Espace poreux du sol

${\displaystyle \rho ={\frac {M_{s}}{V_{t}}}}$

La densité apparente du sol dépend fortement de la composition minérale du sol et du degré de compaction du sol. La densité du quartz est d'environ 2,65 g/cm³ mais la densité apparente d'un sol peut être inférieure à la moitié de cette densité.

La plupart des sols ont une densité apparente entre 1,0 et 1,6 g/cm³ mais les sols organiques et certaines argiles friables peuvent avoir une densité apparente bien inférieure à 1 g/cm³.

Les échantillons de carottes sont prélevés en enfonçant un noyau métallique dans la terre à la profondeur et à l'horizon du sol souhaités. Les échantillons sont ensuite séchés au four et pesés.

Masse volumique apparente = (masse de sol séché au four)/volume.

La densité apparente du sol est inversement proportionnelle à la porosité du même sol. Plus il y a d'espace poreux dans un sol, plus la valeur de la densité apparente est faible.

${\displaystyle f={\frac {V_{f}}{V_{t}}}}$ou${\displaystyle f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}}$

La porosité est une mesure de l'espace poreux total dans le sol. Ceci est mesuré en volume ou en pourcentage. La quantité de porosité dans un sol dépend des minéraux qui composent le sol et de la quantité de tri qui se produit dans la structure du sol. Par exemple, un sol sableux aura une porosité plus grande que le sable limoneux, car le limon remplira les espaces entre les particules de sable.

La conductivité hydraulique (K) est une propriété du sol qui décrit la facilité avec laquelle l'eau peut se déplacer à travers les espaces poreux. Cela dépend de la perméabilité du matériau (pores, compactage) et du degré de saturation. La conductivité hydraulique saturée, K_sat, décrit le mouvement de l'eau à travers les milieux saturés. Où la conductivité hydraulique peut être mesurée dans n'importe quel état. Il peut être estimé par de nombreux types d'équipements. Pour calculer la conductivité hydraulique, la loi de Darcy est utilisée. La manipulation de la loi dépend de la saturation du sol et de l'instrument utilisé.

L'infiltration est le processus par lequel l'eau à la surface du sol pénètre dans le sol. L'eau pénètre dans le sol à travers les pores par les forces de gravité et de capillarité. Les plus grandes fissures et pores offrent un excellent réservoir pour le rinçage initial de l'eau. Cela permet une infiltration rapide. Les pores plus petits prennent plus de temps à se remplir et dépendent de la capillarité ainsi que de la gravité. Les pores plus petits ont une infiltration plus lente à mesure que le sol devient plus saturé.

Les pores trop grands pour avoir une force capillaire significative. À moins d'être entravée, l'eau s'écoulera de ces pores, et ils sont généralement remplis d'air à la capacité au champ. Les macropores peuvent être causés par la fissuration, la division des peds et des agrégats, ainsi que par les racines des plantes et l'exploration zoologique[3]. Taille > 75 μm[4].

Les plus grands pores remplis d'eau à la capacité au champ. Aussi connu sous le nom de pores de stockage en raison de la capacité de stocker l'eau utile aux plantes. Ils n'ont pas de forces capillaires trop importantes pour que l'eau ne devienne pas limitante pour les plantes. Les propriétés des mésopores sont très étudiées par les pédologues en raison de leur impact sur l'agriculture et l'irrigation[3].Taille 30–75 μm[4].

Ce sont « des pores suffisamment petits pour que l'eau à l'intérieur de ces pores soit considérée comme immobile, mais disponible pour l'extraction par les plantes »[3]. Parce qu'il y a peu de mouvement de l'eau dans ces pores, le mouvement du soluté se fait principalement par le processus de diffusion. Taille 5–30 μm[4].

Ces pores sont un habitat convenable pour des micro-organismes. Leur distribution est déterminée par la texture du sol et la matière organique du sol, et ils ne sont pas grandement affectés par le compactage[5] - [3]. Taille 0,1–5 μm[4].

Pores trop petits pour être pénétrés par la plupart des micro-organismes. La matière organique de ces pores est donc protégée de la décomposition microbienne. Ils sont remplis d'eau à moins que le sol ne soit très sec, mais peu de cette eau est disponible pour les plantes et le mouvement de l'eau est très lent[5] - [3]. Taille < 0,1 μm[4].

Cette méthode repose sur le fait que les tailles de fissures ont une gamme de potentiels d'eau différents. À un potentiel d'eau nul à la surface du sol, une estimation de la conductivité hydraulique saturée est produite, tous les pores étant remplis d'eau. Au fur et à mesure que le potentiel diminue, des fissures plus importantes s'écoulent. En mesurant à la conductivité hydraulique à une gamme de potentiels négatifs, la distribution de la taille des pores peut être déterminée. Bien que ce ne soit pas un modèle physique des fissures, il donne une indication sur la taille des pores dans le sol.

Horgan et Young (2000) ont produit un modèle informatique pour créer une prédiction bidimensionnelle de la formation de fissures de surface. Il a utilisé le fait qu'une fois que les fissures sont à une certaine distance les unes des autres, elles ont tendance à être attirées l'une vers l'autre. Les fissures ont également tendance à tourner dans une plage particulière d'angles et à un certain stade, un agrégat de surface atteint une taille qui ne se fissurera plus. Celles-ci sont souvent caractéristiques d'un sol et peuvent donc être mesurées sur le terrain et utilisées dans le modèle. Cependant, il n'a pas été en mesure de prédire les points de départ de la fissuration et, bien que aléatoire dans la formation du motif de fissure, à bien des égards, la fissuration du sol n'est souvent pas aléatoire, mais suit des lignes de faiblesses[7].

Un grand échantillon de base est collecté. Celui-ci est ensuite imprégné d'araldite et d'une résine fluorescente. Le noyau est ensuite découpé à l'aide d'un outil de meulage, très progressivement (~ 1 mm par heure), et à chaque intervalle, la surface de la carotte est numérisée. Les images sont ensuite chargées dans un ordinateur où elles peuvent être analysées. La profondeur, la continuité, la surface et un certain nombre d'autres mesures peuvent alors être effectuées sur les fissures dans le sol.

En utilisant la résistivité infinie de l'air, les espaces aériens dans un sol peuvent être cartographiés. Un « résistivimètre » spécialement conçu avait amélioré le contact mètre-sol et donc la zone de lecture[8]. Cette technologie peut être utilisée pour produire des images qui peuvent être analysées pour une gamme de propriétés de fissuration.

• Sol (pédologie)
• Compaction du sol

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Pore space in soil » (voir la liste des auteurs).
• Foth, HD; (1990) Fondamentaux de la science du sol. (Wiley: New York)
• Harpstead, MI; (2001) La science du sol simplifiée. (Iowa State University Press: Ames)
• Hillel, D.; (2004) Introduction à la physique environnementale des sols. (Sydney : Elsevier / Presse académique: Amsterdam ;)
• Kohnke, H .; (1995) La science des sols simplifiée. (Waveland Press: Prospect Heights, Illinois)
• Leeper GW (1993) Sciences du sol : une introduction. (Melbourne University Press : Carlton, Victoria.)