Évaluer la sécheresse par le bilan hydrique du sol

La sécheresse apparaît avec le tarissement des cours d'eau. Mais que se passe-t-il à l'échelle de la plante. Comment mesure-t-on la sécheresse du sol?
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La sécheresse est la période durant laquelle, sur un espace donné, les quantités d’eau disponibles se trouvent sous un seuil critique par rapport à celles habituelles. La sécheresse peut être un phénomène temporaire et saisonnier. La sécheresse intervient sur les besoins et l’usage de l’eau. Elle incite à s’intéresser au sol, au comportement de l’eau dans le sol et à différents paramètres intervenant dans l’évaluation de la sécheresse.

Le sol

Le sol est à la fois un réservoir et un filtre. Le sol peut être défini par sa porosité. En effet, le sol se compose de grains et d’agrégats de diamètre très variés. La circulation de l’eau se fera plus rapidement dans un sol plus poreux (fissures, crevasses, vides les plus grands entre les grains du sol). Celle-ci sera plus lente dans un sol moins poreux (vides les plus fins entre les grains du sol).

L’eau dans le sol

On distingue ainsi trois types d’eau dans le sol : l’eau hygroscopique, l’eau capillaire et l’eau gravitaire. L’eau hygroscopique est l’eau retenue par tension ionique contre la paroi des pores du sol ou de la roche. Cette eau n’est jamais consommée par les plantes. L’eau capillaire occupe les pores capillaires et les vides très étroits du sol ou de la roche. C’est l’eau absorbée par les plantes. Enfin, l’eau gravitaire ou eau libre remplie temporairement tous les vides du sol ou de la roche et y circule par gravité. Le volume d’eau maximal qu’un sol peut contenir se nomme capacité au champ (mesurée en millimètres de lame d’eau). Ce volume dépend surtout du type de sol c’est-à-dire sa composition (argile, sable, matière organique etc.). La réserve utile (RU exprimée en mm de lame d’eau) est le volume d’eau directement puisée par les plantes. Elle correspond à la moitié du volume d’eau capillaire et au quart de celui de la capacité au champ. La réserve est épuisée lorsque les plantes ne peuvent plus absorber l’eau. Les plantes se fanent, c’est le point de flétrissement.

L’évaporation et l’évapotranspiration

L’évaporation est le phénomène physique qui transforme l’eau liquide (étendues d’eau, eau du sol) en vapeur d'eau au sein du cycle de l’eau. L’évaporation varie beaucoup selon les conditions géographiques mais aussi selon l’altitude des sols et des lacs, cours d’eau etc. L’intensité de l’évaporation dépend du pouvoir évaporant de l’atmosphère, des quantités d’eau disponibles et de la nature des surfaces. Le pouvoir évaporant de l’atmosphère est conditionné par l’humidité relative et la température de l’air, l’insolation (quantité de rayonnement solaire reçu par unité de surface), vitesse et turbulence du vent et enfin la pression atmosphérique. On peut mesurer l’évaporation par unité de temps avec un évaporimètre (bac d’évaporation ou papier filtre).

L’évapotranspiration potentielle (E.T.P.) est la mesure théorique de l’évaporation et de la transpiration des plantes si les disponibilités en eau seraient illimitées. Cette valeur est donc uniquement conditionnée par la demande en eau.

L’évapotranspiration réelle (E.T.R.) mesure l’évaporation physique et la transpiration des plantes compte tenu des disponibilités réelles en eau du sol.

L' ETP et l' ETR se calculent grâce à différentes formules plus ou moins fiables. On peut également utiliser les cases lysimétriques à diverses échelles de temps. Les cases lysimétriques sont des bacs d’échelle métrique contenant des sols engazonnés nus ou cultivés. À intervalle donné, on mesure le poids du bac donc le volume d’eau contenu.

Le bilan de l’eau

Lorsque la réserve utile est faible, la plante survit. Mais toutes ses activités physiologiques (croissance, nutrition, photosynthèse, reproduction, fructification etc.) ne sont optimales que si celle-ci est à moitié remplie. C’est la réserve facilement utilisable (RFU).

Si P – ETP < 0 :

  • dans un premier temps ETR = ETP
  • dans un second temps ETR < ETP et on peut considérer le déficit hydrique qui mesure l’intensité de la sécheresse.

Sources bibliographiques

Lambert Roger, 1996. Géographie du cycle de l'eau. Ed. Presses Universitaires du Mirail Toulouse, coll. Amphi 7, 439p.

Cosandey Claude, Robinson Mark, 2000. Hydrologie continentale ; Ed. Armand Colin, coll. U, 368p.

Site internet

L'eau et le sol. (sol, eau dans le sol, évaporation, ETP, ETR, données climatiques etc.).

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