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La région Nord - Pas de Calais est une région très densément peuplée qui a été profondément affectée par des industries lourdes, l'exploitation minière du charbon dans le passé et une agriculture intensive, toujours active. Un jeu de données a été constitué en rassemblant des teneurs en éléments en traces mesurées dans le cadre de différentes études menées sur les sols agricoles de la région. Des facteurs d'enrichissements (FE) ont été calculés en chaque site pour 18 éléments en traces et 250 solums en utilisant l'aluminium comme élément géochimique de référence et un horizon profond ou le matériau parental supposé non contaminé par les activités humaines. L'analyse variographique a révélé que seulement huit métaux traces (Bi, Cd, Cu, In, Pb, Sn, Tl, Zn) sont spatialement corrélés, ce qui a permis d'utiliser la simulation séquentielle gaussienne pour la spatialisation de leurs FE. Le Cd montre un net enrichissement (FE le plus souvent compris entre 3 et 10, parfois plus) sur la quasi-totalité du territoire régional tandis que le Zn et le Pb montrent de forts enrichissements localement (FE de 3 à 30) à proximité immédiate d'usines de production de ces métaux (Auby, Noyelles-Godault, Mortagne-du-Nord) ou de grandes agglomérations (Dunkerque, Lille, Valenciennes, Est du bassin minier). Le Bi, le Cu et le Sn montrent des enrichissements modérés (de 1,5 à 3) sur la moitié du territoire régional, principalement autour des plus grandes villes et des usines de production de Pb et Zn. L'indium et le Tl présentent des FE de 1 à 1,5 sur l'ensemble du territoire avec des valeurs plus élevées en certaines zones urbanisées ou industrialisées. Les cartes de spatialisation des FE, rapprochées de celle de l'occupation du territoire par les activités humaines, montrent les origines principalement industrielle, urbaine et routière des enrichissements en Pb et Zn, de même que ceux, nettement plus faibles en Bi, In et Tl. Les enrichissements en Cu, Sn et Cd comporteraient quant à eux une origine agricole plus importante que ceux des précédents éléments. Certains éléments non spatialement corrélés présentent des FE nettement supérieurs à 1 en moyenne. C'est le cas de Hg, Mn, Mo, Sb et Se. Ces enrichissements ont probablement en partie une origine humaine mais l'impossibilité de modéliser leur distribution spatiale n'a pas permis de les relier aux activités anthropiques. Enfin, As, Co, Cr, Ni et V ne semblent pas avoir été apportés dans les sols par les activités humaines, puisqu'ils présentent des FE proches de 1 et, de plus, non reliés à l'occupation du territoire. Pour certains éléments, les quantités apportées par les activités humaines et stockées dans l'horizon de surface ont été estimées. Les plus importantes sont celles du Pb et du Zn, de l'ordre de 60 000 T. Viennent ensuite le Cu, avec environ 15 000 t, le Sn (environ 2 000 t) et le Cd (environ 1 100 t).

Afin d’ajuster au mieux les pratiques agricoles aux besoins de la plante tout en limitant l’impact environnemental des actions de fertilisation, il convient de connaître le plus finement possible les caractéristiques du sol, support de culture, ces dernières étant susceptibles de varier fortement dans le temps ou dans l’espace. Nous présentons ici l’utilisation de quelques outils de géophysique de subsurface, en particulier la méthode de la résistivité électrique, pour caractériser la fertilité du sol. Les principes de base de la mesure de résistivité électrique, ainsi que les méthodes de prospection par sondage, par panneau électrique et par traîné électrique sont présentés dans un premier temps. Nous montrons ensuite que la structure du sol, élément-clé de la fertilité physique, peut être caractérisée dans des situations simples au champ par résistivité électrique. Il est en particulier possible de discriminer des zones très tassées par le passage d’engins agricoles, de zones plus poreuses ou plus fissurées. Pour autant, la géométrie réelle des zones tassées et l’intensité du tassement ne peuvent être déduites de la prospection électrique. Dans un second temps, nous montrons que la teneur en nitrate du sol – pour peu qu’elle reste dans une gamme classique de teneur observée sur des solsagricoles - ne modifie pas le signal de résistivité électrique, lequel ne peut donc constituer une méthode diagnostique de l’état de fertilité chimique du sol., To both adapt agricultural practices to plant demand and limit environmental impact of fertilization, we need to carefully know the soil characteristics, the latter being strongly variable in space and time. We present here the use of several subsurface geophysical tools, especially the electrical resistivity method, to characterise the soil fertility. Principles of electrical resistivity measurements as well as electricalsoundings, electrical arrays and electrical spatial prospection methods are first described. We then demonstrate that the soil structure, a key component of the physical soil fertility, can be described in situ by electrical resistivity in some simple cases: the soil clods highly compacted by traffic can be differentiated from the porous areas or the cracks. Nevertheless, the real geometry of compacted zones and the intensity of compaction cannot be interpreted from electrical measurements. Finally, we demonstrate that the nitrate content – as far as it is in the range of nitrate content for agricultural soils – does not modify the electrical resistivity signal. Thus, the latter cannot be used to interpret the chemicalfertility of soil.

La base de données utilisée pour la présente étude rassemble des populations d’analyses de sols provenant de cinq sources correspondant chacune à une stratégie d’échantillonnage différente et à un objectif distinct. Au total, 3 929 analyses réalisées entre 1990 et 2007 ont été collectées : elles provenaient presque exclusivement d’horizons de surface de sols agricoles. Outre les concentrations en ETM, les principales caractéristiques agro-pédologiques et les coordonnées géographiques, la base de données contient également des informations sur l’occupation du sol et sur la nature du matériau parental. Dans le Nord -Pas-de-Calais affleurent des roches sédimentaires variées, souvent recouvertes par des dépôts éoliens limoneux, mais tous ces matériaux montrent des teneurs naturelles faibles en ETM. Les différentes stratégies d’échantillonnage se sont assez bien complétées et ont permis une bonne couverture du territoire régional et des diverses causes de contaminations anthropiques : aussi bien les sources diffuses que celles très ponctuelles. Ont été réalisés divers traitements tels que : statistiques régionales descriptives ; examen de la localisation des valeurs anomaliques ; cartographies mono-élémentaires par krigeage ; vision multi-élémentaire grâce à un indice numérique additif très simple. Un fort contraste apparaît entre des secteurs fortement influencés par des contaminations voire des pollutions multimétalliques (zones riveraines de l’agglomération lilloise, environs immédiats de grands sites industriels) et les zones rurales qui ne montrent pas de contaminations nettes à l’exception du cadmium apporté par la fertilisation phosphatée. Outre une vision spatiale des teneurs pour les 8 principaux éléments traces, les traitements ont permis d’avoir une bonne connaissance statistique des teneurs usuelles en stratifiant par matériaux parentaux et par petites régions naturelles. Ces « teneurs agricoles habituelles » (TAH) ainsi stratifiées peuvent être correctement estimées en considérant toutes les valeurs comprises entre le percentile 10 et le percentile 90. Ces TAH peuvent être utilisées comme valeurs de référence plus appropriées que de simples statistiques calculées à l’échelon régional ou départemental, tout particulièrement dans le cadre de l’interprétation de l’état des milieux ou pour proposer aux services santé-environnement des Agences Régionales de Santé des valeurs seuils de sélection pour prendre en compte tel ou tel élément trace dans une évaluation des risques sanitaires., The data-set used for the present study gathers analyses coming from five sources each one corresponding to a different sampling strategy and a distinct objective. In total, 3 929 analyses of surface soil horizons were collected carried out between 1990 and 2007. These were almost exclusively taken from cultivated lands. Besides the trace metal concentrations, the major agro-pedological characteristics and the geographical coordinates, the data-set also contains information relative to the land use and lithology of the parent materials. In the Nord - Pas-de-Calais region various sedimentary rocks are outcropping often overlaid by aeolian silty deposits, but all these materials show low natural contents in trace elements. The different sampling strategies complemented rather well each other and allowed a good covering of the region territory and diverse causes of anthropogenic contamination : diffuse as well as point-sourced. Have been carried out diverse data processing such as : i) region-wide summary statistics ; ii) examination of the location of outlier values ; iii) design of maps of each trace element using krigeage ; iv) multi-element view thanks to a very simple additive numerical index, etc. A marked contrast appears between areas strongly influenced by multi-metal contamination or even pollution (surroundings of the Lille urban area, lands in the close vicinity of large industrial plants) and rural territories which do not show noticeable contamination (with the exception of cadmium supplied by phosphate fertilizers). Besides a spatial view of the concentrations of soils in the main trace elements, the data processing allowed us to have good statistic knowledge of usual concentrations, especially when stratifying the data by parent material and “little natural regions”. These “usual agricultural concentrations” (UAC) can be well assessed by considering all the values included between percentile 10 and percentile 90. UAC obtained in this manner can provide local “reference values” or guidelines much more appropriate than mere statistics reckoned at theregion or the “département” scale, particularly in the framework of the approach so-called “interpretation of the state of the environment”. These values also provide a reference state for those who must evaluate possibly polluted sites and carry out health risk assessments., La base de datos usada para el estudio presente reúna populaciones de análisis de suelos que provienen de cinco fuentes que corresponden cada una a estrategia de muestreo diferente y a un objetivo distinto. En total, se colectaron 3 929 análisis realizados entre 1990 y 2007: provinieron casi exclusivamente de horizontes de superficie de suelos agrícolas. Además de las concentraciones en elementos en trazas metálicos (ETM), las principales características agro-pedológicas y las coordinadas geográficas, la base de datos contiene igualmente informaciones sobre el uso del suelo y sobre la naturaleza del material parental. En la región Norte- Paso de Calais afloran rocas sedimentarias variadas, a menudo recubiertas por depósitos eólicos limosos, pero todos estos materiales muestran pequeños contenidos naturales en ETM. Las diferentes estrategias de muestreo se completaron bastante bien y permitieron una buena cobertura del territorio regional y de diversas causas de contaminaciones antrópicas : tan las fuentes difusas que puntuales. Se realizaron diversos tratamientos como : estadísticas regionales descriptivas ; examen de la localización de valores anormales ; cartografías mono-elementarías por krigeage ; visión multielementaría gracias a un índice numérico aditivo muy simple. Un fuerte contraste aparece entre los sectores fuertemente influenciados por contaminaciones, incluso contaminaciones metálicas (zonas vecinas de la aglomeración de Lille, cercanías inmediatos de grandes lugares industriales) y las zonas rurales que no muestran contaminaciones netas con excepción del cadmio aportado por la fertilización fosfatada. Además de una visión espacial de los contenidos para 8 principales elementos traza, los tratamientos permitieron tener un buen conocimiento estadístico de los contenidos usuales estratificando por materiales parentales y por pequeñas regiones naturales. Estos “contenidos agrícolas habituales” (TAH) así estratificados pueden estar correctamente estimados considerando todos los valores incluidos entre el percentil 10 y el percentil 90. Estos TAH pueden estar usados como valores de referencia mas apropiados que simples estadísticas calculadas a escala regional o epartamental, particularmente en el cuadro de la interpretación del estado de los medios o para proponer a los servicios de salud y medio ambiente de las Agencias Regionales de Salud valores umbrales de selección para tomar en cuenta tal o tal elementos traza en una evaluación de los riesgos sanitarios.

International audience

International audience; Water transport in the vadose zone greatly depends on the hydric properties of soils which exhibit high variability whatever the spatial scale analysed. The determination of those properties in the field or in the laboratory involves considerable uncertainty. Recently, inverse modelling has been introduced to obtain hydric properties in situ by deducing from a measured time series of soil water content. Anyhow, the soil water content is commonly obtained by gravimetric measurements on soil samples, TDR measurements or neutron probes measurements. At the field scale, these methods give only punctual information on soil water content, with a low spatial resolution. Financial and time constraints limit the numbers of measurements locations and thus the description of the soil water content. Since recently, geophysical methods enable the monitoring of some soil characteristics on a continuous space with a high resolution. One of them, the electrical resistivity (ohm.m) -or DC method- is well adapted to characterise the soil subsurface and to describe soil properties, even if they are time-dependent. However the electrical resistivity depends on several chemical and physical soil variables that can interact. The influence of one soil parameter like the soil water content on the electrical resistivity is then hard to estimate. Our objective was then to use spatial measurements of electrical resistivity, to define zones of homogeneous electrical resistivity with time, to interpret them in terms of evolution of water content, and to compare them with a soil map. Our assumption was then that the time variation of electrical resistivity at the field scale was only due to the evolution of the soil moisture in our studied field. A time monitoring of the soil electrical resistivity and the soil moisture was realized during the year 2006, at four dates, both by the MUCEP device (MultiContinous Electrical Profiling), that gives measurements on a whole field area, and by local gravimetric measurements of the soil water content. Homogeneous zones were defined directly from measurements for the electrical resistivity, and after ordinary kriging for the water content. Our analysis of the spatial and temporal variability has permitted to discriminate three temporal homogeneous zones, both for electrical resistivity and the water content, that were mainly related to the soil map. We show that the use of electrical measurements enables (1) to directly describe the spatial and temporal evolution of soil water content at the field scale and (2) to extrapolate the temporal evolution of the water content in unknown zones. We could then describe some hydric processes, like lateral flows or upward capillary flows that would be difficult to derive from soil maps.

International audience

Short Article

International audience; Since recently, geophysical methods enable the monitoring of some soil characteristics on a continuous space with a high resolution. However the interpretation of electrical measurements is difficult because the geophysical data are influenced by many soil variables, that vary, or not, with time. Our objective was then to use spatial measurements of electrical resistivity, to define zones of homogeneous electrical resistivity, to interpret them in terms of evolution of water content, and to compare them with a soil map. Our assumption was then that the time variation of electrical resistivity at the field scale was only due to the evolution of the soil moisture in our studied field. A time monitoring of the soil electrical resistivity and the soil moisture was realized during the year 2006, at four dates, both by the MUCEP device (MultiContinous Electrical Profiling), that gives measurements on a whole field area, and by local gravimetric measurements of the soil water content. Homogeneous zones were defined directly from measurements for the electrical resistivity, and after ordinary kriging for the water content. Our analysis of the spatial and temporal variability has permitted to discriminate three temporal homogeneous zones, both for electrical resistivity and the water content, that were mainly related to the soil map. The use of electrical measurements enables to directly describe the spatial and temporal evolution of soil water content at the field scale, and to describe some hydric processes, like lateral flows or upward capillary flows that would be difficult to derive from soil maps.

absent

National audience

National audience

National audience; At the field scale the spatial variability of the soil hydric behaviour could be described with a high resolution by data fusion between the electrical resistivity and the soil water content measurements. However, whereas many authors underline significant correlations between these two variables, the electrical measurements are also influenced by other soil variables (clay content, temperature, salinity…) through complex interactions. The electrical data interpretation is delicate and depends on soil types. In a calcareous context, we aim at showing the usefulness of the electrical method to discriminate the spatial variability of the soil water content at the field scale. A time- monitoring of the soil water content and the electrical resistivity was realised . The spatial variability is analysed and the soil hydric units are defined. They are finally compared to the soil units.

National audience

International audience

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Estimation des paramètres sols pour STICS à partir d'une base de données spatialisées sur les sols à petite échelle.. Séminaire STICS

International audience; The present study re-examines the influence of ecological conditions on the health of silver fir (Abies alba) measured in 1989, during the so-called forest decline crisis, in the sandstone portion of the Vosges mountains, on the basis of an assessment of almost 3000 forest management units (10–20 ha each). Relationships between defoliation and needle yellowing (related to Mg deficiency) and environmental factors were analysed with contingency tables and modelled using discriminant functions. The results confirmed the predominant influence of altitude and stand age; these two factors explain 70% of the spatial variability of defoliation and 64% of that of yellowing. In addition, a database composed of 178 soil analytical profiles was analysed in relation to the geographic database. The commonly used variable “altitude” appeared to combine the influence of several related variables which are crucial for the biological functioning of the tree: especially the plant available water holding capacity and chemical characteristics were negatively correlated with elevation in the study area. This ecological feature is likely to be common to a number of mid-elevation mountain range in Europe and was often neglected in the earlier studies on forest decline; Ce travail réexamine l’influence des conditions écologiques sur le dépérissement du sapin, mesuré lors de la crise du dépérissement forestier dans les Vosges, sur la base d’une notation exhaustive de 3 000 parcelles forestières (10–20 ha) gérées par l’Office National des Forêts dans les Vosges gréseuses. Les relations entre défoliation et jaunissement des aiguilles (généralement dû à une carence en Mg) et les conditions environnementales moyennes de chaque parcelle ont été étudiées par des tableaux de contingence, et modélisées en utilisant une analyse discriminante. L’altitude et l’âge des peuplements expliquent respectivement 70 % de la défoliation et 64 % du jaunissement. Le paramètre « altitude » combine de nombreux facteurs influençant le fonctionnement physiologique de l’arbre. En utilisant une base de données de 178 profils pédologiques, nous montrons que l’altitude est négativement corrélée à la réserve utile des sols et au taux de saturation, indépendamment du type de grès. Ce type de distribution est probablement assez banale dans un certain nombre de moyennes montagnes européennes, et forme un biais souvent négligé dans les études de dépérissement

De geschiktheid van het fysisch milieu voor mais wordt bestudeerd in combinatie met bodemkundige en klimatologische gegevens aan de hand van een gewassimulatiemodel. Het geheel is gestuurd door een GIS dat objectieve vergelijkingen op Europese schaal mogelijk maakt. SAMENVATTING, A crop simulation model was used to assess the potential of land for maize crop within Europe by combining soil and climate data. The linkage of the model with a GIS allowed a comprehensive comparison between European regions., Les potentialités du milieu physique pour la culture du maïs sont étudiées en combinant des informations pédologiques et climatiques au travers d’un modèle plante. L’ensemble est piloté par un SIG qui permet de réaliser des comparaisons objectives entre les régions d’Europe., King Dominique, Delécolle Richard, Ngongo Luhembwe, Daroussin Joël, Vossen Paul. Potentialités du milieu physique par couplage d’un modèle de plante (maïs) et d’un SIG. In: Mappemonde, 1993/4. Facettes de SIG. pp. 22-23.

La participation des paysans à l'identification des problèmes agronomiques et à la recherche de leurs solutions est le sujet de cette brochure qui rapporte les actes d'un séminaire tenu à Ouagadougou Burkina-Faso) du 20 au 25 Septembre 1983. Afin de mieux exploiter les résultats des recherches, des agronomes, des économistes, des antho-pologues et d'autres personnes intéressées ont discuté du danger de préparer des paquets agronomiques, solides sur le plan technique, mais possédant des vices fondamentaux, les développeurs n'ayant pas pris en compte certains obstacles critiques au niveau des fermes. Ce thème est largement débattu aujourd'hui alors que Ja production agricole stagne dans les pays moins avancés malgré l'injection de milliers de dollars dans 1a recherche et les espoirs mis dans la création de variétés, techniques et équipement améliorés. La différence entre les résultats obtenus dans les stations de recherche et ceux recueillis sur les fermes ont conduit des chercheurs à reconnaître que la ferme même constituait le vrai laboratoire. Le thème principal de cet ouvrage qui se dégage des onze communications présentées et des commentaires qui suivent, est donc de déterminer quand, où, comment et pourquoi les fermiers doivent participer à la recherche et aussi, jusqu'à quel point les chercheurs (et les organismes qu'ils représentent) ont su être à l'écoute des paysans et travailler avec eux.