côté de la parcelle standard de 1 m’ afin d’6valuer l’intérêt de réaliser des mesures sur des surfaces plus petites.

Le mini-simulateur de pluie utilisé pour cette étude est de type ORSTOM, mis ^au point par J. Asseline et C. Valentin en 1977 ( photo C 2 ).

Il est constitué par une structure métallique pyramidale de 4 m de hauteur (photo C 1).

Au sol se trouvent les deux placettes de mesure celle d’un mètre carré, délimitée par un cadre m6tallique enterré de 5 B 8 cm de profondeur et celle de 31.6 cm de côté, enfoncée à la même profondeur (photo C 3). Pour pourvoir comparer les résultats obtenus sur les deux parcelles on a pris soin chaque fois de choisir des surfaces les plus homogènes possibles. L’eau de ruissellement rkupérée sur chacune des placettes rejoint par gravité un canal sur le côté aval du cadre, puis un tube en P.V.C., et enfin une cuve de réception (photo C 4) où l’on mesure les débits.

X1.1. Contrôle des intensités

Ce contrôle est nkessaire avant chaque essai de simulation afin de vérifier la valeur de l’intensité produite artificiellement. Le but est de suivre le protocole envisagé et de pouvoir appliquer la même intensité pour les différentes répétitions effectuées.

51.2. Principe de l’essai de simulation de pluie

Pendant toute la durée de l’essai, on effectue des prises d’eau toutes les minutes, le principe consiste & mesurer des volumes pendant des temps déterminés qui sont très courts lorsque le débit est élevé et ^plus long lorsque le débit est plus faible.

Sachant qu’un millimètre d’eau sur un mètre carré représente un litre, l’échantillon de x ml qu’on récupère en y secondes reprksente une valeur de :

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x0-W

-*3600

1000 = 5*3.6mm / h

Y@> Y

C’est la valeur du ruissellement de la parcelle 2 un instant donné. Pour la parcelle de 1 m’ cette valeur est prise directement, pour celle de 0.1 m’ il f-àut corriger la valeur calculée par ^LUI facteur 10. En retranchant de la valeur d’intensité de pluie produite par l’appareil la valeur de ruissellement. on obtient la mesure d’infiltration du sol.

La réaction d’un sol, soumis h une pluie d’intensité constante, est connue par l’analyse de l’hydrogramme de ruissellement pour l’averse considérée. Lafforgue (1977) a analysé l’hydrogramme-type (Figure 3). Il ressort de cette étude que le processus de ruissellement et d’infiltration peut se décomposer chronologiquement en quatre phases :

1. La phase d’imbibition, durant laquelle aucun ruissellement n’est observé depuis le début de la pluie (t,) jusqu’à un certain temps (t; : début du ruissellement ). Durant cette période l’infiltration est d’abord tota.Ie, l’intensité potentielle d’infiltration est en tout point supérieure à l’intensité de la pluie; puis la capacité d’infiltration diminue à mesure que le sol s’hurnecte.

2. Le début de ruissellement apparaît au terme du temps (ti), tout d’abord sous la forme d’un goutte à goutte et ensuite en un filet d’eau. Au fur et à mesure qu’augmente le ruissellement, l’intensité de l’infiltration diminue. C’est la phase de régime transitoire.

3. A partir du temps (t,,,) s’établit un palier de ruissellement dont l’intensité a atteint un maximum, l’infiltmtion est alors minimale. II s’est établi un régime permanent.

4. Au temps (tu: fin de la pluie) le ruissellement décroît rapidement ,pour s’annuler ^au temps (tJ. C’est la phase de vidange de la parcelle.

avec:

I(t) = intensité de la pluie h l’instant t Rx = intensité maximale de ruissellement Fn = intensite-minimale d’infiltration 1-Rx-Fn=O

f~;S~r~l-z 3. Hydrogrammt: theorique de ruissellement sou averse d’intensité Constante.

(D’apr& A. Lafforgue. 1977)

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Gnddm F., IYY7. InPiltmbilitB des états de surface en milieu méditerranéen viticole - BV de Roujan.

5.1.3. Le protocole de simulation de pluie

L’établissement du protocole de pluies consiste à de-finir la chronologie des différentes averses de faqon à se rapprocher d’une situation naturelle moyenne caractéristique de la station. II est ainsi possible d’obtenir un maximum d’enseignement dans un temps relativement court et de tirer le maximum d’information sur les caractéristiques hydriques des sols étudiés.

Deux campagnes de simulation de pluie sur le terrain ont été effectuées ; La première s’étalant du 9 avril jusqu’au 17 avril, la deuxième du 12 mai jusqu’au 23 mai 1997.

Après différents essais on a convenu que le meilleur protocole valable pour les sols du B.V. de Roujan serait le suivant :

l Une lsre pluie d’une intensité de 35 mmlh pendant 1 heure.

l Arrêt pendant 10 minutes.

l Une 2”“” pluie de 60 mm/h pendant 15 minutes.

l Arrêt pendant 10 minutes.

l Une 3”lr pluie de 90 mm/h pendant 10 minutes.

Chacune des huit O-SS. a été caractérisée par 5 mesures effectuées sur 5 parcelles différentes. Quatre valeurs d’infiltration mesurées par Leonard dans une étude précédente (simulateur et protocole de simulation identiques) ont pu être réutilisées .afin de compléter nos répétitions. Sachant que pour les parcelles qui viennent juste d’être travaillées, celles en friches et les garrigues, on a effectué une seule répétition pour chacune, pour avoir une estimation des capacités d’infiltrations de ces parcelles.

Le choix des parcelles où sont effectués les essais est dicté évidemment d’abord par la présence de 1’O.S.S. recherchée, par l’accord des agriculteurs et aussi par la facilité d’accès.

Le matériel nécessaire est assez encombrant avec une citerne de 600 litres, le simulateur de pluie qu’on transporte d’une parcelle à l’autre sur le toit d’un fourgon et tous les accessoires tels que le groupe électrogène, les pompes d’eau, les cadres, et les bacs métalliques servant comme pluviomètres pour mesurer les intensités des pluies appliquées, etc. il était impératif que les parcelles choisies soient accessibles.

5.2. Le prélèvement des échantillons du sol pour les simulations au laboratoire

Les prélèvements sont effectués sous forme de monolithes dans les micro- parcelles de 0.1 m’, la profondeur est de 25 cm. Le nombre d’échantillons prélevés est de six. Les prélèvements des échantillons ont été effectués sur L’emplacement des grands cadres de 1 m’.

Deux raisons au moins l’ont motivé: la première, pour pouvoir comparer les valeurs obtenues

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<;nd&s F., 1997. InfiltrabilitB des états de surfüco en milieu m&literrantkn viticole - BV de Roujan.

sur terrain avec celles trouvées au laboratoire; la deuxième pour pouvoir prélever plus facilement les échantillons ^suc un terrain dkjà humecté par les essais antérieurs, vu l’état exceptionnellement sec des sols cette année. On a choisi six parcelles ayant chacune une O.S.S. caractéristique, qui sont :aw 84a; aw 84 b; aw 95; aw 5: aw 56 et uw 40. Il faut prendre le plus grand soin en enfonçant le cadre, on doit dégager les obstacles sous les bordures au fur et à mesure que le cadre pénètre dans le sol, comme obstacles majeurs il y a les racines superficielles de vigne et surtout les cailloux (photo C 5). Une fois ^au laboratoire, on placera les monolithes de sol deux a deux au centre du simulateur en les mettant sous Lme pente identique a celle où on les a prélevés sur terrain (photo C 6). Le protocole.de simulation est identique à celui adopté sur le terrain. Les simulations ont eu lieu dans une des serres du centre ORSTOM de Montpellier.

5.3. Analyse des dortnées

L’analyse des données doit nous permettre d’interpréter la variabilité spatiale de l’infiltrabilité du sol. Nous avons procédé à des regroupements de valeurs de capacités d’infiltration mesurees, suivant les modalités des différentes variables de classification, qui sont soit le type d’organisation structurale superficielle soit les différents types de croûtes recouvrant les surfaces des sols. Le pouvoir discriminant, vis à. vis des caractéristiques infiltrométriques du sol, de ces variables de classification est alors testé au moyen d’une analyse de variante à un facteur (Dagnelie, 1975). L’analyse de variante permet de décomposer la variante totale (SCE,) en une composante inter-groupes ou factorielle (SCE,,,,,,), celle qui est prise en compte par la variable de classification, et une composante intra-groupe ou résiduelle (SCE,,J.

i=l j=1 i=l i=l j=l

Où K est le nombre de classes, la i’“” classe contenant ni observations, i est la moyenne générale de l’échantillon d’effectif N, z est la moyenne de la ihnie classe.

f SCErnter J

On définit le ratio F = \ K-l J SCErnter

fSCErntra\ et le pourcentage de variante expliquée R’ =

SCEr qui

\N-KJ

exprime la qualité du pouvoir discriminant de la variable de classification (Dagnelie, 1975).

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Gnddas F., ZYY7. IntïhbilitE des Etats de surface en milieu m&literran&n viticole - BV de Roujun.

Résultats et discussim

1. Typologie des organisations structurales superficielles des sols du bassin versant de Rmjan

Pour la typologie qu’on a faite, on a distingué deux types de croûtes structurales: la première est simple (photo B l), la seconde est caillouteuse. L’épaisseur de cette croûte structurale varie en général de 8 à 10 mm. L’autre type de croûte correspond à. des dépôts successifs de particules s’agençant en couches successives formant un litage où les diffkrenks séquences sont nettement différenciées. Son épaisseur est de 10 à 20 mm (photo B 2). Le seul cas de figure où l’on ne rencontre pas, ces croûtes de surfaces sont les parcelles qui viennent d’être travaillées.

Dessous ces croûtes nous avons distingue 5 grands type de structures.

i) une structure grumeleuse, correspondant à un horizon perturbé par une activité racinaire intense. Les agrégats sont petits et arrondis. Cette structure s’observe surtout sous friches où le couvert herbacé est de presque 100 %, ou sur des parcelles très envahies par les adventices.

ii) une structure polyédrique, assez compacte et massive. La structure se dissocie en polyèdres d’arêtes anguleuses et de taille centimétrique (photo B 6).

iii) une structure grenue, se situant entre la structure grumeleuse formée par des éléments millimétriques et arrondis et celle polyédrique constituée d’éléments anguleux et centimétriques. Les agrégats sont de taille moyenne et il y a des vides entre eux. Cette structure est rencontree soit juste après un travail du sol, soit sous garrigues ( friche ancienne).

Dans le cas de ces dernières, l’horizon initialement grumeleux a évolué vers cette structure plus compacte où les éléments sont plus grossiers. Sur les parcelles cultivées en vigne, et qui ont été travaillées pour la dernière fois depuis quelques mois, la structure dominante sous la croûte structurale est de type grenu.

iv) une structure lamellaire, qui est caractérisé par une succession de micro-horizons qui se détachent selon des plans de séparation horizontaux. L’épaisseur de l’horizon lamellaire varie de 20 h 100 mm (photo A 3). Les plus fortes épaisseurs sont rencontrées en bas de pente, ce qui présage l’origine sédimentaire de ces micro-couches lamellaires.

V) une structure caillouteuse, a fort pourcentage en cailloux, et difficilement pénétrable même à l’aide d’une pioche (photo A 4).

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1

Une première analyse de la porosité des dift‘érentes organisations de surface, mesurée à l’aide du porosimètre à mercure montre deux résultats essentiels. En ce qui concerne les croûtes. une différence de porosité nette est observable sur les 4 khantillons analysés. 11 est possible de classer les différents types de croûtes dans un ordre croissant en telme de porosité.

Ces différences de porosités concernent notamment la porosité structurale. Si l’on regarde La classe des pores comprise entre 100 et 300 pm, c’est à dire celle qui est la plus concernée par les transferts hydriques, on constate que l’échantillon de croûte simple, prélevé sur la parcelle aw 76, est le plus poreux, suivi de la croûte caillouteuse (aw 40), ensuite respectivement deux échantillons de croûtes lides prélevés sur aw 80a et aw 74. Le deuxième résultat montre qu’il existe une différence nette (sur les échantillons analysés) de porosité entre les croûtes et les horizons sous-jacents. Ce résultat semble confirmer les origines diffkrentes de ces organisations de surface, notamment pour le cas des croûtes litées et l’horizon lamellaire. II confirme par ailleurs les observations effectuées sous microscope électronique à balayage concernant ces deux types d’organisations. Rappelons toutefois que d’une part la porosimétrie 5 mercure ne permet pas d’avoir une image compléte du spectre poral, d’autre part nous n’avons analysé que quelques échantillons. Cela ne nous pérmet donc pas d’avoir une idée complète du spectre poral de ces différentes organisations.

A partir de ces observations et après avoir caractérisé toutes les structures présentes, nOus avons identifié huit types d’organisations Structurales Superficielles (O.S.S.) pour le bassin versant de Roujan.

Les huit types d’organisations structurales superficielles retenues sont les suivants (Figure 4):

1. Structure grenue. caractéristique des parcelles venant d’être travaillées.

2. Croûte structurale sur un horizon grumeleux.

3. Croûte structurale sur un horizon grenu.

4. Croûte structurale sur un horizon polyédrique.

5. Croûte litée d’origine sédimentaire, plus épaisse que la croûte structurale, formée par une succession de micro-couches successives, sur un horizon polyédrique.

6. Croûte litée sédimentaire, sur un horizon lamellaire. En dessous on retrouve I’horizon polyédlique compact.

7. Croûte caillouteuse. caractéristique des sols du plateau du bassin versant de Roujan.

Cette croûte repose sur un horizon lui aussi très caillouteux.

8. Croûte caillouteuse sur un horizon polyédrique compact, où 1’ on retrouve des cailloux mais en proportion moindre que précédemment.

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Gcrddns P’., lYY7. Infiltrahilitk des étssts de surfxx en milieu méditerrken viticole - BV dc: Roujan.

Grenue

Croûte litée/Polyédrique

CroûteErumeleux

Croûte litée/Lamellaire /Polyédricpe

CroûtelGrenue Croûte/Polyédrique

Croûte caillouteuse /Cailloux

Croûte caillouteuse IPolyédrique caillouteux Figure 4. Typologie des organisations structurales superficielle.

2. Cartographie des organisations structurales superficielles (voir cm-te des O.S.S. des sols du B V de Roujan)

On interprétera la répartition spatio-temporelle des organisations structurales superficielles à l’échelle du BV de Roujan, en faisant la distinction entre parcelles travaillées mécaniquement et celles désherbes chimiquement.

Après un travail du sol, toute la structure en surface est perturbée. Il y a deux types d’outils couramment utilisés pour travailler les sols. Le premier, un cultivateur rotatif 2 axe horizontal, plus couramment appelé rotavator. Le second est un outil à dents appelé chisel.

Les faciès laissés après un passage ne sont pas exactement les mêmes pour les deux instruments, les mottes bien émiettées. avec le rotavator, sont plus grossières dans le cas d’un travail ^au chisel. Selon la présence de cailloux, de végétation ou de sarments, on aura de la même façon des petites différences entre la structure laissée après un labour. Globalement, on considérera que juste aprés un travail du sol la structure est de type grenu ^sur toute la profondeur du labour. Il n’y a pas de croûte de surface, les mottes sont çentimétriques et le faciès est ouvert.

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i

Gnddus F.. IY97. Intïltrabilit~ des bkd.~ de surface en milieu mCditerran&n viticole - BV de Roujall.

Pour voir l’t?volution structurale que connaissent les parcelles travaillées au cours du temps, et en se basant sur le fichier de suivi des pammètres des états surfaces des sols du bassin versant de Roujan. On s’est rendu compte que sur les 15 parcelles ^{qui ont été} travaillées mécaniquement l’anrke dernière, 10 parcelles ont évolué vers une organisation de type croûte de sul?ace sur un horizon grenu. Ces observations étant faites entre février et mars 97, neuf de ces dix parcelles ont été travaillées au mois d’octobre 96. Pour les cinq autres parcelles le travail du sol s’est fait en mars 96, quatre ont évolué au moment des observations vers une organisation correspondant à une croûte de surface sur un horizon polyédrique, ^plus compacté et tassé. Uniquement sur la parcelle aw 54, possédant une pente assez marquée, où l’on observe sur le L/ supérieur de la parcelle une croûte litée d’origine sédimentaire sur un horizon polyédrique, en bas de parcelle et sur les % restant de la superficie on note la succession d’une croûte litée sur un horizon lamellaire surmontant une couche polyédrique.

Dé-j& on peut émettre deux constatations:

i) La première sur l’évolution de cette structure grenue dans le temps. Ce qui est certain c’est que dès les premières pluies il y a formation d’une croûte de surface par un réarrangement sur place des particules (photo A 1). L’horizon grenu lui même évolue, il se compacte, pour devenir au bout de presque une annke un horizon polyédrique massif, ceci après avoir reçu plusieurs pluies et subit un tassement par des engins mécaniques lors des traitements, du ramassage des sarments de taille et de la récolte. Les parcelles travaillkes cette année entre février et mars ont gardé leur faciès ouvert et leurs structures grenues jusqu’au mois de mai, les dernières pluies dataient du mois de janvier. Juste après les pluies survenues du 5 au 12 mai et qui ont apporté une quantité totale d’eau de 42 mm sur le bassin versant de Roujan, on a fait des observations sur les parcelles qui ont été travaillées et qui ont garde jusque là une structure de type grenu à faciès ouvert, le faciès de ces parcelles s’est refermé et

on a ^PLI observer la formation d’une croûte de surface sur l’horizon travaillé. Cela on a pu le vérifier aussi lors des simulations de pluies sur les parcelles travaillées, au bout de 15 mn de pluie avec une intensité de 35 mm/ h, la structure commence à se fermer, et à la fin de la pluie (après lh), il y a une croûte bien nette sur l’horizon grenu sous-jacent (photo A 2).

ii) La deuxième constatation concerne l’origine sédimentaire de cet horizon lamellaire.

Lors du labour il y a un arrachage des particules de terres, emportées par les eaux de ruissellement ces charges solides viennent se déposer en bas de pente. Il s’agit d’une hypothèse, surtout que dans la littérature il existe souvent une ambiguïté concernant l’origine

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Gnddus P., IYY7. Infiltrabilité des &h de surface en milieu m&literranéen viticole - BV de Rwjan.

de fortnation de cette couche lamellaire. 11 y a en fait deux courants de pensées. La 1’” affirme qu’il s’agit d’une formation sur place sous l’effet de tassements lors de passages d’engins mécaniques lourds. Le sol surtout s’il est fragilisé par un excès d’humidité se lamellise en des micro-couches successives. La 2”“” tendance estime qu’il s’agit d’un horizon sédimentaire de

dépôt hydrique. D’après nos observations sur le site de Roujan, je penche plutôt pour cette 2”“”

hypothèse, essentiellement pour deux raisons. Sur les parcelles cultivées en vigne et palissées, si L’on observe ta structure lamellaire entre les rangées de vignes, on l’observe de même sur le

rang, là où il n’y a jamais passage d’engin mécanique. De même si l’on observe cet horizon particulier sur une parcelle qui possède une pente ne serait ce que légère, il y a systématiquement une différence d’épaisseur de la couche larnellaïre entre le haut et le bas de la parcelle, la plus grande épaisseur étant en bas de pente. Logiquement si l’origine de cette couche était le tassement, même pour ce type de parcelle on aurait dû trouver la même épaisseur partout.

Autre constatation, toutes les 18 parcelles où l’on a observé la présence de la structure lamellaire sur le site, sont cultivées en vignes. Bien que les ?4 du bassin versant de Roujan soient cultivés en vigne, cela n’exclut pas l’existence d’un lien entre cette structure et ce type de culture. Pour être arrachées, les particules du sol doivent subir soit un travail du sol, soit une averse d’une forte intensité. Ensuite elles devront être transportées, les eaux de ruissellement jouent ce rôle surtout si elles sont favorisées par une pente un peu accentuée.

Finalement pour qu’il y ait dépôt, il faut soit que la pente change d’inclinaison, devenant faible ou nulle en bas de parcelle, soit qu’il y ait des obstacles ralentissant l’écoulement de l’eau chargée en particules solides et favorisant le dépôt de celles-ci. Les ceps de vignes peuvent constituer ces obstacles. La succession de cette opération entraîne la formation de plusieurs couches superposées, entre deux plaquettes, on peut observer le système racinaire aplati de la vigne et en forme d’arête de poisson (photo A 5 ;6). Dans une parcelle cultivée en vigne, il n’y a pas seulement les ceps, il y a d’autres paramètres apportés par cette culture.

Uhrig (1997) a montré à l’aide d’une analyse minutieuse conduite sur deux parcelles du site de Raujan, que les sarments laissés sur le sol après la taille constituent des petits barrages

pour les eaux de ruissellement chargées en élkments solides. Systématiquement en dessous

des sarments, il a observé un horizon à structure lamellaire.

Pour comprendre d’avantage les influences que peuvent avoir les facteurs du milieu

SUT le type d’organisation structurale de surface des sols. on a relié chaque type d’0.S.S. avec différentes variables du milieu. Les résultats sont illustrés par le graphique de la figure 5.

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