Effet d¡¯un amendem.ent organique sur...
Effet d¡¯un amendem.ent
organique sur l¡¯infiltration,
les coefficients de transferts
hydriques, et l¡¯¨¦vaporation
d¡¯un sol sableux d¨¦grad¨¦
du Nord-S¨¦n¨¦gal
R ?SIJM ?
iotalement d@rad¨¦s du Nord-S&@a1
par amendement orgunique, on a pu obseroer de tr¨¨s forts contrastes de cin¨¦tique
d¡¯hnmectation
du sol en saison des pluies R partir de mesures de profils hydriques effectukv par humidim¨¦trie neutronique
sous culture d¡¯arachide sur le traitement avec apport de mati¨¨re organique et sur ttkoin.
I)QI:X [yes d>xp¨¦rimentations
ont ¨¦t¨¦ ef¨¨ctu¨¦s pour d¨¦terminer si cet e$et provenait diLne modijcation
des
propri¨¦tt;s de r¨¦tention et de conductivit¨¦ hydrique du sol par la mati¨¨re organique :
- E,¡®ssais de caractdrisation
jdro@namiques classiques, par inj ?ltration sous charge constante suioie de drainage
intwne. Aucun effet ,sign$catif n¡¯a pu Gtre obtenu ni sur les param¨¨tres des lois di¡¯nj ?ltrution,
ni sur les relations
c¡¯clrtlCt~ri.~tiqUes
K(O) et h(O).
E II outre, CQS essais mettent en ¨¦vidence une tr¨¨s forte &yst¨¦r&is de succion qui montre
clairement fa di@xlt¨¦ d¡¯utikr une tourbe de drainage obtenue en laborutoire pour caract¨¦riser un comportement
de terrain.
- .$rriri du !¡®¨¦raporation
sur sol nu imm¨¦diatement aprks semis. L¨¤ encore les r&ultuts obtenus sur le t¨¦moin
c¡¯t sur l¡¯cwai. ne conduisent ¨¤ aucune diffkkenciation.
Ces essais permettent en outre depro/)oser une loi de param¨¦trisati.on
simplt~ liant I¡¯4vaporation ¨¤ la teneur en eau du sol.
On monfrr, daQs un autre article publi¨¦ pur ailleurs sur l¡¯uspect agronomique de l¡¯exp¨¦rimentation, que les c#ets
constat& s %spliqrwnt essentie!Element par une tr¨¨s forte diff¨¦rence de colonisation a¡¯u sol par le syst¨¨me racinaire des
c.ultures titudi¨¦es.
MOTS-cr.hs : ,4mendement organique - Sol >ableux - S¨¦n¨¦gal - Infiltration - Evaporation - Caract¨¦risation
hydrod\\ namique - Succion - Conductivit¨¦ hydraulique - HunGdim¨¦trie neutronique.
,hTRA(:¡®t
b;FFECT OF ORCANIC ENRICHMENT ON INFILTRATION, SOIL WATER TRANSFER COEFFICIENTS AND EVAPORATION OF A
I)E(;RAI>ED SANDY SOIL OF NORTHERN SENEGAL
In the course of a long term agronomie experiment,
dealing with the study of rehabilitation
of degrad,?d San3
soil.9 of krthwn-.%negal hi, organic enrichment.
rer,y high contrusts were observed in terms of wetting front penetration
_
.
into thr soi1 drtring the trop .sww~n.
In 1983, for a groundnut
trop, despite a rery low ruinfall (165 mm), it was
tleur from rcater content proj ?le m,ea.surements
tah.en zcith a neutron moisture meter both on control and treatment,
wilh 3 wpetitions each time. that the wtting front was quicklv reaching the depth of 4 m on the control, but retnaining
in ihe mot zone. abore 2 m on the treutment.
I 1) /nstitur S4m~gulai.s dr Recherches .4gricoles CNRA, B.P. 53. Brtmbey, S¨¦n&zl.
12) Instifrct de M¨¦canique de Grenoble, I.aborntoirv AssociB ou CNRS, B.P. 68, 38402 Saint-Martin-d¡¯H¨¨res
Cedex. France.
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1
12. CL%E. C. VACHAUD
Two series of experiments were therefore made toi a¡¯etermine whether or net this result was induced by the e$kt
of organic matter on the water holding capacity and ;thze hydraulic conductivity of the Sand.
1 - First an hydrodynamic characterization, wit! elassical methodology : constant head infiltration followed b>
interna1 drainage. No signi@ant effect was observe¡¯d on :!he parameters of the infiltration Iaw, nor on the relationships
K(B) and h(0). Furthermore a strong hysteresis tuas okined for the soi1 suction relationship, indicating clear$ tha
danger of using a drainage curae obtained under lab&torv conditions. starting from fttll saturation, to describe j ?eld
behavior.
1
.
2 - Second the measurement of daily values of evfporation immediately after sowing, and jor a period of 18 days.
The results obtained on the control and on the treatmlznt. with each time 3 repetitions of da$ measurements of soi1
water content projiles, show no signifcant diYerences/czs long as the trop development is limtted. From the ana?+sis
of the data, a simple mode1 is suggested relating eoa
to the water content of the Upper soi1 layer.
In another pape¡¯, related more specifically to
aspect of the experiment, an explanation of the
observation made initially is given in term of mot
It is shown that the root development as well as the root
mass are very signi&antly improved by application,
matter, and consequently the water and nutrient uptahe
by the plant highly increased.
This study was supported by a Technical Assista~nce Gontract between the International Atomic Energy Agency
and the Government of Senegal (Institut S¨¦n¨¦galais de Recherches ¡®4gricoles).
KEY WORDS : Organic Amendment - Sandy Soi1 - jenegal - Infiltration - Evaporation - Soi1 Water Suction -
Soi1 Hydraulic Conductivity - Neutron Probe.
1. INTRODUCTION
A l¡¯occasion d¡¯un essai agronomique de longue; ¨¤.uree meni: ¨¤ Thilmakha, en zone Centre-Nord du S¨¦n¨¦gal,
et portant sur l¡¯¨¦tude des possibilit¨¦s d¡¯am¨¦liorer le n~iueau de fertilit¨¦ d¡¯un sol d¨¦grad¨¦ par le labour, la fertilisation
min¨¦rale, l¡¯amendement calcique et/ou organique, or:Ea pu observer des diff¨¦rences de comportement tr¨¨s marqu¨¦es
entre traitements aussi bien au niveau de la prod&on v¨¦g¨¦tale qu¡¯¨¤ celui des transferts dans le sol. On a ainsi
montr¨¦ que malgr¨¦ une faible pluviom¨¦trie utile (robins de 200 mm), de fortes pertes en drainage (jusqu¡¯¨¤ 40 %
de la pluie) pouvaient ¨ºtre mesur¨¦es sur les traiten~mnts sans apport de mati¨¨re organique, alors que ces pertes
¨¦taient milles pour les m¨ºmes cultures dans le cas bontraire.
Nous avons donc ¨¦t¨¦ amen¨¦s ¨¤ effectuer des es¡®la,.s de caract¨¦risation des propri¨¦t¨¦s hydrodynamiques du sol,
en fonction des traitements impos¨¦s, afin de d¨¦terniiner
si l¡¯amendement organique pouvait ou non modifier les
E
propri¨¦t¨¦s de r¨¦tention et de conductivit¨¦ hydriquc!du sol, et d¡¯¨¦valuer la possibilit¨¦ de caract¨¦riser les pertes en
drainage par application de la loi de Darcy.
Cet article ne concerne que cet aspect de l¡¯expc~rimentation
qui a comport¨¦ par ailleurs un suivi agronomique
d¨¦taill¨¦, et une caract¨¦risation des bilans hydriques jet min¨¦raux d¡¯une succession culturale : arachide-mil-arachide
(CISSE, 1986).
I
Ce!te ¨¦tude a ¨¦t¨¦ effectu¨¦e dans le cadre d?un icorrtrat d¡¯Assistance Technique entre l¡°4gence Internationale
pour 1¡¯Errergie Atomique et l¡¯Institut S¨¦n¨¦galais dei Recherches .$gricoles (Convention SEN!5/017).
I
2. PR ?SENTATION DE: L?<XP ?RIMENTATIO/N
/
.
L¡¯exp¨¦rimentation globalt: concerne l¡¯¨¦tude des ibdans de production, de consommation et des pertes hydriques
et min¨¦rales dans un dispositif agronomique implantt, : depuis 1972 sur un sol dunaire repr¨¦sentatif des sols d¨¦gradt%
de la zone soudano-sah¨¦lienne, avec rotation arachi,le-mil.
Elle est implantee ¨¤ Thilmakha, 60 km au nord-est de
Bambey, et est d¨¦crite en d¨¦tail par L. CISSE,
198j6.
En fonction des r¨¦sultats globaux (portant smj le,,c rendements annuels) obtenus depuis la mise en place de
l¡¯exp¨¦rimentation, seuls les deux extr¨ºmes d¡¯une s¨¦rie ,de 8 traitements
ont &¨¦ retenus pour faire l¡¯objet d¡¯un suivi
d¨¦taille relatif aux transferts d¡¯eau et d¡¯¨¦l¨¦ments min¨¦raux dans le sol :
- le t¨¦moin TO, avec labour et apport de fumurei min¨¦rale forte
- le traitement Tl, avec en plus apport d7amendthnent
organique sous forme d¡¯¨¦pandage de 10 t/ha de fumier
tous les 2 ans.
1 6
Ifydrol. continmt., vol. 2, no 1. 1987 : 15-211
d¡¯un amendement organiyw sur I¡¯inj ?ltration
d¡¯un sol sableux d¨¦grad¨¦ du Nord-S¨¦n&al
1.1. DESCRIPTIF DE~ MESURES
I,e suivi hydrique d¨¦taill¨¦ a d¨¦but6 en 1983, et ne concernait que l¡¯arachide. Pour chacun des 2 traitements
on disposait (¨¤ raison de 5 r¨¦p¨¦titions), d¡¯un tube d¡¯acc¨¨s pour humidim¨¨tre neutronique implant¨¦ jusqu¡¯¨¤ la
profondeur de 4 m.
Les premi¨¨res s¨¦ries de mesures ont permis de mettre en ¨¦vidence des diff¨¦rences consid¨¦rables au niveau de
la cin¨¦tique de p¨¦n¨¦tration du front d¡¯hamectation de la pluie, et des profils hydriques (fig. 1 et 2) sur les traitements.
Sans apport de mati¨¨re organique, le front d¡¯hurnectation atteignait ainsi la derni¨¨re cote de mesure (3,7 m) fin
wptembw, alors que sur TI, aucune variation d¡¯humidit¨¦ n¡¯¨¦tait mesurable au-del¨¤ de 2 m.
.¡°,,1.
I
le?
mn:
2PO
3 p o
Zf m l
AMIlOt 1983
Fig. 2 - Profils hydriques des mesures
¨¤ des dates caract¨¦ristiques
durant le cycle de culture 1983
/i---
Fig. I - C:in¨¦tique compar¨¦e de p¨¦n¨¦traCon
du front
d¡¯humwtation
sur traitement avec
ou sans apport de mati¨¨re organique
L¡¯¨¦tude d¨¦taili6e de la variabilit¨¦ des teneurs en eau a d¡¯autre part montrt: que leur ¨¦cart-type spatial ¨¦tait
voisin de + 0 , 0 0 5 m3/m3, aoit du m¨ºme ordre que l¡¯incertitude de la mesure neutronique (VAIJCLIN et al.. 1983),
et yue le? Gformations obtenues en n¡¯instrumentant que 3 blocs seraient analogues ¨¤ celles donn¨¦es par les 5 blocs.
ilprk un suivi d¨¦taill¨¦ de bilan hydriquc concernant les 2 cultures en 1984, et reposant sur l¡¯utilisation
d¡¯humidirn¨¨tre
neutronique et de tensiom¨¨tres
¨¤ raison de 3 r¨¦p¨¦titions par traitement, selon une proc¨¦dure d¨¦crite
1 7
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par CISSE-VACIIAITD,
1988, ~II i;¡®cst consacr6 duran
1 saison sbch~ et au d61m1 de la saison des pluies 1985 ¨¤ deux
types d¡¯exp¨¦rimentations qui font l¡¯objet de cet a
ide :
. d¡¯une part, on a effectui¡¯ en janvier-mars 1¡¯
i deux essais de caractbrisation hydrodynamique (infiltration
puis drainage interne) sur II~I~ parcelle t6moin (10
:I sur uncb parwllc ares ainendtn~ent organique (Il).
. d¡¯autre part en juillet 1985, juste au momen
Il e¡¯; plules, et dans le hn~ dr caractkriscr en dCtail les proceww
d¡¯infiltration des prcmi+res pluies et d¡¯¨¦vaporation
I d¨¦but de cvc*kl on a conduit IIIIC cspkimentation
trb fine
sur chacun des 2 traitement+ TO et Tl sem6s en
il. On a implantd sur irais ripbtition+ de chaque traitement
des tensiom¨¨tres aux cotes O?l et 1),2 ni au voisill
r de chacun des tuh ?s d¡¯acck pour sonde neutron et l¡¯on a
suivi &II~ fois par jour (matin et soir) l¡¯¨¦volution
:s rll~sl~r~s tcnsiom¨¦triques CI ?cllc des profils hydriques d a n s
t e premier m¨¨tre.
1,¡®analyse de ces deux essais a naturellement i t¨¦ rffectube dani; le but dr wcherchcr si la prbwnre de matiGre
organique pouvait) cu l¡¯ahsellce dr v¨¦g¨¦tation, inc3u rc des diff~rc~nws sur Ici; param@tres dr transferts h~driqws
II
du 501.
C¡¯est un sol sablrux (ferrugineux tropical peu
;siv&) do111 l a gr;lnulotnbtrit, est estr¨ºmrment homog2*nr (dans
l¡¯espace, et avec la profondeur). Les kchantillons
¨¦lcvbs lors 11~ la mise cu place dei; IIXIW~ d¡¯acc¨¨s rondui+ent
:III~ valeurs reportCes tahlaan I, toutes profonden
et tous hlws rbunis par t rail emcnt.
TO
Tl
(t¨¦moin)
Argile 4 lime
7.6 i 0.6
(< 2 0 G)
Sable f i n
(20-100 P)
1.5 i 0.:
Sah 1 c moyen
tq.¡®< J 3.1
(100-200 !A)
Sable qrossit
29.2 + - 3.4
(¡¯ 200 u)
La masse volumiquc de sol (mesuri:e au rylii
'rj est de 1 ,A5 (+ 0.15) T/III:+ dans I¡¯llorizon O-O,1 ni? Imis
CEP 1,s (.+ 0,lS) T/nr¡± jusqu¡¯¨¤ 1,s m.
-
Les caract¨¦ristiques F>hysicochirniques analysC,
(et qui sont pr6scuti:es par (bsse, 198Gt montrent que l¡¯apport
de fumier n¡¯a d¡¯influenw (dans le sens d¡¯un acrrc
cment) que sur la tctlc-ur des hases khangeables (Ca, ?Ig et
K) et sur celles de la matibre organique dans l¡¯ht
ii:on O-O,1 n i .
La caract¨¦risation finr du statut organiqw du
montre que la diff¨¦rence essentielle cntrc les deux traitements
concerne la r¨¦partition des difkentes formes d¡¯az
! pr¨¦srutes tlaus l¡¯horizon O-O,1 m. Ilans cette couche de kol,
la fraction N-aminC est de 66 ppm sur Tl et de
1 ppm sur TO. C?es~ IP risultat le plua discriminant.
3 . DF;TISRMINAT10N I)FS CARACT ?RlST[~ II!I1 E:S HYI)ROD¡®uNAMIQUE:S DLJ S O I ,
/
Les deux essais (riotj:s respectivement 10 et 1 l!) %de dCtermination des relations K(e), h(e) entre conductivit6
hydraulique, pression, et tciwur cn eau ont btk ef-tfiC .ubs selon Ic protocok dkrit par G. 1-tcear n et ni. (1978).
(:harun des deux silrs comporte un tube d¡¯awbs 1¡± hur hnmidim~trr neutrotliquc jrrsqtl¡¯¨¤ 1 m de profondeur, et
10 tensiombtres ¨¤ rnercuw iniplari tCs
leiu
aux profond
1¡¯s de 0,I ; 0,2 ; 0,s ; 0,2 ; 0,s ; 0,7 ; 0,¡®) ; 1,l ; 1,s ?t 1,5 111.
(:haquc essai crmrportr thx phases : inJiltrcr
71 tf¡¯wlr S~IS charge ronstantr (0,01 ni). ai cc infiltrom~trc ¨¤
2 anneaux, dc diarn¨¨trcs rcspwtifs 0,s et I m1 et
ntr ?le du vol~~rr~c~ infiltr6 par 11n dispotiitif de Mariottr (dan>
18
.Y¡±& d¡¯un umrndrmrnt
organique sur l¡¯infiltration d¡¯un sol sablelrx d¨¦grad¨¦ du Nord-S¨¦n&al
Iw deux cas la lame d¡¯eau totale infiltr¨¦e est de
mm), puis redistribution pur drainage irzterne, avec couverture
de la surface du sol par une feuille de plastique couverte de paillage, et suivi de l¡¯¨¦volution des profils hydriques
et tensiom¨¦triques pendant 2 semaines.
Afin d¡¯obtenir avec une bonne prj¨¦cision la teneur en eau de la couche superficielle de sol, on a lors de
cbhaquc mesure effectu¨¦ des pr¨¦l¨¨vements ¨¤ la tari¨¨re dans les horizons O-O,1 et O,l-0,2 m, avec duplication
et calcul de la teneur en eau volumique en utilisant une masse volumique de 1,45 T/m3, et 1,50 T/m3
respectivement.
On doit noter qu¡¯en liaison avec les r¨¦sultats report¨¦s figures 1 et 2, les profils hydriques mesur¨¦s en saison
+che sur le traitement Tl SO~I toujours l¨¦g¨¨rement plus secs que pour TO (tabl. II).
Cette diff¨¦rence se retrouv-e au niveau des essais 10 et II (fig. 3) ;ce sera l¨¤, du point de vue hydrodynamique,
la seule diff¨¦rence marquante.
TaBLEAU
11
Profil de teneur en eau en lin de saison sbche
-~-r------- ?7
IT ranchr s
o
l
1
Par~rl$~3T0 1 Par;e;QTl I
m
I
I-
I
I
I
0 - 0 . 5
I 0.015 + 0.009
I- 0.009 5 0.005
1
I
c.s-1
I 0.033 +_ 0.003
I 0.023 + 0.003
I
I
1 -1.5
I
0.043 5 0.004
I
0.025 : o.ccl2
I
I
rj -2.0
I 0.047 + 0.025
I 0.030 + 0.004
I
/
Z-O-2.5
I 0.040 t 0.004
I 0.037 _f 0.002
/
Fig. 3 - Profils trydriqaes en drainage interne sur les essais 10 ct Il
I(vdrol. contiwnt.. ~1. 2. no 1. 1987 : 15.28
19
.._,_C_I,*~---I-----
--_--.-
-_.
- -
.-..
-I.-^
Compte tenu des variations relativement faibks de la teneur en eau avec la profondeur,. on peut, dans chaque
cas, raisonnablement admettre l¡¯hypoth¨¨se d¡¯un f~rccfil hydriqne initial uniforme.
3.1. .ANAI,YSE DES ESSAIS U¡¯JNFILTRATION
Cette analyse ne porte clue sur le volume infil IL- ¨¦. On sait en effet qu¡¯il eet vain d¡¯effectuer durant cette phase
une etude d¨¦taill¨¦e de l¡¯¨¦volution des profils d¡¯hc
idite compte tenu de I¡¯impreeision de la mwure neutronique
lors de la pr¨¦sence d¡¯un front d¡¯humectatiou dan
la sph¨¨re d¡¯influente.
L¡¯¨¦volution de la lame d¡¯eau cumulCe inliltrc
dans l¡¯anneau int¨¦rieur est report& fig. -%a pour chacun des
2 essais.
Les conditions d¡¯exp¨¦rimentation (,profii hydrliq III~ initial uniforme, charge constante) correspondent ¨¤ celles
fix¨¦es pour obtenir la solution de PHILIP (IW?)
li
I
:: St I!L> + ijt
(i)
Les deux paramettes intervenant dans cette i
ration, ¨¤ savoir la sorptivitb S earacti¡¯risant l¡¯absorption d¡¯eau
par capillarit¨¦ et le parambtre de gravite A. ont
onc et6 d¨¦termin¨¦s par la recherche classique de correlation
lin¨¦aire entre l/z/l et fi rckltant de l¡¯¨¦criture 1
l¡¯¨¦quation (4,) sous la forme I/fi = S + A 6 (5) (fig. lb) :
20
Fhdrol. continent.. vol. 2, no 1. 1987 : 15-28
L¡¯or~ obtient pour chacun des deux essais les valeurs suivantes :
i-2
1(,,,,,,>~) h(mn~ln~in)
0.95
8.21
2.26
0.89
9.19
2.47
Aucune diff¨¦rence significative ne peut ¨ºtre trouv¨¦e entre les valeurs de sorptivil¨¦ et du parametre A obtenues
8ur les 2 essais.
Faute de m¨¦thode plus pr¨¦cise, on ne pent qu¡¯obtenir une estimation de la conductivit¨¦ hydraulique ¨¤ saturation
KS en utilisant la Sgle g¨¦n¨¦ralement admise (YOIJNGS 1968) :
2/3 KS < A ( KS
(5)
ce qui conduit ¨¤ une fourchette de valeurs Ks = 140 n 210 mm& pour une teneur en eau ¨¤ ? saturation )> de
0,255 + 0,015 m3/1m3.
-
Une tentative ayant pour but d¡¯ombtenir une mrilleure approximation de KS ¨¤ partir d¡¯un r¨¦gime permanent
tle plus longue durk (6 h d¡¯infiltration) n¡¯a pas conduit ¨¤ des valeurs de r¨¦sultats interprktables du fait d¡¯une
prkdominancc: des transferts lat¨¦raux.
3.2. ,4Nkt,~sE: I)I¡® DRAINAGE GRAVIT.4IRLE - RELATION K(O>
On trouvera aussi fig. 3 l¡¯¨¦volution des profils d¡¯humidit¨¦ mesur¨¦s, pour chacun des deux essais durant la phase
de redislribution. Toutes les mewres n¡¯ont pas ¨¦t¨¦ report¨¦es. On dispose en fait pour chaque essai de plus de 30 profils
r¨¦partis globalement de la fa ?on suivamte :
5 profils durant la ire heure suivant la disparition de la lame d¡¯eau
1; mis I profil toutes les heures pendant les six heures suivantes
- puis 2 profils par j our pendant 3 jours et enfin 1 profil par jour jusqu¡¯¨¤ la fin de l¡¯essai (356 h apr¨¦s la
disparition de la lame).
On notera dam les deux cas la trk grande uniformit¨¦ des profils hydriques mesur¨¦s. L¡¯¨¦volution des mesnres
wt analogue ; la seule diff¨¦rent notalble est li¨¦e ¨¤ une cin¨¦tique plus rapide du front d¡¯humectation sur 10, ce
qui ~¡®expliqw simplement par la phls forte humidit¨¦ initiale.
Noirs 11c reviendrons pas hur la m¨¦thode de calcul de la relation K(8) qui a fait l¡¯objet d¡¯expos¨¦s d¨¦taill¨¦s
dan% deux arlictes pr¨¦c¨¦dents (VACHAUD, DANCETTE et al. 1978; VACHAUD, VAUCIJN, COLOMBANI, 3981).
Notons Gmplement que le calcul de l¡¯¨¦volution dans le temps du flux hydrique ¨¤ une cote z a ¨¦t¨¦ fait par
urw m¨¦lllodr verni-arlalyticlue pr¨¦sent¨¦e dans l¡¯article de 1981, cit6 ci-dessus. Cette m¨¦lhode repose sur l¡¯identification
de la variation du stock hydrique entre la surface du sol et la cote consid¨¦r¨¦e par une relation de type :
S z (t) = a + b lnt
(6)
(*e qui doms imm¨¦diatement pour les, conditions d¡¯essais :
q(z,t) = $ = -;
La conductivit¨¦ ti correspondant ¨¤ la teneur en eau 0 mesur¨¦e ¨¤ z et t est donn¨¦e par K = - q/dH/dz (7), le
d¨¦nominateur ¨¦tant Gmplement la pente des profils de charge hydraulique (fig. 5) ¨¤ z et t.
On trouvera fig. 6 tous Ies points de mesures obtenus pour ces deux essais aux cotes 0,5, 1, 1,s et 2 m.
f,¡®homogdn¨¦it¨¦ du sol est telle qu¡¯il n¡¯est pas possible de s¨¦parer les horizons. Les traitements ne dorment aucune
tliff&ence significative.
Si le gradient de charge hydraulique ¨¤ une cote &ait constant dans le temps, il devrait d¨¦couler de l¡¯expression (6)
me relation K(6) de type exponentiel. Les profils de charge hydraulique montrent clairement que, pendant la phase
de drainage, dIl/dz varie entrr - 1 ¡®et - 0,7 pour z > 0,5 m. De ce fait la meilleure estimation fonctionrlelle
pour la relation K(6) (fig. 6) 1 ts t une ioi en puissance de type
K(8) = a.8 b
(8)
avec a - 2,lO 5 ; h = 5,352 ; K en mm/h et un coeffkient de corr¨¦lation de 0,9885.
?Iydrol. c o n t i n e n t . . r d . 2 . nu 1. I987: 15211
21
-*¡°=-¡°.,.-___-_-..
..__
- - . _
._
_..
.-
CI<--
- - - _ . _
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1.. CL%E, G. VACHAUD
-
----~~-
-
-
-
E¡¯ig. 5 - Profil de charge hydrjatjlique en drainage interne sur l¡¯essai 10
1:) <
-
K .M*I/H
.
1.0
Fig. 6 - Relation K(0) ohtenoe sur Ibs 2 essais 10 et Il pour diff&cr~tes profondeurs
2 2
f,¡®af,plication de cette caract¨¦risation ¨¤ la d¨¦termination des bilans hydriques fait 1¡±objet d¡¯une autre publication
(&SE-i¡¯ 4CtlACJD,
1987).
3.3. ~ ?TI~RMINATIoN
DES COURBES DE R ?TENTION h(8)
.1ucune difference sp¨¦cifique n¡¯¨¦tant discernable, au niveau du coefficient de conductivit¨¦ K, entre les deux
~raitrmrwts, IKW~ avons tent¨¦ de rechercher si, au niveau de la retention d¡¯eau, l¡¯apport de mati¨¨re organique pouvait
avoir ut1 effet significatif, au moins pour l¡¯horizon de surface. Les mesures obtenues pendant les essais de
caractkrisation permettent de repondre facilement ¨¤ cette question, puisque l¡¯on peut carreler ¨¤ chaque niveau
z la valeur de la pression intrrstitielle h (d¨¦duite de la charge hydraulique H mesurCe au tensiometre) ¨¤ la teneur
en eau 8 deterrninke au m¨ºme instant.
,Afirr de minimiser l¡¯influence d¡¯erreurs de mesure trop importantes deux contraintes ont ¨¦t6 impos¨¦es :
- dans les horizons O-O,1 m et O,l-0,2 m les teneurs en eau sont obtenues par pr¨¦l¨¨vement d¡¯¨¦chantillons,
rt non par l¡¯humidim¨¨tre neutronique.
- toutes les valeurs de teneur en eau correspondant au temps de passage du front d¡¯infiltration ¨¤ la cote dc
mesure ne sont pas prises en compte.
On a report¨¦ fig. 7a tous IPS couples de points (h, CI) obtenus durant les 2 essais pour les deux niveaux O-O.1 111
1-1 0, I-0:¡± III. Clairement aucun effet significatif de retention supplCmentaire d¡¯eau ne peut ¨ºtre attribu¨¦ ¨¤ la pr¨¦sence
tic ntatiPre organique. La courbe obtenue en lissant toutes ces valeurs - caract¨¦ris¨¦e par la suite par le symbole (11) -
c-orrf~aporld
¨¤ la courbe de drainage partant de l¡¯¨¦tat de saturation (0s - 0,26 m:l/m3).
Fig.
-i - ;a : Relation h(0) 1r1esur6e ,w 10 et II ¨¤ 0,l et 0,2 OI prndant le drainage internt.; 7h et 7~ : Relations h(O)
rnesur¨¦w dans 115 ur¨ºnies concliti0ns sur Il (71)) et 10 iic) pour % > 0.3 *n
23
,--_-,.-. --.--.-
.._. _-^_
-----
-._
-.---
L. CISSE. G. VACHA UD
-
---_
L¡¯analyse des r¨¦sultats est plus complexe aux a&cs profondeurs, car d¡¯apr¨¨s Ies profils hydriques donn¨¦s fig. 3,
les diff¨¦rentes sections de mesure sont soumises dalis une premibre phase ¨¤ 1111 processus d¡¯infiltration, puis ¨¤ un
ressuyage (VACHAUD, THONY, 1970) ; de plus la valekde la teneur en eau maximum atteinte ¨¤ la fin de l¡¯infiltration
d¨¦cro ?f lorsque z augmente, et n¡¯es1 pas la m¨ºme (¨¤¡¯un niveau donn¨¦) dans les 2 essais (cette derni¨¨re observation
¨¦tant simplement li¨¦e ¨¤ la diff¨¦rence d¡¯humidit¨¦ dei d¨¦part).
Il faut d¨¨s lors prendre en compte le ph~nornlln~~ d¡¯hyst¨¦r¨¦sis et considCrrr, ¨¤ chaque niveau, une courbe de
drainage secondaire dont la forme d¨¦pend de la vaie,w de 8 max. On trouvera fig.
71~ et 7c le r¨¦seau de courbes
obtenues pour chacun des dellx essais. Dans un but¡¯ de clart¨¦ nous avons regroup¨¦ les sections pour lesquelles les
valeurs de 8 max sont trbs voisines. Il est clair que pour ce sol les ph¨¦nom¨¨nes d¡¯hyst¨¦r¨¦sis sont tr¨¨s importants.
De plus les courbes issues de la m¨ºme valeur de 8 max (par exemple z = 0,s m, fig. 713 rt z = 0,7 m, fig. 7c ou
z = 0,9 m-J,1 m, fig. 7b et z = 1,3-1,s m, fig. 7c)! se superposent parfaitement.
Y
Afin de mieux pr¨¦ciser la nature et l¡¯import.ance de cette hyst¨¦r¨¦sis en condition naturelle nous avons ronsid¨¦rb
toutes les autres mesures de teneur en eau et de pr¡¯zssion obtenues SOIE cultures en 1984 et 1985 sur chacun des
12 sites de mesure en phase d¡¯humectation du ;Sol correspondant aux plilies d¡¯hivernage (en Cvitant toujours de
prendre en compte le passage d¡¯un front). L¡¯ensenrble des valeurs h(8) obtenues en toutes profondeurs et tous
sites confondus est report¨¦ fig. 8. La courbe obtenue! c,orrespond ¨¤ la courbe d¡¯humectation du sol partant de l¡¯¨¦tat
sec. C¡¯est l¡¯autre enveloppe du cycle d¡¯hyst¨¦rkis rli:port¨¦e fig. 71, c*t 7c avec le syu~l~olc (H).
- 1.5
- 1.0
- 0.5
0
i
0 . 1
0.2
B(rn3/rn31
Fig. 8 - Kelations h(0) obtenues sur tous les sites de I¡¯cssai agronomique CII phase d¡¯humwtation en d¨¦but dc- saison dt-s phlies
-4. SUIVI HYDRIQUE EN D ?BUT DE SAISONiDES PLUIES
Dans le but de conforter les r¨¦sultats obtenus ipar la caract¨¦risation des coeffkients de transfert, ¨¤ savoir le
fait que les 2 traitements ¨¦tudi¨¦s ne se diff¨¦rencient 1pas du point de bue hvdrique ~II niveau des relations eau-sol,
une campagne de suivi intensif des transferts d¡¯eau tIhr,ts les couches superfGelles du sol a ¨¦t¨¦ elfrctu¨¦e du 19 juillet
au 6 ao ?t 1985 sur les 6 parcelles (3 r¨¦p¨¦titions pcr lraitenrents) cnl~ivbrs (¡®II mil durant cette ann¨¦e.
Cette p¨¦riode se caract¨¦rise par 3 ¨¦v¨¦nements ¡®p!luvieux
: la pluie de semis (1 7 mm) le 19 juillet, suivie par
une pluie de 16 mm le 23 juillet, puis 4,s mm le kK
.dc juillet.
On dispose des mesures suivantes sur chacune: ¡®d,es 6 parcelles instrument¨¦e$ :
- profils hydriqucs par mesures gravim¨¦trique 5 dans les horizons O-O, 1 m, O,l -0.,2 m, puis par humidim¨¨tre
neutronique, avec un pas de 0,l m jusqu¡¯¨¤ 1,l m ;
- mesures tensiom¨¦triques ¨¤ 0,l et 0,2 ni.
2 4
tjydml. continent.. rd. 2. no 1. 1987 : 15-28
Ces mesures sont effectu¨¦es ¨¤ parl:ir du 19 juillet (juste aprbs la premi¨¨re pluie:1 sur la base de 2 mesures par
jour (¨¤ 8 h et ¨¤ 18 II) sur chaque Sit#e jusqu¡¯au 27 juillet, puis une mesure le 1 et le 8 ao ?t. On dispose enfin
d¡¯un ¨¦tat hytfrique de r¨¦f¨¦rence qui e:it, pour chaque site? un profil mesur¨¦ le 8 juillet avant toute pluie.
On trouvera, fig. 9, 3 profils hydriques caract¨¦ristiques de chacun des traitements (moyenne et ¨¦cart type
(les teneurs en eau mesur¨¦s ¨¤ chaque profondeur) obtenus aux p¨¦riodes suivantes : fin de saison s¨¨che (8/07), maximum
de stock hvdrique (apr¨¨s fa pluie du 24/07) et fin de l¡¯exp¨¦rimentation (le 8/08). Tl importe de noter que durant
toute la p&iodc de mesure, la teneur en eau au-del¨¤ de 0,9 m reste toujonrs ¨¦gale ¨¤ sa valeur initiale, soit environ
0,02 ¨¤ 0,03 m3/m3. Compte tenu de l¡¯expression obtenue pour K(8) (fig. 6), 1i en r¨¦sulte une valeur de conductivit¨¦
hydraulicfue inf¨¦rieure ¨¤ 10-9 mm/h. On peut d¨¨s fors n¨¦gliger tout flux de drainage et caract¨¦riser
l¡¯evapotranspiration
directement par :
E T R = P - A S
(9)
0
P
y0
l,O(
zi ml
ZI m
Fig. 9 - Profils hydriques caract¨¦ristiques mesu& en d¨¦but de saison des pluies
Par &f>fification, les calculs de variation de stocks ont kt¨¦ effectu¨¦s sur toute la tranche de sol explor¨¦e,
hoif O-l ,f m.
Il (1-t d¡¯autre part clair ~LIV la p¨¦n¨¦tration du front d¡¯infiltration cons6cutif ¨¤ ces derni¨¨res pluies est analogue
sur les 2 traitements.
Trois tyf)es d¡¯analyses ont ¨¦t¨¦ effectu¨¦s. En premier lieu, on trouvera, fig. 10, l¡¯¨¦volution de l¡¯humidit¨¦ volumique
hur fa trancfw de sol O-O,2 m, pendant la dur¨¦e de l¡¯exp¨¦rimentation pour les 2 traitements. Chaque point de mesure
Fig. 10 - [ivolution de la teneur en eau moyenne de la tranche O-20 cm en d¨¦but de saison des pluies
25
_..,U,--.,
--_--.-*----..
~--.-_--_-
I _ u _ _ _ . _ _
.---..
-__*_-
--<l.
¡° .
-19*-
i.
reprbsentr l a moycnnc sur Ics 3 &p¨¦titionr dispor.iblcs, associ&: ¨¤ sa bande d¡¯iucwtilude, qui c5t g¨¦r&alement
voisine de + 0,OS m3/m3. Cc n¡¯est qu¡¯¨¤ partir dr f\\n juillet, soit environ 10 jours apri¡¯s semis, que des diHGrencrs
significatives apparaissent. CI: qui va dans le sens d,r l¡¯explication avanc¨¦t~ par CISSK (1986) relative aux fortes
diff&enres de profils hydriqws observ¨¦es durant le ~yrlr dr culture et qui rPsnltwaicwt d'un c#et dc l¡¯amendcmtwt
organique sur le d¨¦veloppement racinaire, beauco~~p plus intense sur Tl .
On a ¨¦galemenl caract¨¦risE ¨¤ partir des mesur& simultan¨¦es dc pression d¡¯eau et de teneur en eau lrs rourbrs
de succion h(8), pour les tranches O-O,1 et O,l-0,2 rll ipour chacun des sites. :\\ titre d¡¯cwmplr, on trouvera. fig. 11,
pour 2 parcelles (l¡¯une sur TO, l¡¯autre sur Tl)? Ici mesures ohtmiiw du 2 1, an 27 juillet. CIes points sont .iituPs
par rapport au cycle d¡¯hystkr6sis obtenu dans la section l,rCc~denlc.
I&~X remarques s¡¯imposent :
h , m
t
- 1,oo
-l\\
T1
TO z , B
?
?
? ???? ??
\\¡¯
?
?
?? ? ? ? ? ? ?
??
?? ?
- ,50
0
Fig.
1 - Courhcs tir
985
- aiicime
liff¨¦rencr: significative ne peut Ctrc cibwrrv& au niveau de la courbe h(O) entre les deux traitemrnt~
TO et TI pour ces deux horizons, ce qui rejoinl twl ¨¤ fait hIY ri:snlt,ats obtenus lors de l¡¯essai d¡¯infiltration ;
- par contre, la torrrbe h(9) ainsi obtemre, quli rorreslwnd ¨¤ m,e branrhr de drainage, est trPs diffi:rente <IP
la courbe principale CII drainage (D), I )uisqu¡¯cn rCgIn,w pluvial I¡¯hnrnidit@ dn sol CII surface est bien inf¨¦rieure aux
\\ aleur:< r¨¦sultant d¡¯une infiltration prolong&. (k po¡¯inl pose d¡¯aillelm Ic problhc: dc la rcyrkenfativit¨¦
de courbes
de succion obtenues ¨¤ partir dc la saturation (en Mb~ora~oire ~II lors d¡¯essai d¡¯infiltration du terrain) ¨¤ s¡¯appliquer
aux conditions naturelles.
On a enfin appliqu¨¦ I¡±~quation (9) p olw d¨¦¡¯termirwr I¡¯¨¦val)<)lra¡±sl)iration
rCclle ( e n f a i t essentielleriirnt
braporation jusqu¡¯au 29/07) ¨¤ partir des variationi ,dc slock hydrique. 1,~s calcllls ont bl¨¦ faits sur III~~' base de
2 jours ~II 20 au 31/07, puis de 3 jours. ilfi11 d¡¯oblfinir une normalisation, les valeurs nio!-enries onl ¨¦t¨¦ rapporlies
¨¤ I¡¯f!vaporation bac classe A (moyenne sur la mBmc ¡®p&iodc), rncsllr& ¨¤ Bamboy, aucune mtww de ce t\\-pe n¡¯Ptant
i
.
disponible ¨¤ Thihnakha. II y a certes lm biais ¨¤ cc mvcau, mais nous considkrona qu¡¯il nc s¡¯agit que d*¡®une erreur
relativement faible. On trour era tableau III les v;~drurs d¡¯l<TR et du rapport ICTR/EV Hac ainsi obtenuet; sur
les 2 traitements. Reprenant iine sllggestion de palr;iillI~trisatioll l~rol~os~c par DI~~KDORFF (1977) et d¨¦j¨¤ tertc+
dans un article pr&+dent (~A<:IIAUl~, \\rAUCIJN, 1981111, nous avons rwhrrch<: s¡¯il oxislail une relation simple cntrc
l a rCdurtion du taux d¡¯6vapolranspiration
jourIlaIiiLr#: (es~crlliellclllc¡¯rlt dans w raa5 Cvaporafion $01 n u ) . rxprimc+
par le rapport ETR/E18 Bac, et la teneur en eau¡¯ tilt la couche de snrfaw,
ici O-O,2 ni. II s¡¯agit d¡¯nne liaiion
hautement significative piCsque l¡¯on ohlient un coeRi~l:ient de cr>rrPlation lin¨¦aire de 0,913, rcpr&rnt¨¦e graphiqucmt~nr
fig. 12. Il n¡¯est enfin pas possible de faire une distin!ction significati\\r cnlrc les r&ultafa 0htc~nlrS sur l¡¯un 011 I¡¯atltrr
lraitemerit.
26
TABLEMJ III
Relation entre la r¨¦duction de l¡¯bvaporation et la teneur en eau de surface
T
Tl
TO
/
-r
?---
l -
8
PERIODES
I Ev.Bns
ETR
ETR/Ev.Bac
T 0-2@
ETR/Ev.Bac
O - 2 0
/ mm
m m
I .3/,3
J/r03
_1-
.-
-/-
-I-
-1-
o-21/07,*¡®S5
h-6
2
o,31
0,068
1,s
0,27
0,065
z-23/¡®07
5 . 3
017
o,13
o,os
1,s
0,28
0 , 0 4 6
4-25/07
5,9
4
0,68
0,093
3,2
a,54
?,O86
6-27:07
4,Q
3,2
a,65
0 , 0 7 1
2,s
0951
¡®3,073
%29/07
i,Q
2
0,342
0,054
2
o,35
~3,056
3-31/0;
7,12
1
0,135
o,o4
172
0,16
13,045
I- 3/Oh
;,y
0,s
a,13
0,032
a,5
@,O9
10,038
1- 6,¡®0?
- _1
, ,.>
a,7
021
0,026
o,o;¡®1
0,Ol
0,026
Fluviom¨¦trie : lQ:O7 (soir) : 17 mm
23jO7 (soir) : 16 mm
25/07 (soir) : 4,s mm
Toutes les valeurs sont des moyennes journali¨¨res obtenues pour
ETR et EI ¨¤ partir de 3 r¨¦p¨¦titions par traitement.
E T R
-
-
EV bac
t
Ikuu informations essentielles nous paraissent devoir ¨ºtre tir¨¦es de cette ¨¦tude :
I - IAY cwntrastes tr¨¨s importants observ¨¦s au niveau de I¡¯hunrectation du sol pendant le cycle de culture
PI, ~oxnnw le nlontre en d¨¦tail une autre ¨¦tude (&SE, \\rACHAUII, 1987),
au niveau des taux de consonunation
des \\ ariilCs cultivbes ne peuvent pas s¡¯expliquer par un effet de l¡¯apport en mati¨¨re organique sur les propribt¨¦s
hvdrod) nanlique~ du sol. Ce point peut Ftre wntrovcrs¨¦,
car d¡¯autres ¨¦tudes, notawunent DE JONC, 1983, %fEIZK
Pi CJ/., 1'>8& ..~ ont pu met trr en ¨¦vidence de fortes r¨¦ductions de l¡¯¨¦vaporation et de l¡¯infiltration, associ¨¦es ¨¤ une
augnwntation de la r¨¦tention en (¡®au suitr ¨¤ des anwndernents organiques. II s¡¯agit toutefois toujours d¡¯essais effectuk
avec des sols ayant une forle proportion d¡¯Wment:¡¯ Jin~, alors yue .IAMISON, 1958, a pu montrer que pour le5 sols
grossiers? el ¨¤ tris faihlc tena~ur en mati¨¨re organi@r - cc qui OS~ 1~ cas dans notre essai - aucun effel n¡¯hait
g¨¦n¨¦ralwnent observ 6.
2 - Du point de VIW plus hydrologiyuc, il semble 6tabli yuc pour Ic tvpc dc sol brudi¨¦ une tri*s forte corrilatfon
existe entre la teneur en eau des horizons dc surf¡¯icc et I¡¯Cvaporation,
du moins en d¨¦but de saison drs pluirs.
tant que le d¨¦veloppement vPg¨¦tatif est tr¨¨s faible. C.krte relation pourrait ?trc mi+ ¨¤ prolit pour estimer les flux
tl¡¯t:vaporation, donc Irs rk~rves en eau du sol, ¨¤ Imrtir d¡¯utilisation de donnies par tbhWtertion.
Dans le but d¡¯apporter ttne explication ¨¤ I¡¯oltc~emt~tiott yui a servi de I)asc* ¨¤ celtt Pt,r& (forte diff6renr~e dtb
cinO~iyur d¡¯humertation du s<,l en saison de wltur¡¯e), une btiide sy~lkrnatiyuc (Ie I¡¯i:rohition dc l~enracinenwrit a
Pt6 cffectu& p a r 1,. Clssk: (1986). Cette Elude m o n t r e rloiretnenl yut¡¯ les forlrt: diffkrrncrs o b t e n u e s sont
eswntielletnent tlur~ A de Iri¡¯ts g r a n d e s diff6wnws d c biomawxs racinaitw indnil(ks pal atwndetnrnt o r g a n i q u e .
*
organique sur l¡¯infiltration,
les coefficients de transferts
hydriques, et l¡¯¨¦vaporation
d¡¯un sol sableux d¨¦grad¨¦
du Nord-S¨¦n¨¦gal
R ?SIJM ?
iotalement d@rad¨¦s du Nord-S&@a1
par amendement orgunique, on a pu obseroer de tr¨¨s forts contrastes de cin¨¦tique
d¡¯hnmectation
du sol en saison des pluies R partir de mesures de profils hydriques effectukv par humidim¨¦trie neutronique
sous culture d¡¯arachide sur le traitement avec apport de mati¨¨re organique et sur ttkoin.
I)QI:X [yes d>xp¨¦rimentations
ont ¨¦t¨¦ ef¨¨ctu¨¦s pour d¨¦terminer si cet e$et provenait diLne modijcation
des
propri¨¦tt;s de r¨¦tention et de conductivit¨¦ hydrique du sol par la mati¨¨re organique :
- E,¡®ssais de caractdrisation
jdro@namiques classiques, par inj ?ltration sous charge constante suioie de drainage
intwne. Aucun effet ,sign$catif n¡¯a pu Gtre obtenu ni sur les param¨¨tres des lois di¡¯nj ?ltrution,
ni sur les relations
c¡¯clrtlCt~ri.~tiqUes
K(O) et h(O).
E II outre, CQS essais mettent en ¨¦vidence une tr¨¨s forte &yst¨¦r&is de succion qui montre
clairement fa di@xlt¨¦ d¡¯utikr une tourbe de drainage obtenue en laborutoire pour caract¨¦riser un comportement
de terrain.
- .$rriri du !¡®¨¦raporation
sur sol nu imm¨¦diatement aprks semis. L¨¤ encore les r&ultuts obtenus sur le t¨¦moin
c¡¯t sur l¡¯cwai. ne conduisent ¨¤ aucune diffkkenciation.
Ces essais permettent en outre depro/)oser une loi de param¨¦trisati.on
simplt~ liant I¡¯4vaporation ¨¤ la teneur en eau du sol.
On monfrr, daQs un autre article publi¨¦ pur ailleurs sur l¡¯uspect agronomique de l¡¯exp¨¦rimentation, que les c#ets
constat& s %spliqrwnt essentie!Element par une tr¨¨s forte diff¨¦rence de colonisation a¡¯u sol par le syst¨¨me racinaire des
c.ultures titudi¨¦es.
MOTS-cr.hs : ,4mendement organique - Sol >ableux - S¨¦n¨¦gal - Infiltration - Evaporation - Caract¨¦risation
hydrod\\ namique - Succion - Conductivit¨¦ hydraulique - HunGdim¨¦trie neutronique.
,hTRA(:¡®t
b;FFECT OF ORCANIC ENRICHMENT ON INFILTRATION, SOIL WATER TRANSFER COEFFICIENTS AND EVAPORATION OF A
I)E(;RAI>ED SANDY SOIL OF NORTHERN SENEGAL
In the course of a long term agronomie experiment,
dealing with the study of rehabilitation
of degrad,?d San3
soil.9 of krthwn-.%negal hi, organic enrichment.
rer,y high contrusts were observed in terms of wetting front penetration
_
.
into thr soi1 drtring the trop .sww~n.
In 1983, for a groundnut
trop, despite a rery low ruinfall (165 mm), it was
tleur from rcater content proj ?le m,ea.surements
tah.en zcith a neutron moisture meter both on control and treatment,
wilh 3 wpetitions each time. that the wtting front was quicklv reaching the depth of 4 m on the control, but retnaining
in ihe mot zone. abore 2 m on the treutment.
I 1) /nstitur S4m~gulai.s dr Recherches .4gricoles CNRA, B.P. 53. Brtmbey, S¨¦n&zl.
12) Instifrct de M¨¦canique de Grenoble, I.aborntoirv AssociB ou CNRS, B.P. 68, 38402 Saint-Martin-d¡¯H¨¨res
Cedex. France.
_-_,. ~ --^, _I ,-m--m--
I .- -
-1---
-.- ------.-s-s.
~.
----.--
--,_ lwl__-s<I.v.
1
12. CL%E. C. VACHAUD
Two series of experiments were therefore made toi a¡¯etermine whether or net this result was induced by the e$kt
of organic matter on the water holding capacity and ;thze hydraulic conductivity of the Sand.
1 - First an hydrodynamic characterization, wit! elassical methodology : constant head infiltration followed b>
interna1 drainage. No signi@ant effect was observe¡¯d on :!he parameters of the infiltration Iaw, nor on the relationships
K(B) and h(0). Furthermore a strong hysteresis tuas okined for the soi1 suction relationship, indicating clear$ tha
danger of using a drainage curae obtained under lab&torv conditions. starting from fttll saturation, to describe j ?eld
behavior.
1
.
2 - Second the measurement of daily values of evfporation immediately after sowing, and jor a period of 18 days.
The results obtained on the control and on the treatmlznt. with each time 3 repetitions of da$ measurements of soi1
water content projiles, show no signifcant diYerences/czs long as the trop development is limtted. From the ana?+sis
of the data, a simple mode1 is suggested relating eoa
to the water content of the Upper soi1 layer.
In another pape¡¯, related more specifically to
aspect of the experiment, an explanation of the
observation made initially is given in term of mot
It is shown that the root development as well as the root
mass are very signi&antly improved by application,
matter, and consequently the water and nutrient uptahe
by the plant highly increased.
This study was supported by a Technical Assista~nce Gontract between the International Atomic Energy Agency
and the Government of Senegal (Institut S¨¦n¨¦galais de Recherches ¡®4gricoles).
KEY WORDS : Organic Amendment - Sandy Soi1 - jenegal - Infiltration - Evaporation - Soi1 Water Suction -
Soi1 Hydraulic Conductivity - Neutron Probe.
1. INTRODUCTION
A l¡¯occasion d¡¯un essai agronomique de longue; ¨¤.uree meni: ¨¤ Thilmakha, en zone Centre-Nord du S¨¦n¨¦gal,
et portant sur l¡¯¨¦tude des possibilit¨¦s d¡¯am¨¦liorer le n~iueau de fertilit¨¦ d¡¯un sol d¨¦grad¨¦ par le labour, la fertilisation
min¨¦rale, l¡¯amendement calcique et/ou organique, or:Ea pu observer des diff¨¦rences de comportement tr¨¨s marqu¨¦es
entre traitements aussi bien au niveau de la prod&on v¨¦g¨¦tale qu¡¯¨¤ celui des transferts dans le sol. On a ainsi
montr¨¦ que malgr¨¦ une faible pluviom¨¦trie utile (robins de 200 mm), de fortes pertes en drainage (jusqu¡¯¨¤ 40 %
de la pluie) pouvaient ¨ºtre mesur¨¦es sur les traiten~mnts sans apport de mati¨¨re organique, alors que ces pertes
¨¦taient milles pour les m¨ºmes cultures dans le cas bontraire.
Nous avons donc ¨¦t¨¦ amen¨¦s ¨¤ effectuer des es¡®la,.s de caract¨¦risation des propri¨¦t¨¦s hydrodynamiques du sol,
en fonction des traitements impos¨¦s, afin de d¨¦terniiner
si l¡¯amendement organique pouvait ou non modifier les
E
propri¨¦t¨¦s de r¨¦tention et de conductivit¨¦ hydriquc!du sol, et d¡¯¨¦valuer la possibilit¨¦ de caract¨¦riser les pertes en
drainage par application de la loi de Darcy.
Cet article ne concerne que cet aspect de l¡¯expc~rimentation
qui a comport¨¦ par ailleurs un suivi agronomique
d¨¦taill¨¦, et une caract¨¦risation des bilans hydriques jet min¨¦raux d¡¯une succession culturale : arachide-mil-arachide
(CISSE, 1986).
I
Ce!te ¨¦tude a ¨¦t¨¦ effectu¨¦e dans le cadre d?un icorrtrat d¡¯Assistance Technique entre l¡°4gence Internationale
pour 1¡¯Errergie Atomique et l¡¯Institut S¨¦n¨¦galais dei Recherches .$gricoles (Convention SEN!5/017).
I
2. PR ?SENTATION DE: L?<XP ?RIMENTATIO/N
/
.
L¡¯exp¨¦rimentation globalt: concerne l¡¯¨¦tude des ibdans de production, de consommation et des pertes hydriques
et min¨¦rales dans un dispositif agronomique implantt, : depuis 1972 sur un sol dunaire repr¨¦sentatif des sols d¨¦gradt%
de la zone soudano-sah¨¦lienne, avec rotation arachi,le-mil.
Elle est implantee ¨¤ Thilmakha, 60 km au nord-est de
Bambey, et est d¨¦crite en d¨¦tail par L. CISSE,
198j6.
En fonction des r¨¦sultats globaux (portant smj le,,c rendements annuels) obtenus depuis la mise en place de
l¡¯exp¨¦rimentation, seuls les deux extr¨ºmes d¡¯une s¨¦rie ,de 8 traitements
ont &¨¦ retenus pour faire l¡¯objet d¡¯un suivi
d¨¦taille relatif aux transferts d¡¯eau et d¡¯¨¦l¨¦ments min¨¦raux dans le sol :
- le t¨¦moin TO, avec labour et apport de fumurei min¨¦rale forte
- le traitement Tl, avec en plus apport d7amendthnent
organique sous forme d¡¯¨¦pandage de 10 t/ha de fumier
tous les 2 ans.
1 6
Ifydrol. continmt., vol. 2, no 1. 1987 : 15-211
d¡¯un amendement organiyw sur I¡¯inj ?ltration
d¡¯un sol sableux d¨¦grad¨¦ du Nord-S¨¦n&al
1.1. DESCRIPTIF DE~ MESURES
I,e suivi hydrique d¨¦taill¨¦ a d¨¦but6 en 1983, et ne concernait que l¡¯arachide. Pour chacun des 2 traitements
on disposait (¨¤ raison de 5 r¨¦p¨¦titions), d¡¯un tube d¡¯acc¨¨s pour humidim¨¨tre neutronique implant¨¦ jusqu¡¯¨¤ la
profondeur de 4 m.
Les premi¨¨res s¨¦ries de mesures ont permis de mettre en ¨¦vidence des diff¨¦rences consid¨¦rables au niveau de
la cin¨¦tique de p¨¦n¨¦tration du front d¡¯hamectation de la pluie, et des profils hydriques (fig. 1 et 2) sur les traitements.
Sans apport de mati¨¨re organique, le front d¡¯hurnectation atteignait ainsi la derni¨¨re cote de mesure (3,7 m) fin
wptembw, alors que sur TI, aucune variation d¡¯humidit¨¦ n¡¯¨¦tait mesurable au-del¨¤ de 2 m.
.¡°,,1.
I
le?
mn:
2PO
3 p o
Zf m l
AMIlOt 1983
Fig. 2 - Profils hydriques des mesures
¨¤ des dates caract¨¦ristiques
durant le cycle de culture 1983
/i---
Fig. I - C:in¨¦tique compar¨¦e de p¨¦n¨¦traCon
du front
d¡¯humwtation
sur traitement avec
ou sans apport de mati¨¨re organique
L¡¯¨¦tude d¨¦taili6e de la variabilit¨¦ des teneurs en eau a d¡¯autre part montrt: que leur ¨¦cart-type spatial ¨¦tait
voisin de + 0 , 0 0 5 m3/m3, aoit du m¨ºme ordre que l¡¯incertitude de la mesure neutronique (VAIJCLIN et al.. 1983),
et yue le? Gformations obtenues en n¡¯instrumentant que 3 blocs seraient analogues ¨¤ celles donn¨¦es par les 5 blocs.
ilprk un suivi d¨¦taill¨¦ de bilan hydriquc concernant les 2 cultures en 1984, et reposant sur l¡¯utilisation
d¡¯humidirn¨¨tre
neutronique et de tensiom¨¨tres
¨¤ raison de 3 r¨¦p¨¦titions par traitement, selon une proc¨¦dure d¨¦crite
1 7
_.~,,~-¡±
-_..
--
.ll..---..
,_._--
--y--
----.
---.
--
-...-_-_.
-1-
-
-
par CISSE-VACIIAITD,
1988, ~II i;¡®cst consacr6 duran
1 saison sbch~ et au d61m1 de la saison des pluies 1985 ¨¤ deux
types d¡¯exp¨¦rimentations qui font l¡¯objet de cet a
ide :
. d¡¯une part, on a effectui¡¯ en janvier-mars 1¡¯
i deux essais de caractbrisation hydrodynamique (infiltration
puis drainage interne) sur II~I~ parcelle t6moin (10
:I sur uncb parwllc ares ainendtn~ent organique (Il).
. d¡¯autre part en juillet 1985, juste au momen
Il e¡¯; plules, et dans le hn~ dr caractkriscr en dCtail les proceww
d¡¯infiltration des prcmi+res pluies et d¡¯¨¦vaporation
I d¨¦but de cvc*kl on a conduit IIIIC cspkimentation
trb fine
sur chacun des 2 traitement+ TO et Tl sem6s en
il. On a implantd sur irais ripbtition+ de chaque traitement
des tensiom¨¨tres aux cotes O?l et 1),2 ni au voisill
r de chacun des tuh ?s d¡¯acck pour sonde neutron et l¡¯on a
suivi &II~ fois par jour (matin et soir) l¡¯¨¦volution
:s rll~sl~r~s tcnsiom¨¦triques CI ?cllc des profils hydriques d a n s
t e premier m¨¨tre.
1,¡®analyse de ces deux essais a naturellement i t¨¦ rffectube dani; le but dr wcherchcr si la prbwnre de matiGre
organique pouvait) cu l¡¯ahsellce dr v¨¦g¨¦tation, inc3u rc des diff~rc~nws sur Ici; param@tres dr transferts h~driqws
II
du 501.
C¡¯est un sol sablrux (ferrugineux tropical peu
;siv&) do111 l a gr;lnulotnbtrit, est estr¨ºmrment homog2*nr (dans
l¡¯espace, et avec la profondeur). Les kchantillons
¨¦lcvbs lors 11~ la mise cu place dei; IIXIW~ d¡¯acc¨¨s rondui+ent
:III~ valeurs reportCes tahlaan I, toutes profonden
et tous hlws rbunis par t rail emcnt.
TO
Tl
(t¨¦moin)
Argile 4 lime
7.6 i 0.6
(< 2 0 G)
Sable f i n
(20-100 P)
1.5 i 0.:
Sah 1 c moyen
tq.¡®< J 3.1
(100-200 !A)
Sable qrossit
29.2 + - 3.4
(¡¯ 200 u)
La masse volumiquc de sol (mesuri:e au rylii
'rj est de 1 ,A5 (+ 0.15) T/III:+ dans I¡¯llorizon O-O,1 ni? Imis
CEP 1,s (.+ 0,lS) T/nr¡± jusqu¡¯¨¤ 1,s m.
-
Les caract¨¦ristiques F>hysicochirniques analysC,
(et qui sont pr6scuti:es par (bsse, 198Gt montrent que l¡¯apport
de fumier n¡¯a d¡¯influenw (dans le sens d¡¯un acrrc
cment) que sur la tctlc-ur des hases khangeables (Ca, ?Ig et
K) et sur celles de la matibre organique dans l¡¯ht
ii:on O-O,1 n i .
La caract¨¦risation finr du statut organiqw du
montre que la diff¨¦rence essentielle cntrc les deux traitements
concerne la r¨¦partition des difkentes formes d¡¯az
! pr¨¦srutes tlaus l¡¯horizon O-O,1 m. Ilans cette couche de kol,
la fraction N-aminC est de 66 ppm sur Tl et de
1 ppm sur TO. C?es~ IP risultat le plua discriminant.
3 . DF;TISRMINAT10N I)FS CARACT ?RlST[~ II!I1 E:S HYI)ROD¡®uNAMIQUE:S DLJ S O I ,
/
Les deux essais (riotj:s respectivement 10 et 1 l!) %de dCtermination des relations K(e), h(e) entre conductivit6
hydraulique, pression, et tciwur cn eau ont btk ef-tfiC .ubs selon Ic protocok dkrit par G. 1-tcear n et ni. (1978).
(:harun des deux silrs comporte un tube d¡¯awbs 1¡± hur hnmidim~trr neutrotliquc jrrsqtl¡¯¨¤ 1 m de profondeur, et
10 tensiombtres ¨¤ rnercuw iniplari tCs
leiu
aux profond
1¡¯s de 0,I ; 0,2 ; 0,s ; 0,2 ; 0,s ; 0,7 ; 0,¡®) ; 1,l ; 1,s ?t 1,5 111.
(:haquc essai crmrportr thx phases : inJiltrcr
71 tf¡¯wlr S~IS charge ronstantr (0,01 ni). ai cc infiltrom~trc ¨¤
2 anneaux, dc diarn¨¨trcs rcspwtifs 0,s et I m1 et
ntr ?le du vol~~rr~c~ infiltr6 par 11n dispotiitif de Mariottr (dan>
18
.Y¡±& d¡¯un umrndrmrnt
organique sur l¡¯infiltration d¡¯un sol sablelrx d¨¦grad¨¦ du Nord-S¨¦n&al
Iw deux cas la lame d¡¯eau totale infiltr¨¦e est de
mm), puis redistribution pur drainage irzterne, avec couverture
de la surface du sol par une feuille de plastique couverte de paillage, et suivi de l¡¯¨¦volution des profils hydriques
et tensiom¨¦triques pendant 2 semaines.
Afin d¡¯obtenir avec une bonne prj¨¦cision la teneur en eau de la couche superficielle de sol, on a lors de
cbhaquc mesure effectu¨¦ des pr¨¦l¨¨vements ¨¤ la tari¨¨re dans les horizons O-O,1 et O,l-0,2 m, avec duplication
et calcul de la teneur en eau volumique en utilisant une masse volumique de 1,45 T/m3, et 1,50 T/m3
respectivement.
On doit noter qu¡¯en liaison avec les r¨¦sultats report¨¦s figures 1 et 2, les profils hydriques mesur¨¦s en saison
+che sur le traitement Tl SO~I toujours l¨¦g¨¨rement plus secs que pour TO (tabl. II).
Cette diff¨¦rence se retrouv-e au niveau des essais 10 et II (fig. 3) ;ce sera l¨¤, du point de vue hydrodynamique,
la seule diff¨¦rence marquante.
TaBLEAU
11
Profil de teneur en eau en lin de saison sbche
-~-r------- ?7
IT ranchr s
o
l
1
Par~rl$~3T0 1 Par;e;QTl I
m
I
I-
I
I
I
0 - 0 . 5
I 0.015 + 0.009
I- 0.009 5 0.005
1
I
c.s-1
I 0.033 +_ 0.003
I 0.023 + 0.003
I
I
1 -1.5
I
0.043 5 0.004
I
0.025 : o.ccl2
I
I
rj -2.0
I 0.047 + 0.025
I 0.030 + 0.004
I
/
Z-O-2.5
I 0.040 t 0.004
I 0.037 _f 0.002
/
Fig. 3 - Profils trydriqaes en drainage interne sur les essais 10 ct Il
I(vdrol. contiwnt.. ~1. 2. no 1. 1987 : 15.28
19
.._,_C_I,*~---I-----
--_--.-
-_.
- -
.-..
-I.-^
Compte tenu des variations relativement faibks de la teneur en eau avec la profondeur,. on peut, dans chaque
cas, raisonnablement admettre l¡¯hypoth¨¨se d¡¯un f~rccfil hydriqne initial uniforme.
3.1. .ANAI,YSE DES ESSAIS U¡¯JNFILTRATION
Cette analyse ne porte clue sur le volume infil IL- ¨¦. On sait en effet qu¡¯il eet vain d¡¯effectuer durant cette phase
une etude d¨¦taill¨¦e de l¡¯¨¦volution des profils d¡¯hc
idite compte tenu de I¡¯impreeision de la mwure neutronique
lors de la pr¨¦sence d¡¯un front d¡¯humectatiou dan
la sph¨¨re d¡¯influente.
L¡¯¨¦volution de la lame d¡¯eau cumulCe inliltrc
dans l¡¯anneau int¨¦rieur est report& fig. -%a pour chacun des
2 essais.
Les conditions d¡¯exp¨¦rimentation (,profii hydrliq III~ initial uniforme, charge constante) correspondent ¨¤ celles
fix¨¦es pour obtenir la solution de PHILIP (IW?)
li
I
:: St I!L> + ijt
(i)
Les deux paramettes intervenant dans cette i
ration, ¨¤ savoir la sorptivitb S earacti¡¯risant l¡¯absorption d¡¯eau
par capillarit¨¦ et le parambtre de gravite A. ont
onc et6 d¨¦termin¨¦s par la recherche classique de correlation
lin¨¦aire entre l/z/l et fi rckltant de l¡¯¨¦criture 1
l¡¯¨¦quation (4,) sous la forme I/fi = S + A 6 (5) (fig. lb) :
20
Fhdrol. continent.. vol. 2, no 1. 1987 : 15-28
L¡¯or~ obtient pour chacun des deux essais les valeurs suivantes :
i-2
1(,,,,,,>~) h(mn~ln~in)
0.95
8.21
2.26
0.89
9.19
2.47
Aucune diff¨¦rence significative ne peut ¨ºtre trouv¨¦e entre les valeurs de sorptivil¨¦ et du parametre A obtenues
8ur les 2 essais.
Faute de m¨¦thode plus pr¨¦cise, on ne pent qu¡¯obtenir une estimation de la conductivit¨¦ hydraulique ¨¤ saturation
KS en utilisant la Sgle g¨¦n¨¦ralement admise (YOIJNGS 1968) :
2/3 KS < A ( KS
(5)
ce qui conduit ¨¤ une fourchette de valeurs Ks = 140 n 210 mm& pour une teneur en eau ¨¤ ? saturation )> de
0,255 + 0,015 m3/1m3.
-
Une tentative ayant pour but d¡¯ombtenir une mrilleure approximation de KS ¨¤ partir d¡¯un r¨¦gime permanent
tle plus longue durk (6 h d¡¯infiltration) n¡¯a pas conduit ¨¤ des valeurs de r¨¦sultats interprktables du fait d¡¯une
prkdominancc: des transferts lat¨¦raux.
3.2. ,4Nkt,~sE: I)I¡® DRAINAGE GRAVIT.4IRLE - RELATION K(O>
On trouvera aussi fig. 3 l¡¯¨¦volution des profils d¡¯humidit¨¦ mesur¨¦s, pour chacun des deux essais durant la phase
de redislribution. Toutes les mewres n¡¯ont pas ¨¦t¨¦ report¨¦es. On dispose en fait pour chaque essai de plus de 30 profils
r¨¦partis globalement de la fa ?on suivamte :
5 profils durant la ire heure suivant la disparition de la lame d¡¯eau
1; mis I profil toutes les heures pendant les six heures suivantes
- puis 2 profils par j our pendant 3 jours et enfin 1 profil par jour jusqu¡¯¨¤ la fin de l¡¯essai (356 h apr¨¦s la
disparition de la lame).
On notera dam les deux cas la trk grande uniformit¨¦ des profils hydriques mesur¨¦s. L¡¯¨¦volution des mesnres
wt analogue ; la seule diff¨¦rent notalble est li¨¦e ¨¤ une cin¨¦tique plus rapide du front d¡¯humectation sur 10, ce
qui ~¡®expliqw simplement par la phls forte humidit¨¦ initiale.
Noirs 11c reviendrons pas hur la m¨¦thode de calcul de la relation K(8) qui a fait l¡¯objet d¡¯expos¨¦s d¨¦taill¨¦s
dan% deux arlictes pr¨¦c¨¦dents (VACHAUD, DANCETTE et al. 1978; VACHAUD, VAUCIJN, COLOMBANI, 3981).
Notons Gmplement que le calcul de l¡¯¨¦volution dans le temps du flux hydrique ¨¤ une cote z a ¨¦t¨¦ fait par
urw m¨¦lllodr verni-arlalyticlue pr¨¦sent¨¦e dans l¡¯article de 1981, cit6 ci-dessus. Cette m¨¦lhode repose sur l¡¯identification
de la variation du stock hydrique entre la surface du sol et la cote consid¨¦r¨¦e par une relation de type :
S z (t) = a + b lnt
(6)
(*e qui doms imm¨¦diatement pour les, conditions d¡¯essais :
q(z,t) = $ = -;
La conductivit¨¦ ti correspondant ¨¤ la teneur en eau 0 mesur¨¦e ¨¤ z et t est donn¨¦e par K = - q/dH/dz (7), le
d¨¦nominateur ¨¦tant Gmplement la pente des profils de charge hydraulique (fig. 5) ¨¤ z et t.
On trouvera fig. 6 tous Ies points de mesures obtenus pour ces deux essais aux cotes 0,5, 1, 1,s et 2 m.
f,¡®homogdn¨¦it¨¦ du sol est telle qu¡¯il n¡¯est pas possible de s¨¦parer les horizons. Les traitements ne dorment aucune
tliff&ence significative.
Si le gradient de charge hydraulique ¨¤ une cote &ait constant dans le temps, il devrait d¨¦couler de l¡¯expression (6)
me relation K(6) de type exponentiel. Les profils de charge hydraulique montrent clairement que, pendant la phase
de drainage, dIl/dz varie entrr - 1 ¡®et - 0,7 pour z > 0,5 m. De ce fait la meilleure estimation fonctionrlelle
pour la relation K(6) (fig. 6) 1 ts t une ioi en puissance de type
K(8) = a.8 b
(8)
avec a - 2,lO 5 ; h = 5,352 ; K en mm/h et un coeffkient de corr¨¦lation de 0,9885.
?Iydrol. c o n t i n e n t . . r d . 2 . nu 1. I987: 15211
21
-*¡°=-¡°.,.-___-_-..
..__
- - . _
._
_..
.-
CI<--
- - - _ . _
.--
1.. CL%E, G. VACHAUD
-
----~~-
-
-
-
E¡¯ig. 5 - Profil de charge hydrjatjlique en drainage interne sur l¡¯essai 10
1:) <
-
K .M*I/H
.
1.0
Fig. 6 - Relation K(0) ohtenoe sur Ibs 2 essais 10 et Il pour diff&cr~tes profondeurs
2 2
f,¡®af,plication de cette caract¨¦risation ¨¤ la d¨¦termination des bilans hydriques fait 1¡±objet d¡¯une autre publication
(&SE-i¡¯ 4CtlACJD,
1987).
3.3. ~ ?TI~RMINATIoN
DES COURBES DE R ?TENTION h(8)
.1ucune difference sp¨¦cifique n¡¯¨¦tant discernable, au niveau du coefficient de conductivit¨¦ K, entre les deux
~raitrmrwts, IKW~ avons tent¨¦ de rechercher si, au niveau de la retention d¡¯eau, l¡¯apport de mati¨¨re organique pouvait
avoir ut1 effet significatif, au moins pour l¡¯horizon de surface. Les mesures obtenues pendant les essais de
caractkrisation permettent de repondre facilement ¨¤ cette question, puisque l¡¯on peut carreler ¨¤ chaque niveau
z la valeur de la pression intrrstitielle h (d¨¦duite de la charge hydraulique H mesurCe au tensiometre) ¨¤ la teneur
en eau 8 deterrninke au m¨ºme instant.
,Afirr de minimiser l¡¯influence d¡¯erreurs de mesure trop importantes deux contraintes ont ¨¦t6 impos¨¦es :
- dans les horizons O-O,1 m et O,l-0,2 m les teneurs en eau sont obtenues par pr¨¦l¨¨vement d¡¯¨¦chantillons,
rt non par l¡¯humidim¨¨tre neutronique.
- toutes les valeurs de teneur en eau correspondant au temps de passage du front d¡¯infiltration ¨¤ la cote dc
mesure ne sont pas prises en compte.
On a report¨¦ fig. 7a tous IPS couples de points (h, CI) obtenus durant les 2 essais pour les deux niveaux O-O.1 111
1-1 0, I-0:¡± III. Clairement aucun effet significatif de retention supplCmentaire d¡¯eau ne peut ¨ºtre attribu¨¦ ¨¤ la pr¨¦sence
tic ntatiPre organique. La courbe obtenue en lissant toutes ces valeurs - caract¨¦ris¨¦e par la suite par le symbole (11) -
c-orrf~aporld
¨¤ la courbe de drainage partant de l¡¯¨¦tat de saturation (0s - 0,26 m:l/m3).
Fig.
-i - ;a : Relation h(0) 1r1esur6e ,w 10 et II ¨¤ 0,l et 0,2 OI prndant le drainage internt.; 7h et 7~ : Relations h(O)
rnesur¨¦w dans 115 ur¨ºnies concliti0ns sur Il (71)) et 10 iic) pour % > 0.3 *n
23
,--_-,.-. --.--.-
.._. _-^_
-----
-._
-.---
L. CISSE. G. VACHA UD
-
---_
L¡¯analyse des r¨¦sultats est plus complexe aux a&cs profondeurs, car d¡¯apr¨¨s Ies profils hydriques donn¨¦s fig. 3,
les diff¨¦rentes sections de mesure sont soumises dalis une premibre phase ¨¤ 1111 processus d¡¯infiltration, puis ¨¤ un
ressuyage (VACHAUD, THONY, 1970) ; de plus la valekde la teneur en eau maximum atteinte ¨¤ la fin de l¡¯infiltration
d¨¦cro ?f lorsque z augmente, et n¡¯es1 pas la m¨ºme (¨¤¡¯un niveau donn¨¦) dans les 2 essais (cette derni¨¨re observation
¨¦tant simplement li¨¦e ¨¤ la diff¨¦rence d¡¯humidit¨¦ dei d¨¦part).
Il faut d¨¨s lors prendre en compte le ph~nornlln~~ d¡¯hyst¨¦r¨¦sis et considCrrr, ¨¤ chaque niveau, une courbe de
drainage secondaire dont la forme d¨¦pend de la vaie,w de 8 max. On trouvera fig.
71~ et 7c le r¨¦seau de courbes
obtenues pour chacun des dellx essais. Dans un but¡¯ de clart¨¦ nous avons regroup¨¦ les sections pour lesquelles les
valeurs de 8 max sont trbs voisines. Il est clair que pour ce sol les ph¨¦nom¨¨nes d¡¯hyst¨¦r¨¦sis sont tr¨¨s importants.
De plus les courbes issues de la m¨ºme valeur de 8 max (par exemple z = 0,s m, fig. 713 rt z = 0,7 m, fig. 7c ou
z = 0,9 m-J,1 m, fig. 7b et z = 1,3-1,s m, fig. 7c)! se superposent parfaitement.
Y
Afin de mieux pr¨¦ciser la nature et l¡¯import.ance de cette hyst¨¦r¨¦sis en condition naturelle nous avons ronsid¨¦rb
toutes les autres mesures de teneur en eau et de pr¡¯zssion obtenues SOIE cultures en 1984 et 1985 sur chacun des
12 sites de mesure en phase d¡¯humectation du ;Sol correspondant aux plilies d¡¯hivernage (en Cvitant toujours de
prendre en compte le passage d¡¯un front). L¡¯ensenrble des valeurs h(8) obtenues en toutes profondeurs et tous
sites confondus est report¨¦ fig. 8. La courbe obtenue! c,orrespond ¨¤ la courbe d¡¯humectation du sol partant de l¡¯¨¦tat
sec. C¡¯est l¡¯autre enveloppe du cycle d¡¯hyst¨¦rkis rli:port¨¦e fig. 71, c*t 7c avec le syu~l~olc (H).
- 1.5
- 1.0
- 0.5
0
i
0 . 1
0.2
B(rn3/rn31
Fig. 8 - Kelations h(0) obtenues sur tous les sites de I¡¯cssai agronomique CII phase d¡¯humwtation en d¨¦but dc- saison dt-s phlies
-4. SUIVI HYDRIQUE EN D ?BUT DE SAISONiDES PLUIES
Dans le but de conforter les r¨¦sultats obtenus ipar la caract¨¦risation des coeffkients de transfert, ¨¤ savoir le
fait que les 2 traitements ¨¦tudi¨¦s ne se diff¨¦rencient 1pas du point de bue hvdrique ~II niveau des relations eau-sol,
une campagne de suivi intensif des transferts d¡¯eau tIhr,ts les couches superfGelles du sol a ¨¦t¨¦ elfrctu¨¦e du 19 juillet
au 6 ao ?t 1985 sur les 6 parcelles (3 r¨¦p¨¦titions pcr lraitenrents) cnl~ivbrs (¡®II mil durant cette ann¨¦e.
Cette p¨¦riode se caract¨¦rise par 3 ¨¦v¨¦nements ¡®p!luvieux
: la pluie de semis (1 7 mm) le 19 juillet, suivie par
une pluie de 16 mm le 23 juillet, puis 4,s mm le kK
.dc juillet.
On dispose des mesures suivantes sur chacune: ¡®d,es 6 parcelles instrument¨¦e$ :
- profils hydriqucs par mesures gravim¨¦trique 5 dans les horizons O-O, 1 m, O,l -0.,2 m, puis par humidim¨¨tre
neutronique, avec un pas de 0,l m jusqu¡¯¨¤ 1,l m ;
- mesures tensiom¨¦triques ¨¤ 0,l et 0,2 ni.
2 4
tjydml. continent.. rd. 2. no 1. 1987 : 15-28
Ces mesures sont effectu¨¦es ¨¤ parl:ir du 19 juillet (juste aprbs la premi¨¨re pluie:1 sur la base de 2 mesures par
jour (¨¤ 8 h et ¨¤ 18 II) sur chaque Sit#e jusqu¡¯au 27 juillet, puis une mesure le 1 et le 8 ao ?t. On dispose enfin
d¡¯un ¨¦tat hytfrique de r¨¦f¨¦rence qui e:it, pour chaque site? un profil mesur¨¦ le 8 juillet avant toute pluie.
On trouvera, fig. 9, 3 profils hydriques caract¨¦ristiques de chacun des traitements (moyenne et ¨¦cart type
(les teneurs en eau mesur¨¦s ¨¤ chaque profondeur) obtenus aux p¨¦riodes suivantes : fin de saison s¨¨che (8/07), maximum
de stock hvdrique (apr¨¨s fa pluie du 24/07) et fin de l¡¯exp¨¦rimentation (le 8/08). Tl importe de noter que durant
toute la p&iodc de mesure, la teneur en eau au-del¨¤ de 0,9 m reste toujonrs ¨¦gale ¨¤ sa valeur initiale, soit environ
0,02 ¨¤ 0,03 m3/m3. Compte tenu de l¡¯expression obtenue pour K(8) (fig. 6), 1i en r¨¦sulte une valeur de conductivit¨¦
hydraulicfue inf¨¦rieure ¨¤ 10-9 mm/h. On peut d¨¨s fors n¨¦gliger tout flux de drainage et caract¨¦riser
l¡¯evapotranspiration
directement par :
E T R = P - A S
(9)
0
P
y0
l,O(
zi ml
ZI m
Fig. 9 - Profils hydriques caract¨¦ristiques mesu& en d¨¦but de saison des pluies
Par &f>fification, les calculs de variation de stocks ont kt¨¦ effectu¨¦s sur toute la tranche de sol explor¨¦e,
hoif O-l ,f m.
Il (1-t d¡¯autre part clair ~LIV la p¨¦n¨¦tration du front d¡¯infiltration cons6cutif ¨¤ ces derni¨¨res pluies est analogue
sur les 2 traitements.
Trois tyf)es d¡¯analyses ont ¨¦t¨¦ effectu¨¦s. En premier lieu, on trouvera, fig. 10, l¡¯¨¦volution de l¡¯humidit¨¦ volumique
hur fa trancfw de sol O-O,2 m, pendant la dur¨¦e de l¡¯exp¨¦rimentation pour les 2 traitements. Chaque point de mesure
Fig. 10 - [ivolution de la teneur en eau moyenne de la tranche O-20 cm en d¨¦but de saison des pluies
25
_..,U,--.,
--_--.-*----..
~--.-_--_-
I _ u _ _ _ . _ _
.---..
-__*_-
--<l.
¡° .
-19*-
i.
reprbsentr l a moycnnc sur Ics 3 &p¨¦titionr dispor.iblcs, associ&: ¨¤ sa bande d¡¯iucwtilude, qui c5t g¨¦r&alement
voisine de + 0,OS m3/m3. Cc n¡¯est qu¡¯¨¤ partir dr f\\n juillet, soit environ 10 jours apri¡¯s semis, que des diHGrencrs
significatives apparaissent. CI: qui va dans le sens d,r l¡¯explication avanc¨¦t~ par CISSK (1986) relative aux fortes
diff&enres de profils hydriqws observ¨¦es durant le ~yrlr dr culture et qui rPsnltwaicwt d'un c#et dc l¡¯amendcmtwt
organique sur le d¨¦veloppement racinaire, beauco~~p plus intense sur Tl .
On a ¨¦galemenl caract¨¦risE ¨¤ partir des mesur& simultan¨¦es dc pression d¡¯eau et de teneur en eau lrs rourbrs
de succion h(8), pour les tranches O-O,1 et O,l-0,2 rll ipour chacun des sites. :\\ titre d¡¯cwmplr, on trouvera. fig. 11,
pour 2 parcelles (l¡¯une sur TO, l¡¯autre sur Tl)? Ici mesures ohtmiiw du 2 1, an 27 juillet. CIes points sont .iituPs
par rapport au cycle d¡¯hystkr6sis obtenu dans la section l,rCc~denlc.
I&~X remarques s¡¯imposent :
h , m
t
- 1,oo
-l\\
T1
TO z , B
?
?
? ???? ??
\\¡¯
?
?
?? ? ? ? ? ? ?
??
?? ?
- ,50
0
Fig.
1 - Courhcs tir
985
- aiicime
liff¨¦rencr: significative ne peut Ctrc cibwrrv& au niveau de la courbe h(O) entre les deux traitemrnt~
TO et TI pour ces deux horizons, ce qui rejoinl twl ¨¤ fait hIY ri:snlt,ats obtenus lors de l¡¯essai d¡¯infiltration ;
- par contre, la torrrbe h(9) ainsi obtemre, quli rorreslwnd ¨¤ m,e branrhr de drainage, est trPs diffi:rente <IP
la courbe principale CII drainage (D), I )uisqu¡¯cn rCgIn,w pluvial I¡¯hnrnidit@ dn sol CII surface est bien inf¨¦rieure aux
\\ aleur:< r¨¦sultant d¡¯une infiltration prolong&. (k po¡¯inl pose d¡¯aillelm Ic problhc: dc la rcyrkenfativit¨¦
de courbes
de succion obtenues ¨¤ partir dc la saturation (en Mb~ora~oire ~II lors d¡¯essai d¡¯infiltration du terrain) ¨¤ s¡¯appliquer
aux conditions naturelles.
On a enfin appliqu¨¦ I¡±~quation (9) p olw d¨¦¡¯termirwr I¡¯¨¦val)<)lra¡±sl)iration
rCclle ( e n f a i t essentielleriirnt
braporation jusqu¡¯au 29/07) ¨¤ partir des variationi ,dc slock hydrique. 1,~s calcllls ont bl¨¦ faits sur III~~' base de
2 jours ~II 20 au 31/07, puis de 3 jours. ilfi11 d¡¯oblfinir une normalisation, les valeurs nio!-enries onl ¨¦t¨¦ rapporlies
¨¤ I¡¯f!vaporation bac classe A (moyenne sur la mBmc ¡®p&iodc), rncsllr& ¨¤ Bamboy, aucune mtww de ce t\\-pe n¡¯Ptant
i
.
disponible ¨¤ Thihnakha. II y a certes lm biais ¨¤ cc mvcau, mais nous considkrona qu¡¯il nc s¡¯agit que d*¡®une erreur
relativement faible. On trour era tableau III les v;~drurs d¡¯l<TR et du rapport ICTR/EV Hac ainsi obtenuet; sur
les 2 traitements. Reprenant iine sllggestion de palr;iillI~trisatioll l~rol~os~c par DI~~KDORFF (1977) et d¨¦j¨¤ tertc+
dans un article pr&+dent (~A<:IIAUl~, \\rAUCIJN, 1981111, nous avons rwhrrch<: s¡¯il oxislail une relation simple cntrc
l a rCdurtion du taux d¡¯6vapolranspiration
jourIlaIiiLr#: (es~crlliellclllc¡¯rlt dans w raa5 Cvaporafion $01 n u ) . rxprimc+
par le rapport ETR/E18 Bac, et la teneur en eau¡¯ tilt la couche de snrfaw,
ici O-O,2 ni. II s¡¯agit d¡¯nne liaiion
hautement significative piCsque l¡¯on ohlient un coeRi~l:ient de cr>rrPlation lin¨¦aire de 0,913, rcpr&rnt¨¦e graphiqucmt~nr
fig. 12. Il n¡¯est enfin pas possible de faire une distin!ction significati\\r cnlrc les r&ultafa 0htc~nlrS sur l¡¯un 011 I¡¯atltrr
lraitemerit.
26
TABLEMJ III
Relation entre la r¨¦duction de l¡¯bvaporation et la teneur en eau de surface
T
Tl
TO
/
-r
?---
l -
8
PERIODES
I Ev.Bns
ETR
ETR/Ev.Bac
T 0-2@
ETR/Ev.Bac
O - 2 0
/ mm
m m
I .3/,3
J/r03
_1-
.-
-/-
-I-
-1-
o-21/07,*¡®S5
h-6
2
o,31
0,068
1,s
0,27
0,065
z-23/¡®07
5 . 3
017
o,13
o,os
1,s
0,28
0 , 0 4 6
4-25/07
5,9
4
0,68
0,093
3,2
a,54
?,O86
6-27:07
4,Q
3,2
a,65
0 , 0 7 1
2,s
0951
¡®3,073
%29/07
i,Q
2
0,342
0,054
2
o,35
~3,056
3-31/0;
7,12
1
0,135
o,o4
172
0,16
13,045
I- 3/Oh
;,y
0,s
a,13
0,032
a,5
@,O9
10,038
1- 6,¡®0?
- _1
, ,.>
a,7
021
0,026
o,o;¡®1
0,Ol
0,026
Fluviom¨¦trie : lQ:O7 (soir) : 17 mm
23jO7 (soir) : 16 mm
25/07 (soir) : 4,s mm
Toutes les valeurs sont des moyennes journali¨¨res obtenues pour
ETR et EI ¨¤ partir de 3 r¨¦p¨¦titions par traitement.
E T R
-
-
EV bac
t
Ikuu informations essentielles nous paraissent devoir ¨ºtre tir¨¦es de cette ¨¦tude :
I - IAY cwntrastes tr¨¨s importants observ¨¦s au niveau de I¡¯hunrectation du sol pendant le cycle de culture
PI, ~oxnnw le nlontre en d¨¦tail une autre ¨¦tude (&SE, \\rACHAUII, 1987),
au niveau des taux de consonunation
des \\ ariilCs cultivbes ne peuvent pas s¡¯expliquer par un effet de l¡¯apport en mati¨¨re organique sur les propribt¨¦s
hvdrod) nanlique~ du sol. Ce point peut Ftre wntrovcrs¨¦,
car d¡¯autres ¨¦tudes, notawunent DE JONC, 1983, %fEIZK
Pi CJ/., 1'>8& ..~ ont pu met trr en ¨¦vidence de fortes r¨¦ductions de l¡¯¨¦vaporation et de l¡¯infiltration, associ¨¦es ¨¤ une
augnwntation de la r¨¦tention en (¡®au suitr ¨¤ des anwndernents organiques. II s¡¯agit toutefois toujours d¡¯essais effectuk
avec des sols ayant une forle proportion d¡¯Wment:¡¯ Jin~, alors yue .IAMISON, 1958, a pu montrer que pour le5 sols
grossiers? el ¨¤ tris faihlc tena~ur en mati¨¨re organi@r - cc qui OS~ 1~ cas dans notre essai - aucun effel n¡¯hait
g¨¦n¨¦ralwnent observ 6.
2 - Du point de VIW plus hydrologiyuc, il semble 6tabli yuc pour Ic tvpc dc sol brudi¨¦ une tri*s forte corrilatfon
existe entre la teneur en eau des horizons dc surf¡¯icc et I¡¯Cvaporation,
du moins en d¨¦but de saison drs pluirs.
tant que le d¨¦veloppement vPg¨¦tatif est tr¨¨s faible. C.krte relation pourrait ?trc mi+ ¨¤ prolit pour estimer les flux
tl¡¯t:vaporation, donc Irs rk~rves en eau du sol, ¨¤ Imrtir d¡¯utilisation de donnies par tbhWtertion.
Dans le but d¡¯apporter ttne explication ¨¤ I¡¯oltc~emt~tiott yui a servi de I)asc* ¨¤ celtt Pt,r& (forte diff6renr~e dtb
cinO~iyur d¡¯humertation du s<,l en saison de wltur¡¯e), une btiide sy~lkrnatiyuc (Ie I¡¯i:rohition dc l~enracinenwrit a
Pt6 cffectu& p a r 1,. Clssk: (1986). Cette Elude m o n t r e rloiretnenl yut¡¯ les forlrt: diffkrrncrs o b t e n u e s sont
eswntielletnent tlur~ A de Iri¡¯ts g r a n d e s diff6wnws d c biomawxs racinaitw indnil(ks pal atwndetnrnt o r g a n i q u e .
*