Excès d'eau : origines et moyens de lutte - Annexe 1

De Les Mots de l'agronomie
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Date de mise en ligne
31 octobre 2017
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Cette annexe se rapporte à l'article Excès d'eau : origines et moyens de lutte.

L'eau dans le sol

États physiques du système eau-sol

Fig. 1. États du sol et répartition des phases.
S : phase solide ; L : phase liquide ; G : phase gazeuse.


Les constituants solides (S) du sol sont de taille et formes variées, ils ménagent entre eux des vides qui sont occupés de façon concurrente par l’eau liquide (L) et l’air (G). Généralement le sol est dans un état triphasé (S+L+G). A l’état saturé, la phase liquide occupe tout l’espace poral, il n’y a plus d’air dans les pores et donc plus d’oxygène, on parle d’état anoxique (fig. 1).

Fig. 2. Bilan hydrique schématique du sol.


La quantité d’eau présente dans le sol est le résultat du bilan : Entrées – Sorties (fig 2). Lorsqu’il est positif, l’eau s’accumule dans les vides jusqu’à saturation.

Fig. 3. L’eau dans le sol et la porosité.


L’eau dite « non retenue » circule sous l’effet de la gravité dans les pores les plus gros qui assurent ainsi le drainage naturel du sol. Dans les pores de plus petite taille, les forces de liaison entre liquide et solide sont à l’origine de la rétention d’une partie de l’eau infiltrée. Ces forces sont d’autant plus intenses que la dimension des vides est plus petite (fig. 3). L’eau ainsi retenue participe à la réserve en eau utilisable par les plantes.

Lorsque le drainage est supérieur aux apports d’eau, le sol est désaturé, les pores sont remplis à la fois d’eau qui constitue la réserve hydrique utile pour la couverture des besoins en eau des plantes, et d’air dont l’oxygène est indispensable au fonctionnement des organismes vivants du sol dont les racines et les micro-organismes.

Comportements mécaniques du sol

La structuration du sol résulte du collage des constituants inertes, sable et limon, par des ciments, essentiellement argile et matière organique. Ces forces de liaison, à l’origine de la cohésion, assurent la solidité du sol face à l’effet de contraintes extérieures. La cohésion permet au sol de supporter le poids des engins ou des animaux, mais s’oppose à la pénétration des outils.

Fig. 4. Relation cohésion – humidité pour différentes textures (d’après Hénin et al., 1969).


La cohésion du sol caractérise la résistance à la rupture des liaisons entre les éléments structuraux sous l’effet d’une pression. La difficulté à briser manuellement une motte, à la déformer avec les doigts, ou encore à enfoncer un couteau dans le sol, sont des moyens d’appréciation empiriques fréquemment utilisés sur le terrain par les agronomes. La mesure de la résistance à l’enfoncement d’un pénétromètre permet une quantification et la comparaison entre plusieurs situations, dans l’espace ou le temps. Des mesures montrent que l’augmentation de l’humidité entraîne la diminution de la résistance à l’enfoncement de la pointe du pénétromètre. Pour les gammes d’humidité que l’on trouve couramment au champ, la cohésion diminue lorsque la teneur en eau augmente, à des degrés divers selon la texture (fig. 4).

Fig. 5. Courbe de compactage d’échantillons compactés en laboratoire suivant l’essai Proctor à différentes énergies de compactage (d’après Cárdenas Gómez, 2007).


L’essai Proctor, classiquement utilisé en mécanique des sols pour étudier le compactage des matériaux solides par mesure de la densité apparente sèche (ou masse volumique), montre que l’effet de l’humidité du matériau intervient directement dans le phénomène, mais qu’il existe une valeur optimale pour laquelle le tassement est maximal. Cette valeur dépend de l’énergie de compactage (fig. 5) mais aussi du type de matériau.

Fig. 6. Changement d’état mécanique en fonction de l’humidité du sol (de Crécy et al., 1981).

L’accroissement de l’humidité modifie également le comportement mécanique du sol. Lorsque la teneur en eau augmente le sol passe d’un état cohérent, dur et friable, à un état plastique, déformable, puis à un état liquide (fig. 6). A l’état plastique, le passage des outils aratoires ne provoque qu’une déformation du matériau, l’émiettement s’obtient lorsque le sol est dans l’état rigide.

Fig. 7. Variations des relations entre l’humidité et l’état mécanique du sol selon la texture (d’après Hénin et al., 1969).


L’adhérence, qui caractérise l’aptitude de la terre à coller aux pièces travaillantes des outils, est maximale pour des terres argileuses aux humidités moyennes, provoquant alors une demande accrue en effort de traction. Elle est fonction de la texture, mais généralement elle s’effondre aux très fortes humidités lorsque la phase liquide est trop importante par rapport à la phase solide (fig 7). L’utilisation de charrues à versoir à claire-voie est une solution utilisée pour limiter l’effort de traction, notamment dans les régions humides de l’est de la France où les terres lourdes sont fréquentes, on y parle de « terres collantes ».

Le passage des outils dans un sol à l’état plastique entraîne une déformation du matériau, accompagnée souvent d’une réorganisation des constituants qui, sous l’effet de la pression exercée, peut engendrer des tassements et compactions. Par contre, à l’état rigide, aux plus faibles humidités, on obtient la rupture des mottes et donc un émiettement plus ou moins prononcé.

Références citées

  • Cárdenas Gómez P.A., 2007. Caractéristiques hydrauliques de matériaux granitiques concassés. Thèse Université Laval, Québec. Chap 3. Texte intégral sur le site de l'Université Laval.
  • Chossat J.C., Collas Ph., Hargous S., 1988. Influence du drainage sur la date des labours de printemps en Chalosse (Landes), contribution à l’appréciation des jours disponibles. Bull. Techn. Inf., 435 : 509-521.
  • Crécy J. de, Guyot J., Trouche G., 1981. Observations et mesures. In : Concaret J. (dir), 1981. Le drainage agricole. Théorie et pratique. Chambre d’Agriculture de Bourgogne, annexe 1 : 394-422.
  • Hénin S., Gras G., Monnier G., 1969. Le profil cultural. L’état physique du sol et ses conséquences agronomiques. 2e éd., Masson, Paris, 332 p.


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