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L’organisation des constituants du sol a fait l’objet de nombreux travaux tendant à définir le système poral susceptible d’être occupé par les phases gazeuses ou liquides. Des modèles ont été proposés représentant les associations de particules élémentaires en agrégats ou l’assemblage des agrégats eux-mêmes. Ils donnent en général une image statique et donc instantanée. Le problème devient plus complexe si l’on considère l’aspect dynamique induit inévitablement par la présence dans le sol de minéraux gonflants. Ce type d’analyse a été tenté ici en confrontant les résultats obtenus à diverses échelles : comportement de l’agrégat, variations d’états hydriques du profil, fonctionnement hydraulique de la parcelle., Numerous studies have been carried out on the organization of soil constituents in order to define the porous system which can be filled by the gaseous or liquid phases. Models have been proposed that represent either the elementary particles associating into aggregates or the aggregates themselves associating. Models generally give a static and consequently an instantaneous picture. The problem becomes more complex if we consider the dynamic aspects inevitably arising from the presence of swelling minerals in the soil. A study of this kind has been attempted in this paper, by comparison between data obtained at different scales : aggregate behaviour, variation in the hydric state of the soil profile, hydraulic behaviour of the plot.

L’étude microstructurale d’un sol calcaire issu de l’altération de marnes révèle la présence de nombreuses micro-structures calcaires se développant au niveau des discontinuités fissurales. Il s’agit de vestiges de racines de graminées, constitués de cellules calcifiées d’environ 100 μm de diamètre, indépendantes les unes des autres mais ayant conservé leur arrangement tissulaire. D’un autre côté, l’analyse granulométrique détaillée des sables fins (50-200 μm) met en évidence un pic aux alentours de 80 μm. L’observation des fractions granulométriques correspondantes, à la loupe binoculaire et au microscope à balayage électronique, nous permet de distinguer (par leur forme et leur couleur) les sables cytomorphes des sables hérités de la marne et de quantifier (par comptage) les proportions de chacune des deux formes. Il apparaît ainsi que la calcification des cellules des racines est à l’origine de sables (cytomorphes) qui constituent jusqu’au quart de la phase minérale du sol au voisinage de la surface., A microstructural study of calcareous soil from marl weathering showed the presence of calcareous features developing along structural discontinuities. These corresponded with the traces of roots, composed of calcified cells of size ca 100 μm, still arranged in a tissue, but independent one from another. The tissues concerned were mostly the epidermis, the cortical parenchyma and the endodermis. The central cylinder was generally represented by a gap. Detailed granulometric analysis of the fine sand fraction (50-200 μm) showed a peak at about 80 μm. The observation of granulometric fractions both with binocular lens and by scanning electron microscopy allowed the distinction (by shape and colour) of cytomorphic sands from sands coming from the parent material and their quantification (by counting). The cytomorphic sands were sparitic calcite crystals. The calcification of root cells thus apparently gives rise to cytomorphic sands forming up to quarter of the mineral phase of the soil near the surface, a silt-sandy soil developing from a silt-clayey marl.

Une méthode de caractérisation des systèmes racinaires est proposée, qui permet de prendre en compte la variabilité horizontale de la densité racinaire. Elle consiste à cartographier les impacts de racines sur un plan vertical et 5 plans horizontaux superposés coupant le volume enraciné. Cette méthode permet, d’une part, d’analyser finement les sources de variation (décimétriques) de la densité racinaire (distance au rang de semis, état structural par exemple) et, d’autre part, de calculer directement, à partir des cartes horizontales, la fonction de répartition des distances entre chaque point du sol et la racine la plus proche (elle remplace ainsi le calcul indirect de la « distance moyenne entre racines voisines » à partir de la longueur de racines). L’intérêt de la méthode est testé sur des parcelles expérimentales d’états structuraux contrastés. Dans les parcelles tassées (avant ou après le labour), une forte hétérogénéité de la densité racinaire, de maille décimétrique, a été mise en évidence, tant dans la couche labourée que dans les couches sous-jacentes. Dans ces cas, une proportion appréciable de points du sol est située, par rapport à la racine la plus proche, à une distance jusqu’à 10 fois plus grande que la demi-distance moyenne entre racines voisines correspondant à l’horizon considéré. Cette dernière est cependant classiquement considérée comme la distance maximale entre un point et la racine la plus proche. Ceci suggère que la résistance au flux d’eau entre le sol et les racines ne peut être étudiée, dans ce type de cas, sans prise en compte de la répartition spatiale des racines., A method for characterizing root systems as water sinks has been designed to take into account the horizontal variability of root density. Root impacts are mapped on a vertical plane and on 5 superposed horizontal planes which cut the rooting volume. This method allows one : (a) to analyse accurately the sources of (decimetre scale) variation of root density (distance from row, soil structure, for example) ; (b) to calculate directly from horizontal maps the cumulative frequency distribution of distances between each point of soil and the nearest root replacing therefore the indirect calculation of the « average distance between neighbouring roots » from root length. The value of this method was tested on experimental plots with contrasting arable layer structure. In the plots where compaction occurred (before or after ploughing), root density showed high heterogeneity at the decimetre scale. This heterogeneity was highly significant in the ploughed layer, but also in lower layers. In this case, an appreciable proportion of points in the soil was at a distance up to 10-fold larger from the nearest root than the « half-distance between neighbouring roots » of the same layer, although the latter is classically considered as the maximum distance from a point to the nearest root. This suggests that, in such situations, study of water flow resistance between soil and plant cannot be undertaken without taking the spatial arrangement of roots into account.

Les méthodes de caractérisation du système racinaire en tant que capteur d’eau sont discutées, spécifiquement dans le cas où il existe une forte variabilité horizontale de la densité racinaire liée à la présence d’obstacles structuraux à la pénétration des racines. L’examen des expérimentations et des modèles portant sur le transfert d’eau entre le sol et les racines suggère que, dans ce cas, les conclusions de NEWMAN (1969) ne sont pas valides et que les résistances au transfert de l’eau à l’intérieur du sol peuvent être importantes. La distance entre chaque point du sol et la racine la plus proche reste alors un critère pertinent pour caractériser la résistance au transfert de l’eau entre le sol et les plantes. Des calculs effectués sur des exemples montrent que la fonction de répartition de ces distances dépend fortement de la disposition spatiale des racines. Lorsque celle-ci est de type groupé, un fraction importante du sol se trouve éloignée de la racine la plus proche d’une distance plusieurs fois supérieure à la « demi-distance moyenne entre racines voisines », calculée classiquement en supposant une disposition régulière des racines. Dans ce cas, la caractérisation de l’enracinement par une longueur de racine dans chaque horizon de sol s’avère donc insuffisante ; il est nécessaire d’y inclure l’étude de la disposition spatiale des racines, ce qui n’est pas permis par les techniques actuelles d’observation des systèmes racinaires., Methods for characterizing root systems as water sinks are discussed, specifically for the case when root density is uneven horizontally, due to the presence of compacted structural elements within the soil profile. A review of published results and models on soil-plant water transfer suggests that NEWMAN'S (1969) conclusions are not valid in this case, and that resistances to water transfer within the soil may be appreciable. Accordingly, the distance between each point in the soil and the nearest root remains a pertinent criterion in characterizing soil-plant resistance to water flow. Calculations carried out on examples showed that the cumulative frequency distribution of these distances strongly depended on the spatial arrangement of the roots. If this arrangement followed a clustered pattern, an appreciable proportion of the soil was at a distance from the neighbouring root several times larger than the « mean half distance between neighbouring roots », classically calculated assuming a regular pattern. In this case, characterization of root systems by the length of roots per layer would prove inadequate, and the spatial arrangement of the roots should also be studied. Classical techniques for observing root systems do not allow this.