Fosse pédo en Aveyron (4)
Versant abrupt de la vallée de l'Aveyron, au sud de Villefranche de Rouergue. Une piste aménagée dans le versant donne accès à un profil. On peut y observer un CALCISOL colluvial, calcarique, de calcaire sinémurien. La formation de base est un calcaire à bancs métriques, relativement peu fracturé et très cohérent, daté du Sinémurien et noté I2Pl sur la carte géologique. L'intérêt de ce profil est l'observation d'un horizon d'altération du calcaire et de reconcrétionnement secondaire, calcarique, traversé par des circulations hydriques latérales. L'altération s'est faite aux dépends d'un horizon pierreux (dalles disjointes), issu lui-même peut-être d'une fracturation du calcaire en place (par l'action du gel par exemple) ou bien d'un colluvionnement.
solum
Sur la photo ci-dessus, on distingue l'horizon altéré et reconcrétionné entre 60cm et 80cm de profondeur : matrice argilo-limoneuse saturée, violemment effervescente à HCl, meuble, et ayant conservé localement une structure plaquettaire par fantomisation des éléments grossiers. Entre la surface et 60cm de profondeur, l'horizon ne fait pas effervescence à HCl, mais les éléments grossiers calcaires sont nombreux.
Le sol est relativement homogène à l'échelle de la parcelle et sans doute au delà : la photo ci-dessous montre l'étendue du profil accessible.
Talus le long de la piste
L'horizon calcarique paraît exempt de toute action biologique ; en réalité, on observe ça et là des zones de prospections racinaires intenses liées à des chenaux comblés de descentes terrigènes. Ces chenaux sont trop gros pour être issus de l'action de vers de terre, mais ce sont soit d'anciens terriers de petits mammifères, soit d'anciens trajets de grosses racines désormais nécrosées. On ne distingue toutefois pas d'exploration racinaire importante au delà de ces chenaux, donc dans la matrice argilo-limoneuse de l'horizon Kc, sauf quelques traversées de racines plongeant verticalement dans les fissures du calcaire sain sous-jacent.
Les chenaux comblés et prospectés apparaissent en teinte plus sombre dans la matrice d'altération. Ici, la plupart des chenaux sont interceptés perpendiculairement à l'axe.
Le sol observé ici possède un double pédoclimat : des horizons de surface, calciques, présentent des capacités de ressuyage rapide et une capacité de drainage interne très favorable ; l'horizon d'altération présente en contrepartie un ressuyage ralenti et un drainage interne vertical pauvre. On peut s'interroger sur la densité des racines dans les chenaux comblés : il est possible que ces chenaux puissent participer à l'alimentation hydrique de la racine tout en la protégeant momentannement (?) des contraintes chimiques excessives de l'horizon d'altération ; ce dernier sert de réservoir malgré tout.
Sols de la bordure sud du Larzac.
Deux nouveaux albums : ARENOSOLS et ANDOSOLS. Quelques photos prises ce week-end dans l'Hérault, bordure sud du Larzac :
- chaîne de l'Escandorgue, armée sur des basaltes en discordance avec des calcaires Jurassiques, paysage de plateau doucement vallonné. Exploitation herbagère qui contraste avec les vastes plateaux très "maigres" sur calcaires et dolomies du Larzac. Il s'agit probablement d'aluandosols, étant donné le type de roche-mère, mais sans certitude, d'où le terme générique d'"andosols".
- Plateau de Guilhaumard et Mas Raynal, dolomies fortement altérées, donnant des ARENOSOLS calcimagnésiques, fersiallitiques ou non (teinte rouge très vive, notamment en position de fond de doline), lithiques ou leptiques (selon la profondeur d'apparition de Rdo).
Des paysages à consommer sans modération, surtout en cette saison...
L'analyse du phosphore dans les sols
La lecture, ces jours derniers, de plusieurs publis scientifiques récentes me replonge dans une certaine perplexité à propos des résultats analytiques liés au phosphore dans les sols. Au delà des résultats, ce sont plutôt les méthodes analytiques et la chaîne de mesure, depuis le prélèvement de terre jusqu'à l'interprétation, qui provoquent chez moi ces réactions, on ne se refait pas ! Comme le phosphore est l'un des éléments fondamentaux pour la croissance des végétaux, c'est aussi l'un des enjeux forts en matière de détermination analytique et forcément un levier économique puissant pour les vendeurs d'engrais. Du coup, j'en profite pour faire un petit tour des incertitudes et erreurs qui subsistent dans le domaine de l'analyse de cet élément. Que peut-on doser en routine au laboratoire ? Le phosphore "minéral" par des attaques acides comme la plupart des éléments traces et le phosphore qualifié d'"assimilable", c'est à dire une somme d'anions divers plus ou moins dissous dans la solution du sol et considérés comme plus ou moins accessibles aux plantes. Le phosphore organique n'est en général pas inclus dans les menus de détermination, ce qui pose un léger problème quand on sait que l'on estime son importance relative comprise entre 20% et 80% du phosphore du phosphore total dans les horizons de surface des sols. En ce qui concerne le phosphore assimilable, c'est ce "plus ou moins" (soluble et accessible) qu'il faut retenir en priorité. Car l'analyse du phosphore dit "assimilable" et son interprétation sont entâchés d'erreurs et d'incertitudes, en général maîtrisées ou connues (c'est de la chimie quand même) mais pas forcément évoquées sur les bulletins de résultats.
On peut distinguer cinq niveaux d'erreur à propos de cette détermination et de son utilisation :
1- La première est liée au prélèvement d'échantillon lui-même. L'échantillon est rarement composite et même s'il l'est, donc en parfait accord avec les normes de prélèvement, il faut se rappeler qu'il faut moins de 20g d'un échantillon de sol séché pour réaliser l'analyse avec la plupart des normes. Par ailleurs, l'élément est particulièrement peu mobile dans les sols et toute hétérogénéité liée aux apports, aux divers phénomènes engagés par les racines, aux itinéraires culturaux, ne pourra en général pas être appréciée à sa juste valeur.
2- La conception d'une analyse de sol induit elle-même un biais initial : lorsque l'on dose le phosphore ou n'importe quel autre élément dans un échantillon de terre, on oublie très souvent de préciser qu'il existe une phase initiale d'extraction de l'élément avant la phase de dosage au sens strict. Or, il n'existe pas d'autre étalon pour contrôler cette phase qu'un échantillon de sol que l'on qualifiera d'étalon interne, dont la valeur de concentration en l'élément donné est calculée sur une base statistique : de ce fait, les résultats sont dans tous les cas des valeurs acceptées et non pas des valeurs vraies. Au contraire, on dispose bien d'étalons certifiés pour contrôler le dosage du phosphore une fois qu'il est mis en solution, donc une fois qu'il est extrait de l'échantillon. Cette deuxième phase de l'analyse est donc mieux maîtrisable, comme n'importe quel dosage chimique. Les petits schémas ci-dessous explicitent ces niveaux d'incertitude avec le potassium comme exemple ; j'ai été flemmard, je ne l'ai pas refait pour le phosphore mais le principe est exactement le même.
Extraction préalable au dosage : spécificité de l'analyse de sol (source : GEMAS)
Niveaux d'incertitude spécifiques à l'analyse de sol
3- Par ailleurs, il existe plusieurs méthodes d'extraction du phosphore, donnant des résultats variables, en général non comparables. Ces méthodes s'appuient sur des concepts chimiques de solubilité ou de disponibilité de l'élément dans des conditions physico-chimiques données : par exemple, en sol plutôt acide ou plutôt alcalin etc. Chaque méthode tente de reproduire l'action de la racine sur son milieu ; ces actions étant elles-mêmes diverses, on comprend alors qu'il n'est pas possible d'utiliser une seule méthode pour cerner toutes les possibilités dont dispose la racine pour s'alimenter, ce qui multiplie les manips à faire, pour autant que lesdites manips permettent de balayer toute la gamme des mécanismes mis en oeuvre par les racines (et d'ailleurs, ce n'est pas le cas). En outre, en France, trois méthodes seulement sont agréées par le Ministère de l'Agriculture, c'est à dire que trois méthodes d'extraction seulement font l'objet d'une procédure de contrôle inter-laboratoires et sont donc assorties des trois mamelles de la qualité - justesse, fidélité, validité- : il s'agit des méthodes Dyer, Joret-Hébert et Olsen.
- La méthode Dyer (norme NF X31-160) est la plus agressive : elle utilise comme réactif d'extraction une solution d'acide citrique à 2% et à pH 2. Elle donne les résultats les plus élevés pour un même échantillon de sol (10g de sol séchés et tamisés à 2mm sont suffisants) parmi les trois méthodes. Elle est en général souvent utilisée en milieu agricole car bien maîtrisée, avec un réactif stable et un référentiel connu (cf paragraphe ultérieur) et elle est plutôt admise comme méthode satisfaisante en sols acides à neutres. En outre, le fait que la méthode soit agressive lui confère une amplitude d'incertitude plus faible. Mais a-t-elle tendance à surestimer la teneur réelle en P assimilable ?
- La méthode Joret-Hébert (norme NF X31-161) consiste en une extraction à l'oxalate d'ammonium à 0.2N en milieu neutre. Elle est considérée comme satisfaisante en sols calcaires à neutres ; pour un même échantillon (ici, 2g de sol séchés et tamisés à 2mm sont suffisants), elle donne des résultats inférieurs à ceux obtenus avec la méthode Dyer, en gros de l'ordre d'un tiers inférieur. Elle est cependanty assortie d'une incertitude de même ampleur relative que celle de la méthode Dyer.
- La méthode Olsen (NF ISO 11263) est très fréquemment utilisée en milieu scientifique ; elle est aussi la plus récemment admise dans les menus de l'agrément du Ministère de l'Agriculture (moins de 10 ans). Elle utilise comme réactif d'extraction une solution de bicarbonate de sodium 0.5N à pH 8.5, c'est à dire qu'il s'agit d'une extraction plutôt ménagée (extraction sur 2,5g de sol séchés et tamisés à 2mm). Elle est considérée comme donnant des résultats satisfaisants pour une large gamme de sols même si elle fut mise au point pour les sols calcaires, mais les valeurs obtenues sont en général faibles, beaucoup plus faibles qu'avec les deux autres méthodes pré-cités, ce qui est normal compte-tenu du réactif. Cependant, cet aspect ménagé est aussi l'un de ses points faibles : d'une part il faut très fréquemment renouveler la solution d'extraction, ce qui peut vite devenir onéreux, et d'autre part, le circuit d'agrément a montré que les laboratoires qui effectuent cette analyse en routine avaient beaucoup de mal à obtenir des résultats reproductibles et convergents ; cette méthode est donc restée longtemps en dehors de l'agrément officiel du fait de cette difficulté. Si l'on note désormais une meilleure convergence entre laboratoires, il faut aussi rappeler que les résultats obtenus sont faibles et assortis d'une amplitude de variation importante : il est donc plus simple de donner un résultat inclus dans la fourchette des valeurs acceptées entre laboratoires puisque l'incertitude admise est importante.
Amplitudes approximatives d'action des trois méthodes, sans respect d'échelle pour les tailles de compartiment !
D'autres méthodes sont utilisées en France, mais ne sont pas soumises aux procédures d'agrément : on peut citer l'extraction à l'eau, la méthode Truog, la méthode Bray I ou bien la méthode Duchaufour par exemple. Cette dernière est intéressante car elle utilise une double extraction successive, d'abord à l'acide sulfurique 0.4N (deux fois) puis à l'hydroxyde de sodium 0.1N, sur le même volume d'échantillon initial. Cette méthode est utilisée principalement en domaine forestier et son concept se rapproche le plus des diverses actions d'une racine, avec entre autres l'extraction probable de P organique ; elle donne des résultats en général supérieurs à ceux obtenus avec la méthode Dyer, sauf dans certains types de sols (pour plus de précisions, lire Bonneau et al. 2003) ; mais elle est difficile à maîtriser et tous les laboratoires n'utilisent en outre pas exactement le même protocole (notamment au niveau de l'extraction acide).
4- Une fois extrait, le dosage du phosphore s'effectue souvent en laboratoire par le biais d'une spectrocolorimétrie à 825nm après développement de la couleur du complexe phosphomolybdique, en comparaison d'une gamme étalon de teneurs en phosphore. Toutefois, la plupart des laboratoires utilisent la technique de l'analyse en flux continu pour optimiser les dosages ; il s'agit en fait de réaliser de façon automatisée une série de dosages sur des échantillons injectés les uns après les autres dans un circuit qui assure lui-même les ajouts de réactifs, les bain-marie, la lecture optique etc. Le contrôle de la manip est alors réalisé en insérant des témoins au sein des séries d'échantillons à doser : une série type serait par exemple la gamme étalon, puis 10 échantillons de teneur inconnue, deux échantillons témoin, 10 échantillons de teneur inconnue etc. La lecture des témoins et de la ligne de base permet de savoir si l'analyseur dérive ou si une erreur a été commise ; mais ce contrôle ne concerne bien évidemment que les témoins : si la manip de dosage rate entre les échantillons témoins, (erreur de pipetage, problème de bullage, problème d'ajout de réactif etc.), les dosages des échantillons inconnus placés entre ces témoins seront malgré tout validés, bien qu'ils soient éronnés. Cela paraît a priori impossible, mais j'ai malheureusement pu le vérifier de nombreuses fois : la technique n'est pas parfaite, des ratés opérationnels sont toujours possibles. Enfin, comme dans tout dosage chimique, le résultat doit être accompagné d'une erreur sur la mesure qu'il est assez simple à mesurer.
gros plan sur les petites tubulures d'un analyseur en flux continu de l'ancien labo Agrosol
Exemple d'une suite d'échantillons dans un analyseur en flux continu. La courbe enregistreur est une représentation schématique de la sortie calculée en temps réels par les analyseurs : à chaque échantillon, un pic plus ou moins important selon la valeur de teneur en P.
Donc, la lecture d'un bulletin d'analyse de sol devrait toujours être assortie d'une réflexion autour de la méthode utilisée, de sa pertinence, de sa représentativité, de sa maîtrise par le laboratoire (les bien connus critères de justesse, fidélité etc.! qui justifient de confier son échantillon à un labo agréé pour l'élément à doser). En caricaturant un peu, un même échantillon (issu d'un sol agricole) pourrait donc donner des teneurs en phosphore "assimilable" de 150mg/kg de terre sèche (exprimé en P2O5) avec la méthode Dyer, 90 à 100mg/kg TS en méthode Joret-Hébert et 50mg/kg TS en méthode Olsen, cette dernière avec une incertitude de l'ordre de +/- 20mg/kg (et encore, je ne suis pas trop méchant !).
A ce stade, on peut être confronté à des résultats obtenus grâce à des méthodes non comparables entre elles, à l'aide de techniques dont le contrôle qualité est en grande partie effectué sur des témoins et pas sur les échantillons eux-mêmes, les témoins proposant en outre des valeurs "acceptées" et non pas "vraies". Le tout à partir d'un échantillon qui doit être représentatif d'une parcelle.
5- Le dernier niveau d'erreur que l'on peut citer est lié au référentiel utilisé pour interpréter les résultats. Comme les méthodes d'extraction ne sont pas comparables, il faut aussi qu'elles soient accompagnées de référentiels d'interprétation adaptés : un référentiel pour le Dyer, un autre pour le Olsen etc. Sur un bulletin d'analyse, il faut donc avoir suffisamment confiance dans le laboratoire pour accepter l'interprétation qui est faite du dosage du phosphore ; imaginez par exemple que le référentiel utilisé pour une analyse Olsen soit celui du Dyer : comme les résultats obtenus à l'aide de la méthode Olsen sont toujours beaucoup plus faibles que ceux obtenus par la méthode Dyer, le sol serait systématiquement considéré comme carencé en phosphore. Un comble pour l'agriculteur et pour sa gestion des intrants. En outre, certaines méthodes étant très ménagées donc avec une incertitude élevée, il faut envisager que l'interprétation soit elle aussi assortie d'une certaine souplesse et, ce, d'autant plus que le résultat obtenu se rapproche de l'une des bornes de l'interprétation.
Tout cela ne signifie pas qu'un dosage de phosphore dans un sol ne sert à rien ; cela signifie qu'il faut garder un regard critique sur les résultats des analyses qui figurent sur les bulletins et travailler le plus possible en mode relatif. L'incertitude n'est jamais figurée sur un bulletin d'analyse de sols (à ma connaissance), comme dans le cas d'ailleurs des résultats des sondages qui nous sont dispensés en ce moment.
Une solution alternative, sans doute la meilleure mais aussi certainement plus contraignante ? Mesurer le phosphore biodisponible et non pas le phosphore dit "assimilable" que l'on peut aussi rattacher plus simplement au phosphore disponible. Le phosphore biodisponible intègre précisément la notion d'actions racinaires, aux mécanismes et conséquences multiples, et son indicateur le plus pertinent est la plante elle-même ; autrement dit, connaître le plus justement possible les teneurs en phosphore qu'une plante est susceptible d'absorber à partir du sol nécessite d'utiliser la plante comme outil de mesure. C'est possible à l'aide de petits dispositifs (j'en parlerai plus tard) mais c'est aussi un peu plus long.
Séminaire AFES
Une bonne raison pour adhérer à l'AFES (oui, bon , je sais... mais je n'ai pas pu m'en empêcher) : le premier web-séminaire sur la pédo ! Je me suis enfermé au bureau malgré le soleil magnifique, j'ai cliqué où il fallait et là, merveille, Eric Blanchart a délivré 45 min de conférence en direct sur la biodiversité du sol, suivies d'un volant de questions animées par Christian Walter depuis Rennes. Une synthèse en quelques diapos sur l'état des connaissances, les pistes de recherche, la biblio, le tout sans bouger de sa chaise (bouger quoi ? Hé, hé...) et sans être dérangé par le téléphone. Expérience à renouveler dès que possible ; donc l'AFES, c'est un clic dans la colonne de droite, le site vient de faire peau neuve, ça vaut le coup d'une visite.
L'envers du décor (2)
Une cavité dans la vallée d'Arreau, environ 200m de l'entrée après de nombreux diverticules, anciens siphons... La galerie s'arrête sur une petite salle dont les parois sont tapissées de varves sur une épaisseur d'au moins trois mètres jusqu'au plafond, les dépôts sommitaux étant plutôt argileux, de granulométrie très fine en tout cas. Et là, surprise, un tracé sombre raye le dépôt sur toute son épaisseur : il s'agit d'un chenal d'un diamètre de 1cm environ, constant, dont les parois internes sont revêtues d'une pellicule de matières organiques. Il peut s'agir soit d'un chenal de ver de terre, soit du tracé d'une racine à présent nécrosée ou arrachée de son logement. Dans le cas de la première hypothèse, le tracé présente une sinuosité un peu fantaisiste pour un ver de terre, mais bon, j'en ai déjà observé qui déviaient assez brutalement leur trajectoire même à plus de 2m de profondeur, notamment dans des VERACRISOLS pachiques. L'altitude du site me parait aussi un peu élevée pour une population de vers anéciques, mais là encore on pourrait avoir des surprises... On peut aussi observer des petits agrégats ovoïdes sombres dans le chenal, mais s'agit-il de boulettes fécales? Je penche donc peut-être un peu plus pour un ancien tracé de racine. Dans tous les cas, il s'agit d'une voie préférentielle de lessivage et de transfert (hydrique, minéral, biologique) ; je ne connais pas la profondeur de l'observation puisque les repérages en surface ne sont pas encore effectués, mais l'épaisseur du dépôt accessible est d'au moins 3m : cela laisse imaginer les relations trophiques qui peuvent s'installer et auxquelles on a difficilement accès, même lorsque l'on analyse une fosse pédologique. D'ailleurs, la diversité biologique troglobie explose littéralement dans la petite salle. Et puis, s'il s'agit d'une racine, quid de la RU du sol ? Est-ce que cette notion signifie encore quelque chose en domaine forestier ?
Tracé du chenal dans le dépôt terminal de la galerie (sommet du dépôt en haut de la photo à environ 2.50m, prise de vue depuis le bas). Photo de Michel Bof (http://aquaterrestres.blogspot.com/).
Fosses pédo en Aveyron (suite et fin)
Une petite dernière pour cette semaine. Un fond de vallée sèche et étroite comme il y en a beaucoup dans les paysages calcaires des causses, entaillant le plateau de Caylus (d'ailleurs, la fosse est dans le Tarn et Garonne, pas en Aveyron). Une magnifique tranchée a été ouverte sur une centaine de mètres de long, dans l'axe de la vallée ; il suffit de rafraîchir quelques mètres de l'un des côtés pour avoir accès à un COLLUVIOSOL cailloutique calcaire. Le solum est de type AcaScaDca (essayez de le dire à toute allure pour voir) et je ne l'ai pas rattaché aux PEYROSOLS ou en double rattachement PEYROSOL-COLLUVIOSOL car j'estime que les 35 premiers centimètres comportent moins de 50% d'éléments grossiers. La structuration de la fraction terre fine est très affirmée et l'ensemble produit une porosité extrêmement élevée. L'effervescence à HCl est violente, généralisée, mais on ne distingue pas de cristaux, nodules ou d'efflorescences carbonatées. La prospection racinaire est intense sur toute l'épaisseur, avec un foisonnement dès que des poches de terre fine plus importantes s'intercalent au milieu des horizons caillouteux, ces derniers étant nettement moins prospectés. Le sol est homogène sur plus de cinquante mètres.
A gauche de la mire, zone non rafraîchie. Une partie de la tranchée, dans l'axe de la vallée.
Retour ce soir au bercail.
Fosses pédo en Aveyron (suite)
Aujourd'hui, prudence : j'achète à manger avant 11h.
Deux fosses au programme, sur dalle calcaire Jurassique et toujours en contexte forestier. La première, en situation de plateau, permet de caractériser les UTS développées à partir de paléo-FERSIALSOLS : on observe une reprise en brunification des niveaux fersiallitisés épais, développés eux-mêmes à partir de nappes sidérolithiques (la base du solum est truffée de graviers siliceux qui se distribuent verticalement de façon irrégulière dans les autres horizons). La rubéfaction n'est visible qu'à partir de 35cm de profondeur et la texture des horizons profonds est très argileuse ; cela n'empêche pas un magnifique vers de terre de creuser un chenal, revêtu de matières organiques. Il s'agit d'un sol polyphasé, épais d'environ 1m, qui illustre en tout cas l'influence atlantique de ce secteur des causses du Quercy.
La deuxième est ouverte sur des calcaires du Bathonien en sommet de plateau, du côté des bois de Margues. Chênes rabougris épars, genévriers et pelouse sèche, entrecoupés de murets couverts de mousse, affleurements nombreux du calcaire (dont le pendage concorde ici avec la topographie) et toujours le calme. Pas grand chose à creuser, le sol est squelettique à peu épais, mais très caillouteux. Effervescence nulle à très faible, liée au squelette (ou aux éléments grossiers calcaires bien sûr), couleur brun rouge, horizon fortement structuré et eumull en surface, nombreux éléments grossiers calcaires : je le rattache aux RENDISOLS. La prospection racinaire est intense, pourtant le peuplement est plutôt largement ouvert.
Le solum et son environnement
Un peu plus loin, une doline d'effondrement permet d'accéder à une coupe dans les calcaires et à une petite grotte, visiblement habitée par quelque chose à 4 pattes. Comme je n'ai pas fait l'option "chose à 4 pattes", je visite vite fait l'intérieur (en plus sans lampe, à coups de flash d'appareil photo) et demi tour pour continuer la journée. Finies les fosses pour aujourd'hui, direction une réunion pour préparer les ouvertures au tracto.
L'entrée de la grotte. Imaginez deux yeux brillants qui vous regardent.
Fosses pédo en Aveyron
Une nouvelle journée d'ouvertures de fosses en forêt... Le temps est au beau fixe, mais il caille le matin et les premiers coups de pioche sont difficiles. Evidemment, je choisis de commencer par un sol d'une épaisseur de 90cm, sur des schistes sériciteux ; je grille une bonne partie de mes cartouches avant d'atteindre une profondeur et un volume décaissé suffisants pour me permettre de loger mon ventre et tout le reste. J'en connais un qui aurait sûrement décrêté "c'est mieux que tes gratouillis de poule naine habituels", mais voilà, je suis tout seul à remuer de la terre et en plus je n'ai rien pris à manger. Bigre... la journée va être longue.
Le petit premier est un ALOCRISOL de schistes sériciteux, épais, sain, fortement prospecté par les racines des chênes alentours.
Solum P1 et son environnement proche
Localement, le sol devient un RANKOSOL de schistes. J'aurais dû creuser là !
La deuxième fosse est ouverte dans les granites monzonitiques, toujours sous forêt et en versant de pente forte. Le sol est moins épais et c'est avec un plaisir non dissimulé que je butte sur le granite vers 50cm de profondeur. Un nouvel ALOCRISOL à décrire, mais surtout de magnifiques racines mycorhizées (hêtre sans doute, encore qu'un gros et vieux chataignier soit positionné juste à l'aval de la fosse).
solum P2 et son environnement (hêtraie - chataigneraie)
Bouquet de mycorhizes, dans l'horizon Ah biomésostructuré
La journée se poursuit avec un PEYROSOL cailloutique et s'arrête sur un magnifique départ tête la première dans un versant colluvial, arrêt la figure contre le seau qui contient les échantillons. Les échantillons se portent bien.
Température du sol
Parmi les nombreuses découvertes réalisées par Rondet et al. à propos des relations entre physiologie des cèpes et conditions écologiques de l'environnement, la température atmosphérique joue un rôle central. Dans les figures ci-dessous, on reprend quelques unes des connaissances acquises à propos du rôle de l'incidence de la température sur la production de carpophores et sur la croissance mycélienne.
Exemple d'une collection de plusieurs souches cultivées en boite de pétri, permettant de mesurer la vitesse de développement (B aestivalis, B edulis, d'après Rondet)
Croissance comparée d'une souche de Boletus edulis (Be46PM) à deux températures significatives : à gauche, à 17°C, le diamètre de la culture atteint 13mm ; à droite, à 21°C, elle atteint 23mm. Une température de 17°C correspond plutôt au cas d'un peuplement fermé ou à celui de mauvaises expositions (dessin Rondet).
Incidence de la température sur la durée des phases d'initiation fructifère et de croissance du carpophore, toujours chez Boletus edulis (dessin Rondet).
Il est ici question de température atmosphérique. Dans le cadre du projet MICOSYLVA, nous avons cherché à acquérir davantage de données concernant la température du sol dans le but de préciser ces connaissances. Quels sont les principes de fonctionnement du sol du point de vue de la température ? Ils sont développés dans l'ouvrage de Chamayou et Legros de 1989 ; on peut en donner un résumé très simplifié et conseiller dans tous les cas de se reporter à cet ouvrage particulièrement complet en matière de mécanismes (c'est le week-end, pas de surchauffe des neurones surtout quand il neige).
La température du sol est liée au rayonnement net Rn et à ses variations. Rn est le résultat du bilan entre rayonnement reçu et rayonnement perdu par le sol ; c'est donc la somme du rayonnement global diminué de l'albédo, soit G(1-a), et du rayonnement terrestre Rt ; autrement dit , Rn = G(1-a) + Rt. Or, Rt = Ra - Rs ; Ra représente l'émittance atmosphérique (en gros, il s'agit de l'énergie absorbée puis restituée par l'atmosphère en tenant compte de la pression partielle en vapeur d'eau), Ra atteint 0.33 cal/cm²/mn (ou 234 W/m²) en atmosphère sèche et 0.4 cal/cm²/mn (ou 280 W/m²) en atmosphère humide ; Rs représente le rayonnement du sol, son émittance moyenne est de 0.45 cal/cm²/mn ou 315 W/m², c'est lui qui limite l'échauffement du sol le jour et le refroidit la nuit. Par exemple, en atmosphère sèche et limpide, Rt = 0.33 - 0.45 = - 0.12 cal/cm²/mn. Rn correspond donc au gain d'énergie rayonnante de la surface du sol, énergie qui est alors utilisée par les plantes pour assurer la photosynthèse, l'évapotranspiration, les échanges de chaleur par convection. Il peut aussi être utilisé par les champignons et toute autre forme biologique se développant dans le sol. Mais ce rayonnement net varie pendant la journée et globalement pendant l'année : il suit comme on l'a vu les fluctuations du rayonnement global, il est donc maximum à midi mais négatif la nuit, comme G(1-a) est nul et que Ra-Rs est négatif. Les fluctuations de Rn pendant l'année dépendent des saisons : le maximum est atteint au cours du solstice d'été, le minimum au solstice d'hiver.
Bon, on en arrive enfin au sol... La température de surface du sol va augmenter quand le rayonnement net Rn est positif ; elle diminue quand le rayonnement est négatif. Mais il ne s'agit encore que de la température de surface du sol.
Comment pénètre la chaleur dans les couches plus profondes du sol ? La profondeur de pénétration dépend de plusieurs paramètres : (1) la conductivité thermique K qui s'exprime en cal/cm/s/°C, (2) la chaleur volumique pc, qui s'exprime en cal/cm3/°C, (3) l'humidité volumique en %. Par exemple, K d'un sol sableux est de 0.7 10-3 cal/cm/s/°C, tandis que K d'un sol argileux est de 0.6 10-3 cal/cm/S°C. L'amortissement total d'une onde diurne s'effectue à la profondeur d'environ 50cm. Dans un sol sableux, la profondeur d'amortissement est plus importante que dans un sol argileux, pour une même porosité. L'incidence de l'humidité n'est pas la même selon la valeur de celle-ci : dans le cas de l'existence d'un film d'eau en surface des agrégats, par exemple, on note une augmentation de la conduction de la chaleur, tandis que si l'humidité est plus importante, la conduction diminue (il existe donc un optimum d'humidité). L'humidité optimum pour la transmission de la chaleur est de 20% pour le sable et 15% pour l'argile. Ces paramètres ne tiennent pas compte du type d'épisolum humifère, mais il y a tout lieu de penser que ce dernier influe également sur le conduction de l'onde thermique. On comprend alors la complexité des deux mécanismes d'initiation fructifère et de croissance des carpophores qui dépendent à la fois de l'humidité du sol (intensité - durée) et de la température atmosphérique (corrélation mise en évidence par les travaux de Rondet), donc par conséquent de la température du sol. En outre, il existe un décalage temporel entre amplitude thermique atmosphérique et amplitude thermique édaphique : l'onde thermique pénètre dans le sol avec un décalage de l'ordre de 12h, ce qui signifie que le maximum de température en profondeur est atteint pendant la nuit, donc hors des périodes de photosynthèse des plantes-hôtes. Dans les horizons de surface qui sont le siège de l'activité fructifère, ce décalage temporel est cependant beaucoup plus faible.
Les graphiques suivants donnent quelques exemples bruts de suivi des températures atmosphériques et des températures du sol à la profondeur de 5cm à 10cm dans quatre parcelles diagnostic Micosylva ; les capteurs sont connectés à une station automatique autonome (fournie par Connecting Nature). Dans chaque graphique, la température atmosphérique est tracée en noir (attention, il s'agit de la température moyenne), les températures du sol sont en couleur (2 ou 4 capteurs selon le site). Les dates de mesure diffèrent légèrement, Hèches ayant en outre été équipée très tardivement. Pour ce qui concerne Hèches, les capteurs 1 et 3 sont implantés au même endroit mais à des profondeurs respectives de 5cm et 15 cm ; de même pour le couple de capteurs 2 et 4.
L'analyse de ces courbes est en cours par Connecting Nature, mais on remarque d'ores et déjà des comportements très différents selon le site considéré ; par exemple, Marquerie correspond à une texture argilo-limoneuse, tandis que Bagnères tend vers une texture de Limon sablo-argileux (selon GEPPA), comme Hèches. Les amortissements y sont différents. Pour ce qui concerne St Médard, dont seul l'horizon de surface présente une porosité élevée (rupture de perméabilité, de texture et de compacité dès 5cm de profondeur), les températures du sol coïncident non pas avec la température moyenne mais plus fidèlement avec la température maximale, d'où la lecture du graphique. Enfin, l'humidité des sols n'est pas figurée dans ces graphiques (les données sont disponibles via des tensiomètres couplés au thermomètres), d'où des précautions d'interprétation indispensables.
Pédologie et fructification des champignons (suite)
Le précédent message évoquait les relations fortes qui s'établissent entre certaines caractéristiques du sol et des étapes du cycle des champignons ectomycorhiziens, en particulier l'initiation fructifère. Les travaux de l'équipe Micosylva ont également été conduits dans l'objectif de spatialiser cette information à l'échelle de territoires plus vastes que celui de la placette de diagnostic, par exemple le massif forestier. Il s'agit donc d'opérer un transfert d'échelle en utilisant les propriétés du sol et de l'environnement qui ont une incidence sur les cycles ectomycorhiziens et de leurs plantes-hôtes.
Dans une première approche, nous avons décidé de repartir du terrain pour préciser les paramètres importants à prendre en compte. L'aide d'un mycologue averti nous a été précieuse : nous avons pu pointer (à la précision du GPS) tous les sites de fructification en cèpes d'un versant de massif forestier montagneux. Puis, un ami géomaticien (Pyrénées Cartographie, lien à droite) a interprété statistiquement ces points. Nous avons ainsi pu identifier deux ensembles de sites de Boletus :
Le premier ensemble est le suivant :
Le deuxième présente les caractéristiques suivantes :
Les deux modèles de distribution sont donc liés à des facteurs topographiques (pente), géomorphologiques (position dans le versant), climatologiques (irradiation solaire), pour un même type de sol (ALOCRISOL TYPIQUE) mais avec des fonctionnements légèrement différents (les épisolums humifères se distinguent l'un de l'autre). C'est un cas de figure à type de fonctionnement hydrique du sol "constant".
Ces paramètres ont alors été modélisés à l'aide d'outils utilisant en particulier des fonctions dérivées de Modèles Numériques de Terrain, cartes qui spatialisent les altitudes sur un territoire. Le paramètre "tci", qui s'obtient à partir d'indices de Beven et Kirkby modifiés est sans doute le plus pertinent et il sera l'un des piliers de nos futurs projets communs (un peu d'optimisme en ce début d'année... on va sans doute avoir d'autres projets communs !). Deux cartes obtenues après quelques manips de l'ami de PyrCarto :
Carte des "tci" ; les zones importantes pour le modèle sont celles qui apparaissent en vert sombre et bleu clair. Le modèle permet aussi de retracer les réseaux hydrographiques, d'où l'impression qu'il ne fait que reprendre les données de base de la BD Carthage : mais non, mais non, c'est plus subtil que ça !
Une carte des quantités d'irradiation solaire pour la période avril-novembre uniquement et sur la zone piémont des Hautes-Pyrénées.
On y rajoute la géologie, la pédo par le biais de la carte des pédopaysages, même si son échelle est moins adaptée que celle des autres cartes de base, on finit pas obtenir une carte de prédiction des zones les plus favorables à la croissance des deux Boletus. En voici un extrait :
Du rouge au bleu en passant pas le vert, les zones présentent un intéret décroissant ; l'échelle de restitution est du 1/25000, la dégradation la plus forte étant celle des pédopaysages dont l'échelle ne permet pas, a priori, de sortir une carte croisée à une échelle plus grande. Bien sûr, le travail de validation est en cours de réalisation car le secteur d'apprentissage (ou secteur de référence) de l'extrait ci-dessus n'en représente qu'un dixième de la surface environ. Pour cela, un autre précieux indicateur nous a ouvert certains secteurs de sa connaissance, hors du secteur de référence : nous allons donc devoir arpenter ces nouveaux territoires pour analyser s'ils ont été ou non délimités dans la carte prédictive. Mais au-delà de cette déclinaison sur des champignons ectomycorhiziens, cette méthode nous apparaît comme une piste à suivre pour spatialiser des bilans hydriques basés sur les sols et leur RUM en plus des caractéristiques climatiques zonales et azonales. Alors, à suivre !