Pourquoi les capteurs d'humidité du sol ne peuvent-ils pas vous dire tout ce que vous devez savoir ?

Why soil moisture sensors can’t tell you everything you need to know

Les capteurs d'humidité du sol, précis et peu coûteux, font de la teneur en eau volumétrique du sol (VWC) une mesure populaire à juste titre , mais ce n'est pas forcément la bonne mesure pour toutes les applications.

CONTRIBUTEURS

Des capteurs d'humidité du sol précis et peu coûteux font de la teneur en eau volumétrique du sol (VWC) une mesure populaire à juste titre, mais ce n'est peut-être pas la bonne mesure pour toutes les applications. Le potentiel hydrique (ou succion du sol), qui mesure l'état énergétique de l'eau dans le sol, en dit plus sur la disponibilité de l'eau, sur son déplacement et sur sa destination.

Les variables intensives ne changent pas en fonction de la taille ou de la situation

Le potentiel hydrique est l'énergie nécessaire, par quantité d'eau, pour transporter une quantité infinitésimale d'eau de l'échantillon vers un bassin de référence d'eau pure libre. Le potentiel hydrique est souvent comparé à la température. Tous deux sont considérés comme des variables "intensives" qui décrivent l'intensité ou la qualité de la matière ou de l'énergie. Par exemple, l'état thermique d'une substance peut être décrit en termes de contenu thermique et de température. La température est un moyen évident de définir l'intensité du confort d'un être humain.

La teneur en chaleur ne définit pas le confort, car la teneur en chaleur à un niveau de confort spécifique sera plus élevée dans une grande pièce et plus faible dans une petite pièce. La mesure de la température définit le confort sans qu'aucune autre variable n'entre dans l'équation.

La teneur en eau ne permet pas de prédire comment l'eau se déplace

Tout comme la teneur en chaleur, la teneur en eau est une quantité. C'est une variable étendue. Elle change en fonction de la taille et de la situation. Considérez les paradoxes suivants :

  • Un sol dont la teneur en eau volumétrique est relativement faible peut contenir beaucoup d'eau disponible pour les plantes, tandis qu'un sol à forte teneur en eau peut n'en contenir pratiquement aucune
  • La gravité tire l'eau vers le bas à travers le profil, mais l'eau remonte dans le sol à partir d'une nappe phréatique.
  • Deux parcelles adjacentes de sol à l'équilibre peuvent avoir des teneurs en eau très différentes.

Dans ces cas et dans bien d'autres, les données relatives à la teneur en eau sont déroutantes car elles ne permettent pas de prédire comment l'eau se déplace. Le potentiel hydrique mesure l'état énergétique de l'eau et explique ainsi les réalités du mouvement de l'eau qui, autrement, défient l'intuition. Comme la température, le potentiel hydrique définit le niveau de confort d'une plante. Comme pour la température, si l'on connaît le potentiel hydrique, il est possible de prédire si les plantes pousseront bien ou si elles seront stressées dans n'importe quel environnement.

Pour en savoir plus sur les variables intensives et extensives, lisez l'exposé du physicien des sols, le Dr Colin Campbell.

Le potentiel hydrique définit le niveau de confort d'une plante

La teneur en eau n'est pas un indicateur du "confort" des plantes, car le type de sol est important. La terre, l'argile, le sable, le terreau et d'autres milieux retiennent tous l'eau différemment. Imaginez un sable contenant 30 % d'eau. En raison de sa faible surface, le sable sera trop humide pour une croissance optimale des plantes, menaçant les racines d'un manque d'aération et flirtant avec la saturation. Considérez maintenant une argile à texture fine avec la même teneur en eau de 30 %. L'argile peut sembler seulement humide et être bien en dessous du "confort" optimal pour une plante en raison de la surface de l'argile qui lie l'eau et la rend moins disponible pour la plante.

A graph of moisture release curves for two different types of soil demonstrate the effect of surface area
Figure 1. Les courbes de libération d'humidité pour deux types de sol différents illustrent l'effet de la surface. Le sable contenant 10 % d'eau a un potentiel matriciel élevé et l'eau est facilement disponible pour les organismes et les plantes. Le limon argileux contenant 10 % d'eau a un potentiel matriciel beaucoup plus faible et l'eau est nettement moins disponible.

Les mesures du potentiel hydrique indiquent clairement l'eau disponible pour la plante et, contrairement à la teneur en eau, il existe une échelle de référence facile à utiliser - l'optimum de la plantes'étend d'environ -2-5 kPa, c'est-à-dire du côté très humide, à environ -100 kPa, à l'extrémité la plus sèche de l'optimum. En dessous de cette valeur, les plantes sont en déficit, et au-delà de -1000 kPa, elles commencent à souffrir. Selon la plante, les potentiels hydriques inférieurs à -1000 à -2000 kPa provoquent un flétrissement permanent.

Le tableau 1 illustre l'échelle de référence facile pour certains types de cultures. Les plantes ne subiront pas de stress et auront un meilleur rendement si elles sont maintenues à l'intérieur de cette plage de confort du potentiel hydrique.

A graphic showing the optimal kPa ranges for several crops
Tableau 1. Échelle de référence du potentiel hydrique de certaines cultures (source : Taylor, Sterling A. et Gaylen L. Ashcroft. Physical Edaphology. La physique des sols irrigués et non irrigués. 1072.) Les plantes ne sont pas stressées et ont un meilleur rendement lorsqu'elles sont maintenues dans leur zone de confort hydrique.

La plupart des applications requièrent à la fois le potentiel hydrique et la teneur en eau

Bien que le potentiel hydrique soit un meilleur indicateur de l'eau disponible pour les plantes que la teneur en eau, dans la plupart des situations, il est utile d'utiliser à la fois des capteurs de potentiel hydrique et des capteurs d'humidité du sol. La mesure de l'intensité du potentiel hydrique ne se traduit pas directement par la quantité d'eau stockée ou nécessaire. Les informations sur la teneur en eau sont également nécessaires dans des applications telles que la gestion de l'irrigation et les études sur le bilan hydrique.

Pour plus d'informations, lisez : "Quand arroser - Les mesures doubles résolvent le mystère".

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Dans ce webinaire de 20 minutes, apprenez :

  • Pourquoi l'humidité du sol est plus qu'une simple quantité
  • La teneur en eau : ce qu'elle est, comment elle est mesurée et pourquoi vous en avez besoin
  • Potentiel hydrique: ce qu'il est, en quoi il diffère de la teneur en eau et pourquoi vous en avez besoin
  • Faut-il mesurer la teneur en eau, le potentiel hydrique ou les deux ?
  • Quels sont les capteurs qui mesurent chaque type de paramètre ?

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