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Comportement du sol au labour : évolution de l’état
structural au cours du labour
I. Coulomb, J. Caneill, H. Manichon
To cite this version:
I. Coulomb, J. Caneill, H. Manichon. Comportement du sol au labour : évolution de l’état structural
au cours du labour. Agronomie, EDP Sciences, 1993, 15 (6), pp.457-465. �hal-02715476�
Agronomie
Comportement
du sol
au
labour :
évolution de l’état
structural
au cours
du labour
I
Coulomb
J Caneill
H Manichon
M
Tremblay
1 INRA
Agronomie,
F78850Thiverval-Grignon;
2
INA-PG,
16, rue Claude-Bernard, F75231 Paris cedex 05;3CIRAD, BP
5035, F34032
Montpellier,
France(Reçu
le 7 octobre 1992;accepté
le 7 avril1993)
Résumé — Le rôle de l’état initial du sol vis-à-vis des processus de
fragmentation
par la charrue à socs est étudiéex-périmentalement
en sollimono-argileux
àcomportement
fragile. À
ceteffet,
on compare les évolutions de trois étatsstructuraux initiaux différents au cours du labour.
Après
discussion de lacompatibilité
des volumes de sol caractérisésavant et
après
labour,
qui
doivent êtrereprésentatifs
du volume de sol réellement travaillé par lacharrue,
l’évolution de l’état structural du sol estquantifiée
grâce
à un bilansurfacique
etnumérique
des différentescatégories
de mottes.Les résultats montrent que les transformations d’état au cours du labour sont
dépendantes
de l’état structural du solavant labour. Quel que soit le
traitement,
le volume des mottescompactées
ne varie pas.L’augmentation
du volumeapparent
du sol au cours du labour est liée à uneaugmentation
du volume cumulé des mottes poreuses et de la terrefine,
accompagnée,
lorsque
l’état initial est continu etcompacté,
del’apparition
de videssupracentimétriques.
Lors-que l’état est continu ettassé,
le labour modifie aussi la taille et l’état de fissuration des mottes.L’ampleur
des varia-tions concernées est fonction de la résistance de la couche labourée.labour / état structural / motte
/ profil
culturalSummary —
Behaviour of soilduring ploughing:
soil structure evolutionduring ploughing.
The function of soilstructure before
ploughing
withregard to
mechanical processesduring ploughing
has been studied. Theexperiment
was carried out in a
clay
loam soil with friable behaviour. The evolution of 3 different structures beforeploughing
wascompared.
Thecompatibility
of soil volumes characterized before and afterploughing
wasanalyzed.
Soil structurewas characterized
by
measurement of the area and thegreater length
of differenttypes
of clods(compacted,
com-pacted
withcracks,
porous),
the area of fine earth andmacroscopic
voids(diameter
>1 cm)
on a map of theploughed
layer profile.
Evolution was assessed via balance of each area and balance of clod number with agiven length.
Re-sults showed that decrease inploughed layer density during ploughing
is linked to increase of porous clods and fineearth cumulative volume. It is
accompanied by
the appearance ofmacroscopic
voids,
when the soil structure beforeploughing
iscompacted
and continuous. In this case, clod size and cracks are modifiedby ploughing.
Clod sizere-duction is
greater
when theploughed layer
is less resistant. When thelayer
is moreresistant,
fragmentation
is notcomplete.
Then appearance of cracks reveals the result of the stress-strainrelationship
in the clod.ploughing
/ soil structure / clod / soilprofile
*
INTRODUCTION
Le labour est une
opération
courammentprati-quée
enEurope,
car ilpermet
l’enfouissement desmatières
organiques
etd’engrais,
la destruc-tion desplantes
adventices,
l’incorporation
desreliquats
depesticides
et,
enfin,
il a uneffet
surl’état
physique
du sol et surl’amélioration de la
circulation
de l’eau
enrégime
saturé. Nous avons établi dans un articleprécédent
(Coulomb
et al,
1993)
l’effet déterminant de l’état structural
du sol avant labour sur l’état structural du solaprès
labour sur uneparcelle
de texturelimono-argileuse
labourée à
unehumidité moyenne
d’environ
0,20
(g/g).
Nous
avonsmontré,
dans
ces
conditions
expérimentales,
que la vitesse
d’avancement du
tracteur nepouvait
contribuer à
expliquer
la variabilité des étatsaprès
labour.Celle-ci
se structureprincipalement
selon lestraitements différenciés par leur état structural
du sol avant labour. Les différences observéesentre les traitements
après
le labourpeuvent
ré-sulter de la conservation de la différence d’état initial pour unmême
travail defragmentation
du solpar
lacharrue,
ou bien d’un travail defrag-mentation
qui
varie selonl’état
initial.L’objectif
de cet article est donc d’identifier le rôlejoué
parl’état
initialvis-à-vis des
processus
defragmen-tation dans les conditions
précédentes.
Ils’agit
de
dégager
les critères de la
structureréelle-ment
modifiés par le labour
etd’en
quantifier
l’évolution. Les résultats de l’article cité montrent
que le classement avant labour de situationsex-périmentales
selon les volumesoccupés
par
lesmottes
compactées correspond
auclassement
des situationsaprès
labour. La distribution des calibres de ces mottesaprès
labour varie selonla résistance
mécanique
initiale de la couche
la-bourée et l’état de fissuration des mottes.Nous pouvons donc
formuler leshypothèses
suivantes :-
le volume des
mottescompactées
se conserve au coursdu
labour ;
cettehypothèse
adéjà
été
faite par
Manichon(1988)
pouranalyser
l’état
structural selon lessystèmes
deculture ;
-
l’augmentation
de volumeapparent
de la couche de soltravaillé
au cours du labour nepeut
être liée
qu’à
uneaugmentation
du volume :de la
terrefine,
des mottesà état
interneplus
poreux, des vides
macroscopiques (>
1cm);
-la variation du calibre des
mottescompactées
dépend
de l’état structural initial.Nous
avonsentrepris
de tester ceshypo-thèses
enquantifiant
les variations d’état du sol
sousl’action du labour
sur des situationsexpéri-mentales différenciées par
leur état avantlabour.
Nous discuterons des processus
defragmenta-tion
pouvant
expliquer
ces variations.ANALYSE
DEL’ÉVOLUTION :
MATÉRIEL
ETMÉTHODES
Conditions
expérimentales
L’expérimentation
a été menée enrégion
parisienne
sur uneparcelle (85,0
m x16,2
m)
du Centreexpéri-mental de
Grignon
(78)
sur un luvisolorthique
avec une couche labourée de texturelimono-argileuse
(A
=25,9% ;
L =58,1 %;
S =16,0% ;
MO =2,1 %).
Trois traitements
correspondant
à trois états diffé-renciés avant labour(NT,
T1,
T2)
ont été créés. T1 et T2 ont été obtenus par descompactages
à deux dates différentesaprès
la récolte duprécédent
et avant la-bour(1
mois avant labour pourT1,
1 semaine avantlabour pour
T2)
alors que NT estexempt
decompac-tage
après
la dernière récolte et résulte de l’histoire culturale de laparcelle.
Lescompactages,
réalisésavec le même tracteur, ont été suivis d’une
opération
de nivellement par une herse
réglée superficiellement.
Le labour a eu lieu à une humidité moyenne de lacouche labourée
comprise
entre0,20
et0,21
(g/g),
àune vitesse de labour
comprise
entre 2 et 7 km/h. Laprofondeur
de labour retenue a été différente selonl’état initial pour obtenir une même masse de terre hu-mide travaillée dans les différentes situations
expéri-mentales.
Méthode
decaractérisation
desétats
structurauxLa méthode de caractérisation des états utilisée avant et
après
labour est fondée sur l’observationmorpholo-gique
et stratifiée duprofil
cultural(Manichon,
1982a)
adaptée
à uneopération
defragmentation (Coulomb,
1991). On
trouvera dans le tableau I les différentesca-ractéristiques
des états internes des élémentsstructu-raux
distingués.
Pour
disposer
de variablesquantifiées (Coulomb
etal,
1993),
nous avonsprocédé
àl’interprétation
sté-réoscopique
dephotographies
de la face duprofil
surlaquelle
les différentstypes
d’éléments structuraux etle
pourtour
des bandes avaient été identifiés sur leter-rain. Les contours des différents
objets
sontreportés
sur une feuille de
papier
à l’aide d’unepointe
fine de taille définie(0,7 mm),
numérisésgrâce
à une caméra vidéo CCD associée à une carte 512 x 512pixels.
Leur surface ainsi que leur
plus grande longueur
(ca-libre)
sont fournies par lelogiciel d’analyse d’image.
Chaque catégorie morphologique (mottes
de même état interne ou de mêmetaille)
est caractérisée par lasomme des surfaces individuelles des éléments struc-turaux
qui
la constituent. Cette surface estjugée
repré-sentative du volume scruté
(Coulomb
et al,
1993).
Les surfacesoccupées
par les mottes poreuses(r)
et laterre fine n’ont pas été dissociées car un passage
pro-gressif
de l’état de terre fine à l’état de mottes Γ sousl’action du climat
pendant
lapériode
d’observation était admissible(Coulomb
et al,
1993).
Principales
caractéristiques
desétats
structuraux avant labour
L’unité
expérimentale
considérée pour ladescription
correspond
à la section travaillée par deux corps de charrue limitée enprofondeur
par le fondd’Ap.
Les dif-férences entre les états initiauxportent
sur laprésence
plus
ou moinsmarquée
d’un horizon dereprise
dula-bour,
sur la teneursurfacique
des différentstypes
d’états internes et,enfin,
sur laproportion
de mottesde gros calibres
(>
20cm).
Sur
NT,
l’horizon dereprise (0-10 cm)
sedistingue
peu de l’horizon labouré non
repris
(10-30 cm).
Ilssont tous deux d’état
fragmentaire.
Globalement,
NTse caractérise par une teneur
surfacique
en mottesporeuses
(Γ)
et terre finesupérieure
à 75% et desmottes
compactées plus
ou moins fissurées(Δ
etø)
de faible taille
(tableau II).
T1 et T2 sont constitués de deux horizons bien dif-férenciés : une couche
supérieures
(0-5 cm)
d’étatfragmentaire
(petites
mottescompactes)
qui
résulte del’opération
de nivellement et une couchesous-jacente
d’environ 20 cmd’épaisseur
d’étatcompact
etd’aspect
continu créée par lecompactage.
Celui-cin’ayant
pas été totalementhomogène,
il estpossible
dedécomposer
l’état de cet horizon en zonesmas-sives considérées comme des grosses mottes.
Globa-lement,
T1 et T2 se caractérisent par une forte teneursurfacique
en mottes Δ et ø(>
75%)
et des mottes de gros calibres(tableau II).
Ces dernièresreprésentent
T1 se différencie de T2 par une fissuration
plus
dé-veloppée (tableau
II)
et par uneplus
forte résistancepénétrométrique (environ
une centaine de newtons enplus)
de la couche 5-25 cm mesurée la veille du la-bour pour une humidité et une densitééquivalentes
(Coulomb
et al,
1993).
Compatibilité
des
mesures entre avantet
après
labourL’analyse
de l’évolution de l’état structural du sol au cours du labourimplique
que lacomparaison
des états avant etaprès
labour soit faite sur des volumescorrespondant
à la réelle masse de terre que l’on atravaillée. Pour contrôler ce
point,
leplus simple
était de fixer laprofondeur
de travail à un niveau identi-fiable sur lesprofils
de caractérisation de l’état initialtout en restant dans une gamme habituelle de
profon-deur de travail du sol. Nous avonc donc cherché à fixer la
profondeur
de labour au fondd’Ap, qui
corres-pond
au fond du labour leplus profond,
car on sait lerepérer
par lechangement
de couleur de la terre.Ce-pendant,
en raison du caractère destructif des obser-vations et des mesures, il étaitimpossible d’adopter
le même tauxd’échantillonnage
pour caractériser lessi-tuations avant et
après
le travail du sol. Cela pose lesproblèmes
de lareprésentativité
desprofils
initiaux etde la taille
optimale
de l’unitéd’échantillonnage
pourmettre en
correspondance
les états etquantifier
lesévolutions.
Des mesures
systématiques
deprofondeur
dechangement
de couleur effectuée avantlabour,
en 26points
de laparcelle,
nous ontpermis
de conclure pour cette variable que lesprofils
initiaux étaientre-présentatifs
de lamajorité
de la surface de laparcelle
excepté
les 10premiers
mètres dans le sens dutra-vail des outils. Dans cette zone, la
profondeur d’Ap
estplus
forte(d’environ
6cm)
parrapport
à la moyenneévaluée sur les
profils,
nous en tiendronscompte
dans la discussion des résultats.À
l’échelle du passage decharrue,
qui
constituenotre unité
d’observation,
nous avons constatéqu’il
n’y
avait pas strictecorrespondance
entre laprofon-deur de labour et celle du
changement
de couleur. Tous traitementsconfondus,
lerapport
entre ces deuxprofondeurs
estcompris
entre0,80
et1,15;
cela nousinterdit
d’analyser
l’évolution à cette échelle. Parcontre, à l’échelle du traitement
(moyennes
de 4 pas-sagesadjacents
de charrue pour T1 etT2,
8 pourNT),
lerapport
est en moyenne de 1 sur T1 etNT,
et0,9
sur T2.À
cetteéchelle,
nous pouvons doncad-mettre pour
chaque
traitement lacorrespondance
entre la
profondeur
duchangement
de couleur et laprofondeur
de labour. DansT2,
laprofondeur
de la-bour estlégèrement
inférieure à laprofondeur
duchangement
de couleur. Nous discuterons de la sensi-bilité des résultats à un tel écart.En
conclusion,
malgré
les réservesprécédentes,
nous admettons que les volumes caractérisés avant et
après
labour sontcomparables
etcorrespondent
à la masse de terre travaillée.Comme la variabilité des états structuraux
intratrai-tement est inférieure à la variabilité entre les
traite-ments avant labour
(Coulomb
etal,
1993),
il est par ailleurspossible
de comparer les évolutions entre lestraitements à cette échelle. Dans la suite de
l’analyse,
une
répétition représente
4 passages de charrue dansT1 et
T2,
8 passages dans NT. La tailleplus
impor-tante de larépétition
dans NT sejustifie
par une varia-bilité intratraitementsupérieure
(Coulomb
et al, 1993).
Le nombre derépétitions
est de 6 dans T1 etNT,
de 3dans T2.
Quantification de
l’évolution
Dans la mesure où les
systèmes
observés avant etaprès
labour sontcomparables,
les variations de la surface de la couchetravaillée,
de la surfaceoccupée
par différentescatégories morphologiques
et du nombre de mottes sont indicatrices d’une évolution. L’évolutionvolumique
d’unecatégorie morphologique
peut
traduire une variation du volumeglobal
observé àla suite d’une variation de la
porosité
de cettecatégo-rie,
maispeut
aussicorrespondre
à une évolutionmassique
à la suite d’un transfert entrecatégories.
L’évolution du nombre de mottes d’une taille donnée
est un indicateur de
fragmentation
car ce processusmécanique implique
la création de nouvelles mottesde taille
plus
faible. Il n’exclut pas lapossibilité
d’une absence d’évolution du nombre de mottes decer-taines classes en raison de transferts entre classes. Nous
quantifions
lesrapports
entre les variations de surface définiesprécédemment
et la surface initiale de la couche travaillée. Notreanalyse
de l’évolution de l’état structural du sol repose sur uneinterprétation
des différents bilans concernés.
La surface
correspondant
au volumethéoriquement
travaillé est calculée à
partir
des mesures deprofon-deur et de
largeur
de travail effectuées sur la muraille dechaque
passage de charrue. On la compare à la surfaceoccupée après
travail par les bandes de la-bour.Pour une
catégorie
donnée, X,
le bilansurfacique
est
exprimé
par lerapport
B
X
suivant :S1
X
:
surface X avantlabour;
S2
X
:
surface Xaprès
labour;
St : surface de la couche travaillée avant la-bour.Nous calculons de même la variation du nombre total de mottes tout en sachant que, dans ce cas, la
représentativité
de notre observation estprobable-ment
plus
faiblequ’en
terme de surfaceoccupée
(Coster
etCherman,
1989),
et notreanalyse
risque
d’être moins
pertinente.
Nous comparons par ailleurs les distributions en nombre des calibres des mottes avant etaprès
labour. Nous avons testé leur similitude par un testdu χ
2
effectué sur les effectifs réellementRÉSULTATS
Évolution
du
volume del’horizon labouré
Évolution
du volume
apparent
La
variation de
surface de
la couche
labourée
estpositive
dans tous les
traitements.
L’augmenta-tion semble
plus importante
dans les traitementstassés
(T1
etT2)
que dans
le traitement nontassé NT. C’est
enparticulier
le
caspour
unprofil
de
T1
(fig
1).
Cette variation de surface
peut
être
le reflet d’une variation de
l’importance
de
plu-sieurs
compartiments :
- les
mottes
d’état interne
Δ ou ø ;- les mottes
Γ et la terre
fine ;
-
les vides de
plus
de 1
cm internes à la bandelabour.
Décomposition
des variations de volume
apparent
selon les différents éléments
structuraux
du sol
Les variations des
surfaces
occupées
par les
mottes
d’état interne
Δ et øpar
rapport
à la
sur-face initiale de la couche travaillée
sontfaibles
dans tous lesprofils (tableau III).
Elles
sont enmoyenne inférieures à
3% envaleur absolue
dans T1
etNT,
ettoujours
inférieures à
6%sauf
pour le
profil
de T1distingué
précédemment
pour
sa
forte variation de volume
apparent
(fig
1).
Dans ce
profil l’augmentation
de surface
desmottes Δ et ø est
apparemment
de 13%. DansT2,
la surface
en Δ et ø semble diminuer enmoyenne de
7%.Cette diminution est
toujours
in-férieure à 12%.
En
revanche,
on constate uneaugmentation
nette de la surface
occupée
par les
mottes r et laterre
fine,
soit 8 à 18%
dans
NT,
15 à 23% dansT1,
plus
de
30% dans T2. Dans T1 etT2,
ilap-paraît
de surcroît des
vides internes à la
bande delabour,
qui
occupent
jusqu’à
6% de la
sur-face.
Discussion
Les bilans
effectués
semblentindiquer
que la
part
des mottes d’états internes
Δ et øévolue
globalement
peu
au coursdu labour alors que
celle des mottes r et de la terre
fine
augmente,
quel
que soit
l’étatstructural
intial.L’augmenta-tion
estsupérieure lorsque
cedernier est
conti-nu ettassé. Dans
ce cas,elle
s’accompagne
d’un accroissement del’espace
entreles
mottes,
lié à
l’apparition
de vides
supracentimétriques.
L’hypothèse
d’une variation nulledu volume
correspondant
aux mottes d’état interne Δ et on’est toutefois
acceptable
que si l’erreur
sur lecalcul de la variation
relative de surface estsu-périeure
auxvariations observées.
Pour
une erreurrelative d’évaluation des
sur-faces de
± 5%l’erreur
sur le bilansurfacique
esten
moyenne de
± 8%pour les états
initialementtassés,
de ± 2%pour NT.
Notre
hypothèse
n’est donc pas remise
en causedans
NT etT1,
sauf pour
unprofil
de NT
(légère
diminution de surface de
mottes Δ et øde
6%)
et pour leprofil
de T1 situé dans la zoneoù le
changement
de
couleur
est unpeu
plus
profond
que dans le
reste de laparcelle
(aug-mentation de
surface des
mottes Δ et ø deprobablement
entraîné la création d’un volume
initial en mottes Δsupérieur
à celui
que
nous avonsestimé,
volume retrouvéaprès
labour sil’on admet que le
soc de la charrue a suivi lacote
du
changement
de couleur. DansT2,
le bilan nepermet
pas d’exclure
unelégère
diminu-tion de la surface
en Δ et ø.Mais
comme le la-boury
estmoins
profond
que
la cote duchange-ment de
couleur,
cerésultat
pourrait
n’être
qu’un
artefact
en raison d’une surestimation de lasur-face
en Δ et ø avantlabour. Nous
avons doncré-évalué le bilan
en calculant la surface en Δ et øavant labour sur la
profondeur
effective detra-vail,
et nonpas
sur celle duchangement
decou-leur. Le bilan devient inférieur à 4%
en valeurabsolue pour tous les
profils.
Il est enmoyenne
de 1 %.
Nous pouvons donc aussi admettre
l’ab-sence
de variation de volume des
mottesd’état
interne Δ et ø dans T2.L’erreur
surla variation de
surface des
mottes Γ et de la terrefine
estinférieure à 10%
pour
tous les
états
structurauxinitiaux,
aussi
nouspouvons
accepter
l’hypothèse
d’une
augmenta-tion du volume de cette
catégorie.
D’après
cesrésultats,
l’augmentation
du
vo-lume
total de l’horizon labouré
nepeut
avoirpour
origine
unevariation de
laporosité
des mottes Δ et ø. DansNT,
elle nepeut
être liéequ’à
l’aug-mentation de la
porosité
du
compartiment
consti-tué par
les mottes Γ etla
terrefine,
puisqu’aucun
espace
poral ≥
1 cmn’apparaît.
Dans T1 etT2,
le volume des
mottes Γ et de la terre fineaug-mente
mais
cephénomène s’accompagne
del’apparition
d’un espace
poral
supracentimétri-que
qui
nepeut
êtreexpliquée
que par
uneva-riation de
l’arrangement
relatif des
mottes Δ et øles unes
par
rapport
aux autres. L’état structuralinitial conditionne donc la taille de
l’espace poral
créé
au cours du labour.Évolution
de
l’état de fissuration des
mottesBilan
L’absence
de variationsignificative
du volumeoccupé
globalement par
les mottes Δ et ø n’ex-clutpas
lapossibilité
d’une évolution deleur
po-rosité de fissures.
L’état de fissuration des mottes varie
effective-ment au cours du labour
(tableau IV).
Dans
T1
etT2,
des mottes ø à 2 niveaux(tableau I)
appa-raissent au cours du labour.
L’augmentation
de surfacecorrespondante
estplus importante
dans
T1 que dans T2.Elle est associée à
unediminu-tion de la
surface
occupée
par
les mottes øà
1niveau dans
T1,
des
mottes Δdans T2.
Dans
NT,
la surface
occupée
par les
mottes ødiminue
alors que celle des mottes Δaugmente.
Bien que la
surface du
compartiment
structuralcomposé
des mottes Δ et ø ne varie pas, cecompartiment
n’est doncpas
indemned’évolu-tions,
puisque
les
parts
respectives
des
mottesfissurées à
des niveaux différents évoluent ausein du
compartiment.
Discussion
L’état
initialparaît
donc conditionnerl’évolution
des états de fissuration des
mottes.Les
proces-sus
mécaniques
en cause sontprobablement
denatures
différentes suivant l’état
initial.Dans
T1 etT2,
l’augmentation
de la fissuration
pourrait
être indicatrice d’un travail defragmentation,
alorsque
dans NT la diminution de la fissurationpourrait
être indicatrice d’un
compactage.
Ce
compactage
pourrait
résulter :
- d’untassement,
par
la roue deraie,
de la base de la bande de labourcorrespondant
aupassage
de
charrue
précédent ;
- d’uncompactage
propre au travail de lachar-rue ;
-
d’un tassement
par
la roue deguéret
dupas-sage
précédent.
La
dernière
hypothèse
implique l’augmentation
de la teneur en Δpour
les bandescorrespondant
au
passage
de la roue deguéret.
Cela
n’a pasété constaté visuellement. Elle est donc peu
pro-bable. Par
contre,
si l’on recalcule le bilan sanstenir
compte
de lasurface
occupée
par
lesmottes Δ
situées
sousla
rouede raie
après
la-bour,
il devientégal
à0,5%
enmoyenne
etvaria-tion devient donc
pratiquement
nulle
etd’un
ordre degrandeur équivalent
à celuide l’erreur
calculée
sur lebilan.
L’origine
du Δnéoformé
dans NTpeut
raisonnablement être
attribuée
àune
modification de l’état final par
compactage
sous la roue de raie.Dans
T1 etT2,
cephénomène n’apparaît
pas
alors que le
dégagement
de
la raiey
estplus
mauvais. Trois raisons
pourraient expliquer
ceré-sultat :
- les mottes situées
sous
la
rouede raie étaient
déjà
d’étatinterne Δ
avantle passage de
celle-ci ;
-
le débordement de la
terre
par-dessus
lever-soir
estmoins
important lorsque
l’état
estinitiale-ment
tassé : cela diminue la
probabilité
de tasserde la terre fine dont la
proportion
était
déjà
moinsforte dans
l’état
initial ;
- la
taille des éléments concernés par
cedébor-dement
esttrop
importante
pour que
leur étatin-terne
soit affecté par le passage de la
rouede
raie ;
eneffet,
on adéterminé
aulaboratoire de
science
du sol INRAd’Avignon
l’existence d’uncalibre limite pour la création
del’état Δ par
com-pactage
lors de
compressions
uniaxiales
etconfi-nées,
drainées
ou non,à
chargements uniques
ou
cycliques
(De
Leon,
1991).
Évolution
des calibres
deséléments
structurauxÉvolution
dunombre de
mottesd’un calibre donné
Le nombre total de mottes est
multiplié
par
2,8
au cours
du labour
dans T1 etT2,
alorsqu’il
variepeu dans
NT(tableau V).
Dans T1 et
T2,
lesdistributions
des calibresavant et
après
labour
sontsignificativement
diffé-rentes au niveau 1%
(test
duχ
2
).
L’augmenta-tion du nombre de mottes dans T1 et T2 est donc associée à une
modification de la
distribu-tion des calibres
(figs
2 et3).
Les effectifs de toutes les classes de calibreinférieur à 35
cmaugmentent.
On
constate,
enparticulier
dans
T2,
uneapparition
de mottes entre 10 et 25 cm.Dans
T1,
l’augmentation
du nombre de mottes
de moins de
5 cm estplus
forte ;
mais
l’évolution
de l’étendue de la distribution
des calibres estbeaucoup plus
faible
qu’en
T2(figs
2 et3).
Dans
NT,
la distribution des mottes nevarie pas
signi-ficativement si l’on
ne tientpas
compte
de la
ré-partition
des mottes deplus
de 20 cm dontl’ap-parition
estliée
aucompactage
par
la roue de raie.Discussion
Les
résultats
montrentque l’évolution
dunombre
de
mottes estdépendante
de l’état structural
ini-tial. On
peut
donc penser que les mécanismes
defragmentation
enjeu
au cours du labourdiffè-rent selon l’état initial.
Dans
NT,
lecalibre des
mottesinférieures à
lalargeur
de
prise
de raie
nevarie pas
oupeu
au coursdu labour. La
fragmentation
semble
donc
selimiter à
uneérosion
légère
du
pourtour
des mottes.Sous
cettehypothèse,
lenombre
total de mottes
varie peu,
etseules les classes
de faible calibre
(qui disparaissent)
oude
fortca-libre
(supérieur
à la
largeur
de labande de
la-bour)
sontconcernées,
cequi
estconcordant
avec nos
résultats.
Dans
T1 etT2,
l’augmentation
très
importante
du
nombre de mottesdans
lesclasses
5à
25 cm nepeut
s’expliquer
par
untel mécanisme.
Une division des mottes
en mottesde
plus
faible
taille d’état interneΔ,
accompagnée
ou nond’une érosion
légère
dupourtour
des
mottesré-sultant du frottement des
mottes lelong
duver-soir
et entreelles,
serait
enrevanche
unméca-nisme vraisemblable. Il se
produirait
dans ce cas unréel
travailde
fragmentation
des mottes.Si
l’énergie
fournie
estinsuffisante pour
assurer une divisioncomplète
de toutes les mottes lors dulabour,
letravail
setraduirait par
uneaug-mentation du nombre de
mottesfissurées. Les
mottes
concernées
seraientplutôt
defort
ca-libre.
On constate
que
le nombre de mottes Δ aplus
que
triplé
au cours du labour alorsque
celuides
mottesfissurées
augmente
plus
faiblement
(tableau VI).
Lesfissures de 2
niveaux
apparais-sent sur
les mottes de
plus
de 10
cm.Nos
hypo-thèses
sontdonc
plausibles.
DISCUSSION
GÉNÉRALE
ETCONCLUSION
L’analyse
quantitative
par bilan que
nous venonsd’effectuer
montreque
lesprocessus de
frag-mentation au cours
du
labourdépendent
del’état
structural initial du sol. Elle rendplausible
les
hy-pothèses
formulées
sur cesprocessus.
Le
labour
setraduit
nonseulement par
uneaugmentation
de volume dela couche de
sol,
mais aussipar
unemodification de
l’organisation
spatiale
desphases
solides
etporales, qui
dé-pend
de l’état initial du sol.Selon
cetétat
initial,
nous avonsprécisé
leséléments
structurauxaffectés
et nous avonsquantifié l’importance
desphénomènes
dans lesconditions
expérimentales explorées.
Quel
que soit l’état structural
dusol,
laporosi-té du
compartiment
constitué par
les mottes Γ etla terre
fine
augmente
au cours du labourmodi-fiant
levolume
apparent
de lacouche labourée
alorsque,
globablement,
le volume des mottes Δ et ø nevarie pas
significativement.
Cette
augmentation
de
l’espace poral
dans la
couchelabourée
estplus importante lorsque
l’état
est initialement continu ettassé. Cela
s’ex-plique
enpartie
par
l’apparition
d’un espace
poral
supracentimétrique supplémentaire
à
la suite d’uneréorganisation
de laphase
solide. La
ré-duction du calibre des mottesmodifie
eneffet le
champ
des
possibilités
de
réorganisation.
Un telphénomène
estimpossible lorsque
l’état initial
est
fragmentaire,
puisque
le
calibredes mottes
variepeu.
L’état interne des mottes est modifié
sansque
cela
setraduise par
uneévolution du volume
glo-bal :
-
une
fissuration
sedéveloppe
surles grosses
mottes
Δ lorsque
l’état
est initialement continu ettassé ;
-
une
création de
mottes Δpar
compactage
sousla roue de raie
peut
intervenir enétat
fragmen-taire.
Le bilan effectué
sur lasurface
occupée par
les
mottes Δ et ø ne rendpas
compte
de lacréa-tion de
mottes Δpar
compactage.
Les raisons que l’onpeut
invoquer
sont ladisparition
simulta-née de
mottes ø de faible calibrepar
érosion,
à
la suite d’un transfert dans lecompartiment
terrefine,
et lesfaibles
ampleurs
desphénomènes
concernés,
qui
demeurent de l’ordre de l’erreur
que l’on
peut
faire
surle bilan.
Des éléments de modélisation du
comporte-ment du sol au
labour pour la
texture etl’humidi-té du sol
explorées
ressortent de notreanalyse.
Lorsque
l’état initial
estfragmentaire,
le laboura une
fonction de
découpe, déplacement
etaug-mentation de la
porosité
entre des élémentsdéjà
l’état interne
nechange
pas,
sauf création de mottes Δpar
compactage.
Son
action sur lamo-dification
del’état structural
ne concernedonc
que
l’arrangement
entre les mottes.Lorsque
l’état initial est tassé et
d’aspect
conti-nu, le labour a aussi
pour fonction de modifier
lataille
etl’état de fissuration des mottes à la suite
probablement
d’unprocessus
de division inexis-tant enétat
fragmentaire. L’ampleur
de cette ré-duction de calibren’est pas
lamême pour deux
états
compactés
différenciés par l’état de
fissura-tion des
mottes et la résistancemécanique
de la couche labourée. Elle estplus
faible pour l’état
où les
mottes sontinitialement les
plus
fissurées,
alors même que
laprésence
defissures,
zonesde
ruptures
préférentielles,
devrait
accentuerla
réduction
de calibre des mottes. Mais la résis-tancepénétrométrique
de l’état le
plus
fissuré
estplus
forte
sur la couche labourée cequi explique
probablement
le résultat observé.
L’application
de
notreméthode d’évaluation à
une
gamme
plus
large
d’états
nonfragmentaires
devrait
permettre
dansl’avenir
defournir
unmodèle d’évolution
des états structuraux au la-bour dans la mesureoù elle s’est avérée
perti-nente
pour dissocier les évolutions dans le
casdes
états
initiauxcontrastés que
nous avonsétudiés.
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Thèse docteuringénieur
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