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National audience

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National audience; Le bilan hydrique des peuplements sera particulièrement impacté par le changement climatique. De nombreux projets du RMT Aforce ont donc envisagé cette question en abordant notamment l'influence de la réduction de la surface foliaire via les éclaircies. Cet article rappelle pourquoi et comment le sylviculteur a intérêt à considérer cette variable d'ajustement.

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One of the challenges in crop modelling is to understand and be able to reproduce heterogeneities in crop development at intra-plot scale in order to better predict the yield. The aim of this work was to suggest a method for spatializing the input data of crop models, in particular the water stock accessible to plants, in order to reproduce the differences in crop development within a subwatershed. This work was carried out in 3 main steps: (1) adaptationof the STICS crop model to the local context, (2) spatialization of the inputs by the spatial correlation method (SCORPAN-like method) and (3) evaluation of the simulated spatialization with STICS model. Prior to spatialization step, it was necessary to identify the determinants of vegetation heterogeneities observed within the experimental subwatershed. A preliminary study led to delimit the situations that could be reproduced by the model and to identify variables that could be spatialized as well as to define an optimal strategy to spatialize the inputs. Based on this, a methodological work was established to evaluate and parameterize the model without spatialization (local approach) in a context of soils with vertisolic properties. Particularity of local soils properties underlined the need to define a new domain of model validity. Moreover, the protocol used to measure water holding capacity, implied a needful and important step that was to determine the propagation of measurement uncertainty in the model. Finally, thanks to statistical spatialization of measurements, STICS model was used on 8 x 8 m meshes to simulate vegetation development on the whole studied subwatershed.; Un défi de la modélisation des cultures est de comprendre et de reproduire les hétérogénéités de développement de la végétation à l'échelle du pédon afin de prédire le rendement. Le but de ce travail est de proposer une méthode de spatialisation des modèles de culture par la spatialisation des données d'entrée, notamment de la réserve utile, pour reproduire les hétérogénéités observées au sein d'un petit sous-bassin versant. Ce travail a été mené en 3 étapes : (1) calage du modèle STICS au contexte local (2) spatialisation des entrées du modèle par une méthode dérivée desapproches SCORPAN et (3) évaluation des simulations spatialisées avec STICS. Préalablement à la spatialisation des données d'entrée du modèle STICS, il était nécessaire d'identifier quels étaient les déterminants des hétérogénéités de végétation observéesau sein du sous-bassin versant expérimental étudié. Pour cela un travail préliminaire a conduit à délimiter les situations pouvant être reproduites par le modèle et les variables pouvant être spatialisées ainsi que de définir une stratégie optimale pour spatialiser les entrées. Sur cette base, une méthodologie de travail a pu être définie pour évaluer et paramétrer le modèle sans spatialisation (approche locale) dans un contexte de sols ayant des propriétés vertiques. Cette particularité des sols locaux nécessite d'établir un nouveau domaine de validité du modèle, compte tenu des hypothèses indispensables (processus considérés comme négligeables) pour simuler dans ce contexte. Par ailleurs, le protocole utilisé pour déterminer la réserve utile a nécessité d'établir la manière dont l'incertitude de la mesure se propageait dans le modèle. Ainsi, grâce à ce travail de spatialisation statistique des mesures, le modèle STICS a pu être utilisé sur des mailles de 8 x 8 m pour simuler le développement de végétation sur tout le sous-bassin versant étudié.

Soil hydraulic characteristics are often required for modeling hydrological processes, crop pro- ductivity, biogeochemical cycles, and movement of pollutants. The objective of this study was producing a digital soil map of available water capacity (AWC) for metropolitan France following GlobalSoilMap (GSM) specifications. The digital soil mapping approach consisted in predicting sand and clay for the six GSM depth intervals and then applying pedotransfer functions (PTF) for estimating AWC (cm3 cm-3) by layer. We used the French SOLHYDRO database to develop continuous PTF for soil moisture at field capacity (pF

Connaître la Réserve en Eau Utile du sol. Session Agricole de la communauté de communes des Terres du Val de Loire

Comment évaluer simplement la Réserve Utile d’un sol ? Confrontation de modèles d’estimation des teneurs en eau des 2 bornes de la RU utilisant des caractéristiques du sol couramment mesurées.. Rencontres du GIS GCHP2E

RUEdesSOLS - Estimation de la RU par mesures directes et inversion de modèles de cultures, à l'échelle de la parcelle agricole et du territoire. Journées ANR - Inspiration - SOLS

La première campagne de mesures (2001 - 2009) du Réseau de Mesures de la Qualité des Sols (RMQS) a permis d’acquérir des références sur des propriétés chimiques des sols sur 2 170 points en France métropolitaine. La deuxième campagne (2016 - 2027) a pour objectif premier la mise en évidence, avec un protocole d’échantillonnage adapté, d’éventuelles évolutions dans les propriétés du sol. Elle constitue également une opportunité pour acquérir des données de référence sur des propriétés physiques des sols, parmi lesquelles le RU (Réservoir Utilisable par les plantes). Le coût de la mesure du RU étant élevé, nous proposons pour l’évaluer une méthodologie qui s’appuie sur la connaissance des caractéristiques des sols à l’échelle de l’horizon. Il s’agit de classer l’ensemble des horizons du RMQS selon une typologie pertinente au regard de l’évaluation du RU, puis de proposer une valeur mesurée du RU pour chaque type d’horizon selon un principe d’appariement. Cette valeur mesurée sera issue soit d’une mesure réalisée en laboratoire sur un échantillon prélevé lors de la deuxième campagne, soit d’une mesure réalisée antérieurement et stockée dans la base de données des propriétés hydriques des sols SOLHYDRO. La méthodologie mise en oeuvre s’organise en 3 étapes : 1 - l’élaboration d’une typologie d’horizons permettant d’identifier des horizons aux propriétés hydriques contrastées ; cette typologie s’appuie sur le nom de l’horizon (69 possibilités), sur la texture dominante de l’horizon (en 3 classes) et sur la teneur en éléments grossiers de l’horizon (en 3 classes). Nous définissons ainsi 335 types d’horizons.[br/] 2 - Le recensement des horizons de chaque type dans le RMQS et dans la base de données SOLHYDRO rassemblant des valeurs de propriétés hydriques des sols. On montre que 48 types d’horizons identifiés dans le RMQS (soit 2 223 horizons) sont présents dans la base SOLHYDRO et ont donc un RU déjà mesuré ; on montre, de façon corollaire, que 287 types d’horizons (soit 2 535 horizons) ont un RU actuellement non mesuré. 3 - La réalisation du plan d’échantillonnage du RMQS permettant i) d’analyser chaque année des évolutions temporelles de propriétés chimiques de sol déjà mesurées lors de la première campagne du RMQS, et ii) de prélever prioritairement ces 287 types d’horizons sur lesquels il convient de réaliser une mesure de RU. La méthodologie mise en oeuvre s’appuie sur la génération de panels annuels et sur la méthode du recuit simulé, et répond à des contraintes scientifiques, financières et logistiques. Au final, elle permet la constitution de deux plans d’échantillonnage emboités : un plan d’échantillonnage général de la deuxième campagne du RMQS, et un plan d’échantillonnage spécifique dédié à l’évaluation du RU sur la grille RMQS., The first campaign of the French Soil Monitoring Network (RMQS for « Réseau de Mesures de la Qualité des Sols »), from 2001 to 2009, has enabled to record soil chemical characteristics over the whole French territory, on a 2170 points network. The main objective of the second campaign (2016-2027) intends to evidence potential time evolutions of soil characteristics, by using an ad-hoc sampling scheme. An alternative objective is to record some physical soil characteristics, including especially the Available Water Content (AWC). The cost of measuring being high, we propose here to develop an alternative methodology based on the knowledge of some soil characteristics at the horizon scale. It consists in classifying all the RMQS horizons according to a specific typology dedicated to evaluate AWC, and then to propose a measured AWC value for each horizon type by using a matching principle. This value will be either measured on an undisturbed soil core of the RMQS network, sampled during the second campaign, or extracted from the SOLHYDRO database, which stores soil hydric properties of French soil horizons. The methodology developed here consists in 3 steps : 1 - to elaborate a typology of soil horizons dedicated to the evaluation of soil hydric properties. It is based on 3 soil characteristics, say i) the name of the horizon (69 classes), ii) the texture of the soil horizon (3 classes), and iii) the rock content of the horizon (3 classes). On the RMQS, this typology enables to describe 335 horizon types. 2 - to inventory all the horizons type both in the RMQS and in the SOLHYDRO databases. 48 horizon types from the RMQS are present in the SOLHYDRO database, with a measured AWC value ; 287 horizon types from the RMQS are not represented in the SOLHYDRO database and need an evaluation of the AWC. 3 - to realise the sampling scheme of RMQS enabling i) to analyse time evolutions of soil chemical properties already measured during the first RMQS campaign, and ii) to priority sample in these 287 horizon types on which AWC has to be measured. [br/] The methodology is based on the optimization, using simulated annealing, of the determination of annual serial panels and, and obeys to scientific, financial and logistic constraints. Finally, it gives a general sampling scheme for the second RMQS campaign, and an associated sampling scheme dedicated to the evaluation of the AWC on the RMQS network.[br/] Key-words : [br/] Soil, sampling strategy, AWC, simulated annealing., Metodologia de elaboracion de un plan de muestreo de la segunda campana de la red de medidas de la calidad de los suelos de francia por integracion multicriterios : Capacidad para detectar una evolución temporal, evaluación del reservorio en agua disponible y limitaciones logísticas[br/] La primera campaña de medidas (2001-2009) de la Red de Medidas de la Calidad de los Suelos (RMQS) permitió adquirir referencias sobre propiedades químicas de los suelos en 2 170 puntos en Francia metropolitana. La segunda campaña (2016 - 2027) tiene como primer objetivo destacar, con un protocolo de muestreo adaptado, eventuales evoluciones de las propiedades del suelo. Constituye igualmente una oportunidad para adquirir datos de referencia sobre propiedades físicas de los suelos, entre las cuales el RU (Reservorio Utilizable para las plantas). Siendo que el costo de la medida del RU es elevado, proponemos para evaluarlo una metodología que se apoya sobre el conocimiento de las características de los suelos a escala del horizonte. Se trata de clasificar el conjunto de los horizontes del RMQS según una tipología pertinente en cuanto a la evaluación del RU, luego proponer un valor medido del RU para cada tipo de horizonte según un principio de contratación. Este valor medido procederá sea de una medición realizada en laboratorio sobre una muestra recogida durante la segunda campaña, sea de una medición realizada anteriormente y almacenada en la base de datos de las propiedades hídricas de los suelos SOLHYDRO. La metodología aplicada se organiza en 3 etapas. 1 - la elaboración de una tipología de horizontes permitiendo identificar horizontes con propiedades hídricas contrastadas ; esta tipología se apoya sobre el nombre del horizonte (69 posibilidades), sobre la textura dominante del horizonte (en 3 clases) y sobre el contenido en elementos gruesos del horizonte (3 clases). Definimos así 335 tipos de horizontes. 2 - el censo de los horizontes de cada tipo en el RMQS y en la base de datos SOLHYDRO que junta valores de propiedades hídricas de suelos. Se muestro que 48 tipos de horizontes identificados en el RMQS (sea 2 223 horizontes) son presentes en la base SOLHYDRO y tienen entonces un RU ya medido ; se muestro, de modo corolario, que 287 tipos de horizontes (sea 2 535 horizontes) tienen un RU actualmente no medido. 3 - la realización del plan de muestreo del RMQS permite i) analizar cada año evoluciones temporales de propiedades químicas de los suelos ya medidas durante la primera campaña del RMQS, y ii) recoger prioramente estos 287 tipos de horizontes en los cuales conviene realizar una medición de RU. La metodología aplicada se apoya sobre la generación de paneles anuales y sobre el método de recocido simulado, y satisface limitaciones científicas, financieras y logísticas. Al final, permite la constitución de dos planes de muestreos encajados : un plan de muestreo general de la segunda campaña del RMQS, y un plan de muestreo específico dedicado a la evaluación del RU en la rejilla RMQS.[br/] Palabras clave : [br/] Suelo, estrategia de muestreo, reservorio utilizable, recocido simulado.

Cartographie haute résolution du Réservoir en eau Utilisable en contexte de sols hétérogènes. 13. Journées d'Etudes des Sols

L’objectif de cette thèse est la mise au point d’une méthodologie d’analyse de l’impact des incertitudes des paramètres sols, lors de leur estimation à partir de la Base de Données Géographique des Sols de France à 1/1 000 000, sur les sorties du modèle de culture Stics. Développée avec la plateforme de modélisation RECORD, la méthodologie a été testée sur une Unité Typologique de Sol (UTS) test, sur 36 scénarios combinant des années climatiques sèches ou humides, trois occupations du sol (sol nu, blé, maïs) et, pour le maïs, deux scénarios d’irrigation. Les facteurs de l’analyse d’incertitude sont les paramètres sols de Stics liés au bilan hydrique ainsi que la teneur en eau initiale. Les variables de sortie analysées sont celles du bilan hydrique et les principales variables agronomiques. Les résultats sur l’UTS test montrent une forte incertitude sur la Réserve Utile (variant de 63 à 248 mm), d’abord expliquée par la variation de l’humidité utile des horizons profonds et ensuite par la profondeur du sol. Les incertitudes observées sur les sorties du modèle varient selon les types d’années climatiques, les occupations du sol et les variables de sortie. L’effet des incertitudes des paramètres sols s’exprime davantage lorsque le climat est sec et avec une culture de printemps. Les plus fortes incertitudes relatives sont observées sur le drainage cumulé, puis sur les biomasses et l’indice de surface foliaire. Enfin, les incertitudes sur les variables de sortie sont majoritairement dues à celles de la teneur en eau initiale (drainage, rapport RSURRU) et à celles de la Réserve Utile (transpiration, biomasses).

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Démarche de cartographie intra parcellaire du réservoir en eau utilisable en contexte de sols hétérogènes à partir de mesures géoélectriques. 10. Colloque GEOFCAN

National audience

La sécheresse s’impose comme l’une de limitations de la production agricole les plus difficiles à combattre. Chez les espèces qui s’y exposent, le recours à l’irrigation reste, quand elle est possible, la méthode la plus efficace. Cependant, un travail constant en amélioration des plantes depuis près d’un siècle a permis des gains non négligeables en jouant sur plusieurs caractères de la plante concourant à l’élaboration du rendement. La recherche progresse sur tous les fronts en coordonnant l’exploitation raisonnée et systématique de l’ensemble des ressources génétiques avec l’analyse toujours plus fine de la physiologie des variations génétiques de la résistance à la sécheresse.

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Rapport de stage d'Ecole d'ingénieur EA EcolDur CT3; Le changement climatique est dorénavant communément accepté par l’ensemble des communautés scientifique et politique. Cette nouvelle situation climatique aura des conséquences sur de nombreux de aspects de notre société. Les effets de ce changement doivent donc être clairement identifiés à l’échelle des territoires pour établir des stratégies d’adaptation. Or, les données à l’échelle régionale ne sont pas toujours disponibles et accessibles aux décideurs publics pour mettre en place ces stratégies. Le projet HYCARRE a pour objectif de développer d’une part ces données manquantes à l’échelle de la Bourgogne et d’autre part d’étudier les relations et les synergies mises en place entre les décideurs du territoire. Parmi les données à élaborer, celles portant sur l’impact du changement climatique sur la ressource en eau de bassins versants font l’objet d’une étude particulière dans le projet HYCCARE. Des précédents travaux ont permis de sélectionner 13 bassins versants à étudier et de choisir ArcSWAT comme modèle de simulation. L’objectif de ce mémoire est donc de faire fonctionner le modèle ArcSWAT sur un bassin versant pilote parmi les 13, celui de l’Arroux, afin de créer une méthodologie et de mettre en évidence les principales difficultés et les étapes clés dans la configuration du modèle. Pour atteindre ce but, nous serons confrontés à la problématique qui est de savoir comment créer un bassin versant artificiel dont le comportement hydraulique sera aussi proche que possible de celui du bassin versant réel afin de modéliser le remplissage de la Réserve Utile des sols via ArcSWAT dans une situation de changement climatique ? Afin de répondre à cette problématique, nous avons donc analysé les caractéristiques des données à entrer dans le modèle, puis nous avons créé ces données en précisant leur degré de qualité par rapport à la réalité du terrain.

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Peat means an inert material, whereas histosol means a live soil. In each histic horizon the proportion between organic materials and water are different. Structure and texture play an important role in hydraulic conductivity. The moisture regime is revealed by the water content of the surface horizons and the water content of the lower horizon above the summer water table level, compared with pF curve and bioclimatic local conditions. Histosols of high moors are saturated during the whole year. It is not the case of many peatlands in France which are unsaturated on top. Most of them have been man-modified for a long time by harvesting of natural plants, grazing, market-gardening, peat extraction and drainage. It's time to examine histosols and water movement in situ in order to better peatland management., L'histosol est un objet vivant contrairement à la tourbe qui est considérée comme matériau. Chaque histosol se définit par une superposition d'horizons histiques caractérisés par des proportions différentes entre la matière organique et l'eau. Leur structure et leur texture jouent un rôle important dans la conductivité hydraulique. Le régime hydrique d'un histosol est défini par les teneurs en eau des horizons de surface et celles des horizons au-dessus du niveau piézométrique d'étiage, comparé aux humidités caractéristiques obtenues en laboratoire et aux données bioclimatiques locales. Les histosols actifs des tourbières vivantes sont saturés en permanence. Ce n'est pas le cas de beaucoup de marais tourbeux français désaturés en surface. La plupart d'entre eux ont été transformés de longue date par fauchage, pâturage, maraîchage, tourbage et drainage. Il est temps d'examiner en l'état les histosols et leur comportement hydrique in situ afin de mieux gérer en conséquence chaque marais., Laplace-Dolonde Arlette. L'histosol, descripteur privilégié du marais tourbeux (Histosol, as the major descriptor of peatland). In: Bulletin de l'Association de géographes français, 71e année, 1994-3 ( juin). Les marais continentaux de la France des plaines et des moyennes montagnes. Aspects écologiques et sociologiques, gestion et protection, sous la direction de Marcel Bournerias et Bertrand Sajaloli. pp. 294-306.

National audience; The estimation of the hydric properties of heterogeneous soils requires the knowledge of the hydric properties of each phase. Nevertheless, for stony soils, the ability of rock fragments to retain water is often neglected. This study provides a new estimation of the Available Water Content (AWC) in stony soils at a regional scale by taking into account the hydric properties of both the rock fragments and the fine earth. Errors larger than 50% on the AWC estimation were demonstrate when the hydric properties of the rock fragments were taking into account or not. Our results then support the hypothesis that rock fragments can provide significant water to crops.; L'estimation des propriétés hydriques des sols hétérogènes nécessite la connaissance des propriétés hydriques de chaque phase. Néanmoins, pour les sols caillouteux, la capacité de rétention en eau des éléments grossiers est souvent négligée. En utilisant ce dernier paramètre, cette étude propose une meilleure estimation de la réserve utile (RU) des sols caillouteux, cartographiée à une échelle régionale. Ce nouveau calcul a permis de révéler des erreurs de plus de 50% sur l'estimation de la RU lorsque les propriétés hydriques des éléments grossiers n'étaient pas prises en compte. Ainsi, ces résultats renforcent l'hypothèse selon laquelle les éléments grossiers peuvent fournir un apport hydrique significatif aux cultures.

Stony soils are soils containing a proportion of rock fragments larger than 35%. These soils - including intensive agricultural areas - cover about 30% of the surface of Western Europe. Stony soils are not only more stringent for agricultural production because the farming operations are usually more difficult, but also they are often thin; they then significantly contribute to the groundwater recharge, but are they are very sensitive to winter leaching of nitrate and pesticides. Despite their geographical spread and their specific properties, the stony soils have not been largely studied whereas they present specific scientific problems (variability of phase stony, exchanges between the stony phase and the fine fraction of soil). In that context, this thesis aimed at: i) determining the available water content of rock fragments from rock fragments of sedimentary origin; ii) assessing qualitatively and quantitatively the stoniness of stony soils at field scale; and iii) estimating the effective available water content of stony soils and their hydric functioning for large agricultural areas. From laboratory experiments, we demonstrated that rock fragments were saturated for a water potential of -100 hPa and that their water content at field capacity and at permanent wilting point could be easily estimated from their bulk density, which enable to define robust and operational pedotransfer functions for the estimation of the available water content of rock fragments. Thanks to the analysis of the signal noise of the electrical resistivity, measured in situ by geophysical prospectings, it was possible to assess the stoniness of stony soils at the plot scale. Finally, at the regional scale, we demonstrated that the available water content could be underestimated of about 20 % when the volume and/or properties of rock fragments were not taken into account, which induced overestimations of the hydric deficit of about 20 mm as a mean, with high spatial variability. This work will ultimately be used for a better spatial management of agricultural soils, at local and regional scales. Indeed, the new hydric properties will help in improving our knowledge of the environmental spatial soil functioning in order to better estimate some risks (nitrate leaching, greenhouse gas emissions from soils)., Les sols sont définis comme étant caillouteux à partir d’une proportion supérieure à 35 % d’éléments grossiers. Les sols caillouteux - dont certains supportent des zones de grandes cultures - couvrent environ 30% de la superficie de l’Europe occidentale. Outre le fait qu’ils sont plus contraignants pour la production agricole car les opérations culturales y sont plus délicates, les sols caillouteux sont souvent des sols peu épais ; ils contribuent ainsi de façon significative à la recharge des nappes mais sont a priori très sensibles au lessivage hivernal du nitrate et des produits phytosanitaires. Malgré leur grande étendue géographique et leurs propriétés spécifiques, les sols caillouteux ont été peu étudiés. Devant ce déficit de connaissances et devant les problèmes spécifiques posés par les sols caillouteux (variabilité de la phase caillouteuse, échanges entre la phase caillouteuse et la fraction fine des sols), tant en termes de production végétale qu’en termes de protection de l’environnement, ce projet de thèse a eu pour objectifs de : i) déterminer la réserve utile des éléments grossiers de sols caillouteux d’origine sédimentaire ; ii) d’évaluer qualitativement et quantitativement la pierrosité de sols caillouteux à l’échelle parcellaire ; et iii) d’estimer la réserve utile effective de sols caillouteux et leur fonctionnement hydrique sur de grands territoires agricoles. Grâce à des analyses au laboratoire, nous avons montré que les cailloux étaient saturés en eau à -100 hPa et que les teneurs en eau à la capacité au champ et au point de flétrissement pouvaient s’exprimer simplement en fonction de la masse volumique, ce qui a permis de définir des fonctions de pédotransfert robustes et opérationnelles pour le calcul de l’humidité utile des éléments grossiers. Grâce à l’analyse du bruit du signal de la résistivité électrique, mesurée in situ par prospections géophysiques, il a été possible d’évaluer leur pierrosité volumique à l’échelle d’une parcelle. Enfin, à l’échelle régionale, nous avons montré que la non-prise en compte du volume de la phase caillouteuse et/ou de ses propriétés conduisait à des sous-estimations de 20 % de la réserve utile, ce qui avait pour conséquence une surestimation du déficit hydrique de 20 mm par an en moyenne, avec une grande variabilité spatiale. Ces travaux permettront, à terme, une meilleure gestion spatialisée des agrosystèmes, aux échelles locales et régionales. En effet, les nouvelles propriétés hydriques calculées permettront d’améliorer la compréhension du fonctionnement environnemental spatialisé des sols afin de mieux estimer certains risques (lessivage de nitrate, émissions de gaz à effet de serre par les sols, etc.).

The determination and cartography of water stress exerted by the soil and climate on forest stands are high stakes in the context of global change. In situ measurement of soil water conditions is complex and localized. Therefore, forest vegetation could be a good indicator of the spatial and temporal drought's variations. Furthermore, the bio-indication is simple and inexpensive in comparison with the information provided. To validate and assess the estimation of water stress by the bio-indication, the study is based on unique data set collected in the Harth's forest (Alsace, France) and a soil water balance calculations including tree ecophysiological regulations. The results showed correct predictions of water stress to the community scale by the PLS (Partial Last Square) regression (r² = 0,67). The indicator system (Ellenberg and Landolt) or predictions to the species scale are less relevant for the prediction of water stress for the forest stand. To conclude, the bio-indication of water stress is complex and requires testing other methods and a study site with a wider range of drought's levels.; La détermination et la cartographie des niveaux de contrainte hydrique qu'exercent les sols et le climat sur les peuplements forestiers sont des enjeux majeurs dans le contexte de changements globaux. La mesure in situ des conditions hydriques étant complexe et localisée, la végétation forestière pourrait être un bon indicateur de ces variations spatiales et temporelles de la sécheresse. Par ailleurs, la mesure par la bio-indication apparaît simple et peu coûteuse au regard de l'information apportée. Pour valider et apprécier la précision de l'estimation de la contrainte hydrique par la bioindication, l'étude s'appuie sur des données collectées en forêt de la Harth (Haut-Rhin) et des calculs de bilan hydrique intégrant la régulation écophysiologique des arbres. Les résultats obtenus montrent des prédictions correctes de la contrainte hydrique à l'échelle de la communauté par la régression PLS (Partial Last Square) (r² de 0,67). L'utilisation de système indicateur (Ellenberg et Landolt) ou la prédiction à l'échelle de l'espèce sont moins pertinentes pour la prédiction de la contrainte hydrique vis-à-vis du peuplement forestier. Ainsi, la bio-indication de la contrainte hydrique demeure complexe et demande à être approfondie par d'autres méthodes et sur un site d'étude avec une amplitude plus large de niveau de sécheresse.

National audience; L'étude porte sur l'adaptation au changement climatique en Bourgogne. Elle vise à définir la sensibilité de la ressource en eau des territoires Bourguignons à ces évolutions climatiques et à en estimer les incidences par secteurs géographiques et d'activité. Ce projet pluri-disciplaire a été mis en place par Alterre Bourgogne dont la tache a été de fédérer un réseau d'acteurs régionaux aux compétences variées : climatologie, pédologie et hydrologie. La première étape, (Ubertosi et al, GFHN 2009), a consisté à estimer la capacité des sols à stocker de l'eau, c'est-à-dire à calculer la taille de leur réserve utile. Ces calculs ont été réalisés à partir du référentiel pédologique de Bourgogne aux 1/250000ème. La seconde étape, présentée ici, consiste en la réalisation d'un bilan hydrique, spatialisé sur la Bourgogne et modélisé au pas de temps mensuel et à l'échelle spatiale La notion de changement climatique est abordée ici par une comparaison entre deux années climatiques simulées, 1991 et 2003. Ces années ont été retenues car elles sont les plus représentatives du climat des périodes 1987 – 2007 pour la première et 2071 – 2090 pour la seconde. Pour chacune de ces années, un bilan hydrique spatialisé sur la Bourgogne a été modélisé au pas de temps mensuel et à l'échelle spatiale kilométrique. Les résultats obtenus par ce modèle nous permettent de visualiser les variations mensuelles du taux de remplissage des réserves utiles sur toute la région, ainsi que les excédents d'eau. Quelques tendances ressortent de ces résultats, notamment une baisse de la teneur en eau des sols plus rapide au printemps ainsi qu'une diminution des excédents d'eau Mots clés : Bilan hydrique, changement climatique, modélisation, réserve utile Abstract : A MODIFIER ET compléter SENSITIVITY OF SOIL WATER RESSOURCES IN BURGUNDY FOR A CLIMATIC YEAR (2003) illustrating climate change In the context of a study on climate change adaptation, set up by Alterre Bourgogne, this project is about the visualisation of soil water ressources sensitivity in Burgundy. The climate change aspect we developped here consist on a comparison of two different simulated climate years : 1991 and 2003. For each of these years a modelling has been done based on a spatialised soil water balance. We used a monthly time scale and a kilometric spatial resolution. Thanks to our model we obtained results which allow us to visualise monthly variations of the amount of water in water storage capacity for the whole territory and water excess. Our results show some differences between the years 1991 and 2003 such as a faster decline of the amount of water in water storage capacity in spring 2003 and a fall in water excess.

Diffusion du document : INRA, Centre d'Orléans Diplôme : Master Recherche; Les sols caillouteux couvrent environ 30 % de la surface des sols d’Europe de l’ouest, et jusqu’à 60 % dans les zones méditerranéennes. Ils sont constitués de fragments dont le diamètre est supérieur à 2 mm : les éléments grossiers. Ces éléments peuvent modifier les propriétés physiques, chimiques et agronomiques des sols. En particulier, la phase caillouteuse peut participer à l’alimentation hydrique des cultures et modifier la capacité de stockage d’eau du sol. Cela suppose l’existence de transferts hydriques entre les éléments grossiers et la terre fine. Afin de mieux comprendre les échanges entre la terre fine et les éléments grossiers, la structure et les propriétés hydriques des éléments grossiers de plusieurs types de sols caillouteux ont été étudiés. Nous avons montré d’une part que les éléments grossiers ne stockent pas d’eau au dessus de la capacité au champ ; et d’autre part que l’humidité utile (HU) de la phase caillouteuse peut être exprimée par une fonction de pédotransfert très simple : HU = 1/2 thêtacc, où thêtacc représente la teneur en eau de la phase caillouteuse à la capacité au champ. Les échanges hydriques étudiés entre la terre fine et les éléments grossiers, se caractérisent par des variations de teneur en eau sous forme de cycles. Ces cycles montrent une baisse de teneur en eau des éléments grossiers liée à une augmentation de teneur en eau de la terre fine. Les échanges hydriques entre la terre fine et les éléments grossiers s’avèrent très importants aux premiers jours de l’expérimentation, puis moins significatifs les jours suivants. Ainsi, ce travail nous a permis d’une part de mieux caractériser les éléments grossiers et d’autre part d’étudier les échanges hydriques entre la terre fine et les éléments grossiers.

National audience; The soils determine the pollutants transfers. The integration of the soil data is necessary to asses risks of pollution. However the soil maps are rarely available over large areas which constitutes a major limit to their use. We present a mapping method of soils properties from predictive factors easily available and field data. The studied properties are: clay and loam content, soil depth, AWC and hydraulic conductivity. The proposed method reduces the time and the costs of survey by using the topographic and geological data within a GIS. The method is applied on two watersheds in the west of France. A variance analysis shows the relevance of the soil landscape relations. The resulting soil properties estimates are use as inputs of the agro-hydrologic model SWAT. It allows to satisfactorily simulate the phenomena of nitrate emission and transfer from the the cultivated zones to the stream.; Les sols ont un rôle déterminant dans les flux de polluants. Leur prise en compte s'avère indispensable pour l'évaluation des risques de pollution, mais les cartes de sols manquent à des échelles adaptées et sur des surfaces étendues, ce qui constitue un frein majeur à cette intégration. Nous présentons une méthode de cartographie des propriétés des sols à partir de variables prédictives facilement accessibles et d'observations de terrain. Les propriétés étudiées sont : la teneur en argile et en limons, la profondeur du sol, la réserve utile et la perméabilité moyenne du profil. En mobilisant les données topographiques et géologiques, cette approche permet de réduire les temps d'acquisition en appuyant la spatialisation des propriétés du sol sur ces variables. La méthode est appliquée à deux bassins versants de l'ouest de la France. Une analyse de la variance démontre la pertinence des classes réalisées. La cartographie des propriétés des sols obtenue est ensuite introduite dans le modèle agro-hydrologique SWAT. La comparaison des résultats des simulations entre l'emploi de la méthode proposée et l'emploi d'une carte des sols montre que la première permet de simuler correctement les phénomènes d'émission et de transfert des nitrates des zones cultivées vers les cours d'eau. Enfin, sur la zone d'étude, le modèle est peu sensible à la densité de points de sondage utilisés pour le calage de la méthode de cartographie.

National audience; Identification of vulnerability to non-point source pollution involves to take into account the soil water retention properties. But, these properties are rarely mapped on sufficient areas to be used in tools of pollution risk management.We propose a method to estimate soil water retention using geological and topographical data available for the 1:50,000 scale, boreholes data and analysis with a Geographical Information System. The method is applied on an area of 382 km² in the North-West of France, the Moine watershed. The observed properties (Available Water Capacity, soil depth and waterlogging depth) showed a spatial organization with slope and lithology. A variance analysis based on data from 1 753 boreholes enables quantifying the relation between these soil properties and slope and lithology. These relations were used to spatialize the soil properties aiming at define important inputs for nonpoint source pollution modelling.; L'identification des caractéristiques hydriques des sols est nécessaire à l'évaluation des risques de pollution diffuse. Or, ces propriétés des sols sont rarement cartographiées sur des étendues suffisantes pour pouvoir être intégrées dans les outils de diagnostic.Nous proposons une méthode d'estimation des propriétés hydriques des sols s'appuyant sur des données géologiques et topographique, aisément accessibles au 1/50 000, sur des sondages à la tarière et sur un traitement au moyen d'un Système d'Information Géographique. La méthode est appliquée à un territoire de 382 km² du Maine-et-Loire, le bassin versant de la Moine. Les propriétés estimées par des fonctions de pédotransfert (Réserve Utile, profondeur du sol et épaisseur de l'hydromorphie) suivent une loi d'organisation spatiale assez manifeste selon la pente et la lithologie du matériau, comme le confirme une analyse de la variance. L'identification de ces liens sur 753 sondages à la tarière nous conduit à construire des cartes de propriétés des sols. Ces cartes permettent de déterminer des entrées essentielles pour la modélisation de la pollution diffuse.

L'objectif de cette étude était de quantifier les niveaux de contraintes hydriques subies par 41 peuplements du réseau RENECOFOR (15 hêtraies, 15 chênaies. 6 pessières et 5 sapinières) et d'évaluer leur rôle dans les variations inter-annuelles de croissance radiale des 1219 arbres correspondants. Les contraintes hydriques liées aux différents contextes pédo-climatiques des sites étudiés ont été quantifiées par modélisation mécaniste de bilan hydrique journalier (Granier et al. 1999) paramétré pour chaque placette (réserve utile, RU; indice foliaire, LAI). Un indice de stress caractérisant la durée et l'intensité du déficit hydrique, défini par rapport au seuil de régulation de la transpiration de O,4xRU, a été calculé pour chaque année et chaque peuplement (Bréda 1999). Les données journalières de 68 stations météorologiques du réseau Météo-France ont été utilisées comme variables climatiques d'entrée du modèle. Ces données ont permis de caractériser les conditions climatiques locales moyennes de croissance des arbres et de quantifier les niveaux annuels et mensuels de déficit hydrique. L'analyse des données climatiques a révélé une nette augmentation des températures depuis 40 à 50 ans variant de 1 à 2°C selon la station, le paramètre (Tmin, Tmax, Tmoy) et la période considérés. Les précipitations et la durée d'insolation ont moins variée et aucune tendance générale n'a été observée. II n'est pas apparu de liaisons directes simples entre le réchauffement et les variations de la durée d'insolation et le régime pluviométrique. Pour 7 des 41 peuplements, ces variations climatiques ont aggravé les niveaux de stress depuis 10 à 15 ans. La variabilité de la réserve utile, de l'indice foliaire et de la pluviométrie entre placettes interagissent de manière complexe sur le bilan hydrique des sols, mais expliquent en grande partie les différences de comportements observés entre sites. Pour les résineux bénéficiant de fortes pluies annuelles (> 1000 mm) et bien réparties pendant la saison, les contraintes en eau sont en général assez faibles et ne jouent pas un rôle déterminant dans les variations inter-annuelles de croissance des arbres. Pour ces peuplements, ce sont les températures d'hiver et de printemps qui semblent moduler une grande part des variations inter-annuelles. Pour la majorité des peuplements de feuillus, bénéficiant de régimes pluviométriques « moins favorables », le calcul du bilan hydrique s'est révélé être un outil performant pour détecter les contraintes hydriques affectant les peuplements et pour expliquer les variations de croissance radiale des arbres. Les analyses ont ainsi confirmé le rôle capital de l'alimentation hydrique du hêtre et du chêne dans la régulation de leur croissance. Cependant, le déficit de réserve est apparu plus déterminant pour le hêtre que pour le chêne (sensibilité moyennes des séries chronologiques plus fortes dans les hêtraies) aussi bien au niveau du nombre plus élevé de peuplements pour lesquels le déficit était une variable significativement corrélée à la croissance qu'au niveau du pourcentage de variance expliquée: 13 peuplements sur 15 avec des taux de variance expliquée de 12 à 43% pour le hêtre (moy=25%) et 10 peuplements sur 15 avec des taux de 8 à 32% pour le chêne (moy=19%). L'indice de déficit de réserve annuel (cumul de mai à octobre) est intervenu dans 7 cas. Pour 16 peuplements, c'est le déficit d'un mois où d'une combinaison de mois particuliers qui a expliqué le mieux les fluctuations de croissance. Pour ces sites, les périodes clés sont en relation étroite avec la capacité du sol à stocker l'eau. Pour les faibles réserves « 100 mm), ce sont les déficits du début de saison juin-juillet) qui interviennent sur la croissance annuelle alors qu'une réserve utile plus forte (> 150 mm) tamponne et/ou diffère l'arrivée du stress (relation entre croissance et déficit de août-septembre). Enfin, le calcul du bilan hydrique journalier s'est montré beaucoup plus puissant que les pluviométries mensuelles pour expliquer les variations de croissance radiale des peuplements.

National audience; The first campaign of the French Soil Monitoring Network (RMQS for « Réseau de Mesures de la Qualité des Sols »), from 2001 to 2009, has enabled to record soil chemical characteristics over the whole French territory, on a 2170 points network. The main objective of the second campaign (2016-2027) intends to evidence potential time evolutions of soil characteristics, by using an ad-hoc sampling scheme. An alternative objective is to record some physical soil characteristics, including especially the Available Water Content (AWC). The cost of measuring being high, we propose here to develop an alternative methodology based on the knowledge of some soil characteristics at the horizon scale. It consists in classifying all the RMQS horizons according to a specific typology dedicated to evaluate AWC, and then to propose a measured AWC value for each horizon type by using a matching principle. This value will be either measured on an undisturbed soil core of the RMQS network, sampled during the second campaign, or extracted from the SOLHYDRO database, which stores soil hydric properties of French soil horizons. The methodology developed here consists in 3 steps : 1 - to elaborate a typology of soil horizons dedicated to the evaluation of soil hydric properties. It is based on 3 soil characteristics, say i) the name of the horizon (69 classes), ii) the texture of the soil horizon (3 classes), and iii) the rock content of the horizon (3 classes). On the RMQS, this typology enables to describe 335 horizon types. 2 - to inventory all the horizons type both in the RMQS and in the SOLHYDRO databases. 48 horizon types from the RMQS are present in the SOLHYDRO database, with a measured AWC value ; 287 horizon types from the RMQS are not represented in the SOLHYDRO database and need an evaluation of the AWC. 3 - to realise the sampling scheme of RMQS enabling i) to analyse time evolutions of soil chemical properties already measured during the first RMQS campaign, and ii) to priority sample in these 287 horizon types on which AWC has to be measured. The methodology is based on the optimization, using simulated annealing, of the determination of annual serial panels and, and obeys to scientific, financial and logistic constraints. Finally, it gives a general sampling scheme for the second RMQS campaign, and an associated sampling scheme dedicated to the evaluation of the AWC on the RMQS network. Key-words : Soil, sampling strategy, AWC, simulated annealing.; Metodologia de elaboracion de un plan de muestreo de la segunda campana de la red de medidas de la calidad de los suelos de francia por integracion multicriterios : Capacidad para detectar una evolución temporal, evaluación del reservorio en agua disponible y limitaciones logísticas La primera campaña de medidas (2001-2009) de la Red de Medidas de la Calidad de los Suelos (RMQS) permitió adquirir referencias sobre propiedades químicas de los suelos en 2 170 puntos en Francia metropolitana. La segunda campaña (2016 - 2027) tiene como primer objetivo destacar, con un protocolo de muestreo adaptado, eventuales evoluciones de las propiedades del suelo. Constituye igualmente una oportunidad para adquirir datos de referencia sobre propiedades físicas de los suelos, entre las cuales el RU (Reservorio Utilizable para las plantas). Siendo que el costo de la medida del RU es elevado, proponemos para evaluarlo una metodología que se apoya sobre el conocimiento de las características de los suelos a escala del horizonte. Se trata de clasificar el conjunto de los horizontes del RMQS según una tipología pertinente en cuanto a la evaluación del RU, luego proponer un valor medido del RU para cada tipo de horizonte según un principio de contratación. Este valor medido procederá sea de una medición realizada en laboratorio sobre una muestra recogida durante la segunda campaña, sea de una medición realizada anteriormente y almacenada en la base de datos de las propiedades hídricas de los suelos SOLHYDRO. La metodología aplicada se organiza en 3 etapas. 1 - la elaboración de una tipología de horizontes permitiendo identificar horizontes con propiedades hídricas contrastadas ; esta tipología se apoya sobre el nombre del horizonte (69 posibilidades), sobre la textura dominante del horizonte (en 3 clases) y sobre el contenido en elementos gruesos del horizonte (3 clases). Definimos así 335 tipos de horizontes. 2 - el censo de los horizontes de cada tipo en el RMQS y en la base de datos SOLHYDRO que junta valores de propiedades hídricas de suelos. Se muestro que 48 tipos de horizontes identificados en el RMQS (sea 2 223 horizontes) son presentes en la base SOLHYDRO y tienen entonces un RU ya medido ; se muestro, de modo corolario, que 287 tipos de horizontes (sea 2 535 horizontes) tienen un RU actualmente no medido. 3 - la realización del plan de muestreo del RMQS permite i) analizar cada año evoluciones temporales de propiedades químicas de los suelos ya medidas durante la primera campaña del RMQS, y ii) recoger prioramente estos 287 tipos de horizontes en los cuales conviene realizar una medición de RU. La metodología aplicada se apoya sobre la generación de paneles anuales y sobre el método de recocido simulado, y satisface limitaciones científicas, financieras y logísticas. Al final, permite la constitución de dos planes de muestreos encajados : un plan de muestreo general de la segunda campaña del RMQS, y un plan de muestreo específico dedicado a la evaluación del RU en la rejilla RMQS. Palabras clave : Suelo, estrategia de muestreo, reservorio utilizable, recocido simulado.; La première campagne de mesures (2001 - 2009) du Réseau de Mesures de la Qualité des Sols (RMQS) a permis d’acquérir des références sur des propriétés chimiques des sols sur 2 170 points en France métropolitaine. La deuxième campagne (2016 - 2027) a pour objectif premier la mise en évidence, avec un protocole d’échantillonnage adapté, d’éventuelles évolutions dans les propriétés du sol. Elle constitue également une opportunité pour acquérir des données de référence sur des propriétés physiques des sols, parmi lesquelles le RU (Réservoir Utilisable par les plantes). Le coût de la mesure du RU étant élevé, nous proposons pour l’évaluer une méthodologie qui s’appuie sur la connaissance des caractéristiques des sols à l’échelle de l’horizon. Il s’agit de classer l’ensemble des horizons du RMQS selon une typologie pertinente au regard de l’évaluation du RU, puis de proposer une valeur mesurée du RU pour chaque type d’horizon selon un principe d’appariement. Cette valeur mesurée sera issue soit d’une mesure réalisée en laboratoire sur un échantillon prélevé lors de la deuxième campagne, soit d’une mesure réalisée antérieurement et stockée dans la base de données des propriétés hydriques des sols SOLHYDRO. La méthodologie mise en oeuvre s’organise en 3 étapes : 1 - l’élaboration d’une typologie d’horizons permettant d’identifier des horizons aux propriétés hydriques contrastées ; cette typologie s’appuie sur le nom de l’horizon (69 possibilités), sur la texture dominante de l’horizon (en 3 classes) et sur la teneur en éléments grossiers de l’horizon (en 3 classes). Nous définissons ainsi 335 types d’horizons. 2 - Le recensement des horizons de chaque type dans le RMQS et dans la base de données SOLHYDRO rassemblant des valeurs de propriétés hydriques des sols. On montre que 48 types d’horizons identifiés dans le RMQS (soit 2 223 horizons) sont présents dans la base SOLHYDRO et ont donc un RU déjà mesuré ; on montre, de façon corollaire, que 287 types d’horizons (soit 2 535 horizons) ont un RU actuellement non mesuré. 3 - La réalisation du plan d’échantillonnage du RMQS permettant i) d’analyser chaque année des évolutions temporelles de propriétés chimiques de sol déjà mesurées lors de la première campagne du RMQS, et ii) de prélever prioritairement ces 287 types d’horizons sur lesquels il convient de réaliser une mesure de RU. La méthodologie mise en oeuvre s’appuie sur la génération de panels annuels et sur la méthode du recuit simulé, et répond à des contraintes scientifiques, financières et logistiques. Au final, elle permet la constitution de deux plans d’échantillonnage emboités : un plan d’échantillonnage général de la deuxième campagne du RMQS, et un plan d’échantillonnage spécifique dédié à l’évaluation du RU sur la grille RMQS.

L'estimation des propriétés hydriques des sols hétérogènes nécessite la connaissance des propriétés hydriques de chaque phase. Néanmoins, pour les sols caillouteux, la capacité de rétention en eau des éléments grossiers est souvent négligée. En utilisant ce dernier paramètre, cette étude propose une meilleure estimation de la réserve utile (RU) des sols caillouteux, cartographiée à une échelle régionale. Ce nouveau calcul a permis de révéler des erreurs de plus de 50% sur l'estimation de la RU lorsque les propriétés hydriques des éléments grossiers n'étaient pas prises en compte. Ainsi, ces résultats renforcent l'hypothèse selon laquelle les éléments grossiers peuvent fournir un apport hydrique significatif aux cultures., The estimation of the hydric properties of heterogeneous soils requires the knowledge of the hydric properties of each phase. Nevertheless, for stony soils, the ability of rock fragments to retain water is often neglected. This study provides a new estimation of the Available Water Content (AWC) in stony soils at a regional scale by taking into account the hydric properties of both the rock fragments and the fine earth. Errors larger than 50% on the AWC estimation were demonstrate when the hydric properties of the rock fragments were taking into account or not. Our results then support the hypothesis that rock fragments can provide significant water to crops.

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