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National audience; The spatial and temporal variability of soil water content on a 10 ha field has been evaluated from 9 campaigns of gravimetric soil water content measurements. A soil water content map at each date has been estimated by ordinary kriging, as well as a map of the temporal mean. Wetter and drying zones were identified on each map, and confirmed by the map of the spatial and temporal variability calculated from the Vachaud et al. (1985) index. A Factorial Kriging analysis demonstrated that this variability strongly depended on: i) the soil texture estimated from electrical resistivity measurements, and ii) the slope, altitude and fluxes directions derived from the Digital Elevation Model. This work then proposes new ways to improve irrigation at field scale.; La variation spatio-temporelle de la teneur en eau des sols d’une parcelle de 10 ha a été évaluée grâce à 9 campagnes de mesures de la teneur en eau pondérale. Une carte des teneurs en eau des sols à chaque date ainsi qu'une carte moyenne de la variabilité temporelle ont été réalisées par krigeage ordinaire. Des zones toujours plus sèches et des zones toujours plus humides ont été identifiées. La stabilité de ces zones dans le temps a été confirmée par la carte de la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau estimée par l'indicateur de Vachaud et al. (1985). L'analyse des ces résultats par une Analyse Factorielle Krigeante a montré que cette variabilité était expliquée par i) la texture du sol approchée par la résistivité électrique des sols et ii) les attributs morphométriques du terrain tels que l’altitude, la pente et la direction des flux. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour améliorer la gestion de l'irrigation sur les parcelles agricoles.

National audience; Analysing the properties and functional characteristics of heterogeneous soils containing several phases requires a correct estimation of the volume proportion of each phase. In the case of stony soils, the volume percentage of rock fragments content remains difficult to estimate in situ. This paper presents a method that uses field spatial electrical resistivity measurements to determine the volume proportion of rock fragments. Based on the hypothesis that the electrical resistivity signal noise increases as the proportion of rock fragments increases, a model was developed that uses the standard deviation of the apparent electrical resistivity measurements over a small area as an indicator of rock fragments content. The model was tested on two study areas of several hectares containing soil units with varying quantities of rock fragments. The estimation of the rock fragments content was accurate, and the errors estimations were 4 and 10%.; L’analyse des propriétés et du fonctionnement des sols hétérogènes requiert une estimation correcte de la proportion de chacune des phases constituantes. Dans le cas des sols caillouteux, il est difficile d’estimer in situ la proportion de la phase caillouteuse par rapport à celle de la terre fine. Cette étude présente une méthode permettant de déterminer la proportion d’éléments grossiers dans un sol à partir de la mesure de résistivité électrique à l’échelle de la parcelle. S’appuyant sur l’hypothèse que la présence de cailloux dans le sol est à l’origine d’une augmentation du bruit du signal de la mesure de résistivité électrique, un modèle a été développé entre l’écart-type de résistivité électrique apparente et la teneur en éléments grossiers du sol. La méthodologie a été appliquée sur deux parcelles de quelques hectares présentant des disparités dans les proportions de teneurs en éléments grossiers. Les erreurs d’estimations sur ces deux études sont de 4 et 10 %.

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.

Bulletin du GFHN; In the French Beauce region, where the agriculture is very intensive, the groundwater has been degraded for several years by nitrate and pesticides. The work presented here aims at estimating the quantity of water that reaches the basis of the soil profile on a heterogeneous field of about 20 ha. The method was the following: i) we first realised a very precise soil map, with the help of electrical resistivity, ii) the hydric properties of the soil horizons were measured, iii) the quantity of water at the basis of the soil profile was estimated by modelling. The results showed that the heterogeneity of the field induced a difference of 30% between the most conductive soils and the less conductive ones. These results evidenced the necessity of a precise knowledge of soils properties to estimate the risk of degradation of groundwater.; En Beauce, zone de cultures intensives, on observe depuis de nombreuses années une dégradation de la qualité des eaux souterraines par l’accroissement des teneurs en nitrate et en produits phytosanitaires. Dans le cadre de la directive européenne 2000/60/CE, il convient de disposer d’outils permettant une évaluation spatialisée du risque de transfert de ces produits vers la nappe, y compris à l’échelle parcellaire. Les travaux présentés ici concernent l’estimation quantitative de la lame d’eau drainée à la base du sol sur une parcelle hétérogène. La démarche, classique, a consisté à réaliser une carte des sols précises, mesurer les propriétés hydrodynamiques des horizons de sol représentatifs de la parcelle, et estimer, par modélisation, la lame d’eau drainée au cours d’une année hydrologique. L’originalité du travail réside dans l’utilisation de la résistivité électrique, une technologie non destructive pour caractériser, à deux échelles, l’hétérogénéité du milieu. Les travaux s’appuient sur une parcelle d’une vingtaine d’hectares située à Ouarville, en Beauce Chartraine. Malgré sa faible surface, la parcelle analysée est très hétérogène, les sols s’étant développés dans un limon déposé soit directement sur le calcaire, soit sur une couverture d’argile à meulière. La carte des sols a été réalisée sur la base d’une prospection géophysique par MUCEP (dispositif tracté de mesure de la résistivité électrique à trois profondeurs), d’un modèle numérique d’altitude réalisé par GPS, et de l’analyse de 180 sondages pédologiques. Des échantillons de sol non perturbés ont été prélevés dans les horizons de cinq fosses pédologiques et l’on a déterminé leurs propriétés hydrodynamiques au laboratoire par la méthode d’évaporation de Wind. Chaque unité de la carte des sols a été représentée par un profil pédologique synthétique. Le drainage annuel à la base de chaque unité a été simulé grâce au modèle Hydrus 1D sur la base d’un scénario climatique réel (pluie et évapotranspiration issues de la station de Bricy, en Beauce). Nous avons ensuite analysé la variabilité locale de la quantité d’eau drainée, à l’intérieur d’une unité de sol. Les sondages à la tarière ayant montré une très grande variabilité à courte distance du substrat, la variabilité locale a été déterminée à partir d’une prospection géophysique par panneau électrique sur une trentaine de mètres, à une résolution de 10 cm. La lame d’eau drainée a ensuite été recalculée ponctuellement. L’expression cartographique de la quantité d’eau qui arrive annuellement à la base du sol présente une très grande hétérogénéité au sein de la parcelle, avec un écart de l’ordre de 30 % sur le drainage entre les zones les moins filtrantes (187 mm dans les néoluvisols sur argile) et les plus filtrantes (246 mm pour les néoluvisols profonds sur limon). Le panneau de résistivité électrique réalisée sur l’une des unités de sol met en évidence que la succession des horizons, de même que leur épaisseur, varie à très courte distance. La quantité d’eau qui arrive à la base du sol, calculée par l’application du modèle HYDRUS 1D à différentes positions le long du transect, varie de 202 à 223 mm/an. Ces points de drainage élevés représentent autant de zones de fuite potentielles vers la nappe et mettent en évidence la nécessité d’une caractérisation très fine du fonctionnement à l’échelle parcellaire pour estimer les risques de dégradation des eaux souterraines.

The modelling at the field scale of soil water behaviour requires characterizing at high resolution the variability of the representative soil state variables. In this context, we propose an empirical approach to determine at high resolution and at the field scale the spatial and temporal variability of soil water content from the spatio-temporal analysis of electrical resistivity measurements. At four dates during the year 2006, monitoring of soil water content and electrical resistivity was performed on 2ha of the studied area. From the map of temporal hydraulic variability improved by the high spatial resolution of geophysical data, homogeneous structures were delineated. These homogeneous zone were related not only to the soil units but also to the topography, i.e. the variability sources of the relevant water flows that could occur in the field., La protection des sols et l’amélioration de la qualité des eaux superficielles et souterraines nécessitent des stratégies efficaces de gestion de ces ressources, non renouvelables et fragiles. Pour apporter des éléments de réponse aux agriculteurs, aux décideurs, une meilleure compréhension des sols et de leur fonctionnement est indispensable. Il s’agit d’un véritable challenge scientifique. Les sols sont en effet des milieux complexes se caractérisant par une variabilité spatiale et temporelle multiéchelle et présentant, de ce fait, des processus -et donc un fonctionnement- variables dans l’espace et le temps. Pour appréhender une telle variabilité, la mise en oeuvre de méthodes de mesure exhaustives et non destructives est indispensable. En ce sens, les méthodes géophysiques électromagnétiques, et plus particulièrement la méthode de résistivité électrique, offrent de réelles possibilités. Exhaustive, non destructive, la mesure de résistivité électrique est particulièrement sensible aux types de sol (texture et structure du milieu), sensibilité rendant difficile l’interprétation du signal géophysique en terme de propriétés pédologiques. Néanmoins, la variabilité temporelle de mesures de résistivité ne peut être attribuée qu’à celle de variables conjoncturelles des sols, telles que, dans l’étude présentée ici, la teneur en eau. Menée à l’échelle de la parcelle agricole, notre étude visait ainsi à décrire avec une haute résolution spatiale et à l’aide de la méthode de résistivité électrique, la variabilité spatio-temporelle de teneurs en eau des sols, mais aussi, la variabilité spatio-temporelle du potentiel hydrique des sols, variables d’état représentatives du fonctionnement hydrodynamique des sols. A quatre dates de l’année 2006, un suivi de teneur en eau et de résistivité électrique est réalisé sur une jachère de 2ha. La résistivité électrique est obtenue par le dispositif MUCEP (MultiContinous Electrical Profiling) permettant un grand nombre de points de mesures couvrant l’ensemble du site d’étude. Ces données de résistivité sont inversées sur une dimension. La teneur en eau est déterminée par méthode gravimétrique sur des échantillons de sols prélevés localement sur le site. Par couplage entre (1) la relation significative obtenue in situ entre la résistivité électrique et la teneur en eau des sols et (2) la courbe de rétention des sols, une relation pétrophysique entre la résistivité électrique et le potentiel hydrique est développée. Au final, à partir de l’information géophysique, les variabilités spatio-temporelles de teneurs en eau et de potentiels hydriques des sols, et plus précisément de la couverture argilo-limoneuse des sols, sont décrites à l’échelle parcellaire. Des zones homogènes de fonctionnement hydrodynamique sont délimitées et les sources de variabilité du fonctionnement des sols sont discutées. Nous montrons que, selon les saisons, c’est soit la topographie soit le type de sol, qui rend le mieux compte du fonctionnement hydrodynamique de la parcelle.

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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; La mise en oeuvre à la parcelle des techniques d'agriculture de précision se base sur une segmentation de l'espace qui repose souvent sur une cartographie des sols. Dans cet article, nous présentons les différentes phases de la cartographie des sols à l'échelle parcellaire en nous appuyant sur deux exemples d'étude en région Laonnoise. Deux cartes réalisées à l'échelle du l/2 500 ont été établies en croisant différentes informations : micro-topographie, photographies aériennes, sondages à la tarière, profils pédologiques. Deux types de variabilité spatiale liés à la géomorphologie et à la géologie des deux parcelles ont été mis en évidence. La méthode de cartographie des sols par un pédologue expert comporte de nombreux avantages, entre autres l'adaptabilité aux objectifs et au milieu. Elle permet également un accès direct aux paramètres du sol nécessaires à l'utilisation de modèles de culture. Elle présente néanmoins deux limites : (1) la nécessité de réaliser de nombreux sondages et (2) la difficulté à cartographier l'incertitude sur les limites et le contenu des unités cartographiques. L'utilisation de données plus exhaustives telles des mesures de télédétection, de cartographie de rendement ou de géophysique doit permettre de diminuer le nombre de sondages et d'améliorer la pertinence de la cartographie. Enfin, compte tenu du coût telles opérations, il semble judicieux de préconiser mise en place de parcelles voire de secteurs de références où la caractérisation de la variabilité spatiale des sols et de leurs propriétés serait réalisée d'une façon approfondie. La caractérisation d'autres parcelles dans le même contexte géographique en serait ainsi considérablement allégée.

National audience; Le travail présenté s'inscrit dans le cadre d'une étude méthodologique de la modulation spatiale de la fertilisation azotée du blé. Il a été mené sur deux parcelles de 10 ha chacune, situées près de Laon, et présentant des caractéristiques pédologiques différentes. Il a consisté à créer, pour chaque parcelle, des classes de pédo-transfert (CPT) permettant d'estimer, à partir de cartes des sols établies à l'échelle du 1/2 500, les paramètres "sol" nécessaires à l'utilisation du modèle de culture Stics. Les paramètres suivants ont été étudiés pour leur grande influence sur les sorties du modèle : profondeur d'apparition d'un obstacle aux racines (obstarac); humidité massiques à la capacité au champ (Hcc) et au point de flétrissement (Hpf), densité apparente (Da), teneur en argile minéralogique (AM), de chaque horizon. Les observations ont été extraites de cartes d'impacts racinaires, effectuées au sein de fosses pédologiques, pour établir les CPT pour obstarac et de mesures, faites sur 82 points de prélèvements de chaque parcelle, pour les autres paramètres. Les résultats ont consisté à établir :(1) des critères qualitatifs pour prédire obstarac, (2) des classes combinant texture et type de matériau pour prédire Hcc, Hpf et DA et (3) une relation continue entre AM et des données analytiques. La qualité des prédictions des paramètres a permis de juger du bien fondé des méthodes utilisées. Les CPT d'obstarac semblent suffisantes, pour renseigner le modèle, dans les cas où les informations sur le sol sont accessibles. La prédiction de Hcc s'effectue quasiment sans biais et avec un RMSE de 0,02 g.g-1. La confrontation des sorties du modèle ainsi renseigné, aux variables d'intérêt mesurées, est satisfaisante. Le croisement des couches d'information sol et CPT a révélé la grande sensibilité du modèle Stics à 1a précision d'obtention de ces informations. Le déterminisme de la variabilité intra-parcellaire du stockage de l'eau et des solutés diffère selon les parcelles, avec : - la profondeur maximale d'enracinement, qui varie de 45 à 160 cm, dans la première parcelle : - la Hcc, qui varie de 6 et 23 % de teneur en eau massique, dans la seconde. La qualité des CPT obtenues pour la prédiction des paramètres du modèle est à mettre en lien avec le nombre de données acquises. Une telle approche, très lourde à mettre en oeuvre, ne peut être conçue que dans le cadre d'étude de parcelles expérimentales ou de secteurs de référence. La stratégie de constitution des CPT est tributaire du niveau de résolution spatiale choisi. Ce choix relève d'un débat pluri-disciplinaire pour permettre une modulation techniquement accessible, écologiquement utile et économiquement rentable.

National audience; On a proposé dans le papier précédent une méthode basée sur un modèle de culture pour faire des préconisations de fertilisation azotée dans le cas du blé d’hiver (et du troisième apport d’azote). On aborde ici la question de la spatialisation de ces préconisations, ou encore d’apports spatialement variables (ce qui correspond à l’acception la plus courante de l’agriculture de précision). Les conditions expérimentales de cette étude sont celles mises en place dans le cadre du projet développé à l’INRA et qui est cité à plusieurs reprises dans cet ouvrage. Dans une première partie on évalue l’intérêt de ces préconisations et apports spatialisés, par référence à une fertilisation homogène dont le réglage prend en compte ou non la connaissance de la variabilité intra parcellaire. Cette étude est conduite par simulation sur plusieurs années, sur les deux parcelles du dispositif, en considérant que la variabilité intra-parcellaire des sols est connue. Il ressort, pour cette configuration de parcelles, que les apport spatialement variables ne donnent pas en moyenne de meilleurs résultats en terme de marge brute et de bilan d’azote ; le gain essentiel est le respect en tout point de la contrainte environnementale. Dans une deuxième partie, on propose une méthode qui permette de réaliser la spatialisation du modèle en l’absence de connaissance précise de la variabilité intra-parcellaire des propriétés des sols : il s’agit d’une méthode bayésienne (GLUE) d’estimation des paramètres et variables d’entrée du modèle par assimilation d’observations sur le LAI et la teneur en azote de la culture dérivées de mesures de télédétection acquises en cours de culture. Cette méthode permet d’obtenir de meilleures prédictions des variables de sortie du modèle (dont le rendement) et potentiellement, de meilleures préconisations de fertilisation azotée, que celles fournies par l’approche de référence, basée sur la connaissance à haute résolution spatiale de la variabilité des sols. Les perspectives d’amélioration de cette méthode sont discutées.

National audience; Le développement des techniques d'agriculture de précision par les agriculteurs nécessite une connaissance détaillée sur les sols et les cultures. Une cartographie à grande échel1e s'impose afin de mieux apprécier la variabilité spatiale des sols et de leurs propriétés intrinsèques à l'échelle intraparcellaire. L'apparition de nouveaux capteurs faisant appel à des méthodes électrique ou électromagnétique et permettant la mesure de la résistivité électrique des sols offre de nouvelles possibilités d'études spatio-temporelles. Les prospections géophysiques assurent une reconnaissance de la variabilité spatiale des sols selon différentes échelles spatiales, et de plus, elles offrent une vision 3D de la couverture pédologique. Des acquisitions multidates permettent une étude dynamique de son fonctionnement hydrique interne. A l'inverse de la télédétection, la géophysique ne peut fournir des informations instantanées sur de grands territoires. Elle apparaît ainsi comme une méthode complémentaire répondant aux besoins de l'agriculture de précision.

33 ref.; National audience

22 ref.

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35 ref. *INRA Unité d'Agronomie 02007 Laon (FRA) Diffusion du document : INRA Unité d'Agronomie 02007 Laon (FRA); National audience

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National audience; Cette communication présente les résultats d'une recherche interdisciplinaire menée sur deux sites : Villamblain dans le Loiret et Bruyères dans l'Aisne. Elle cherche à évaluer l'impact en termes de qualité de l'eau et des coûts économiques de différentes modifications de pratiques culturales visant à réduire la pollution par les nitrates.

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* INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA) Diffusion du document : INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA)

* INRA, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diffusion du document : INRA, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9; National audience

chap. 11

chap. 10

* INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA) Diffusion du document : INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA)

*INRA, Documentation, Centre d'Orléans Diffusion du document : INRA, Documentation, Centre d'Orléans

cartes 60-1:24000000 * INRA, Centre de Recherche d'Avignon, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diffusion du document : INRA, Centre de Recherche d'Avignon, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9; National audience

cartes 52-1:24000000 * INRA, Centre de Recherche d'Avignon, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diffusion du document : INRA, Centre de Recherche d'Avignon, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9; National audience

* INRA, Centre de Recherche d'Avignon, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diffusion du document : INRA, Centre de Recherche d'Avignon, Unité de Bioclimatologie, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9; National audience

* INRA, URD, Domaine Saint-Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diffusion du document : INRA, URD, Domaine Saint-Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9; National audience

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