Discussion

Chapitre VI : Effets des composts sur la stabilité d’un lit de semence___________________________________

175 Tableau VI-8 : Quantités de carbone organique (en mg) dans les eaux de percolation récupérées sous les agrégats initialement humides. Pour chaque date de mesure, les mesures marquées d’une même lettre ne sont pas significativement différentes au seuil de 5%.

0 jours 14 jours 56 jours 164 jours

T _{2,74 1,47 1,77 1,66}

DVBi _{7,47 6,93 8,29 5,11}

OMRi _{8,54 6,02 7,28 6,12}

BIOi _{5,11 3,57 4,36 3,89}

DVBm _{5,26 5,40 6,42 4,56}

OMRm _{3,79 5,95 6,62 5,14}

BIOm _{4,38 3,87 4,55 3,88}

ppds au seuil de 5% _{0,49 0,61 0,46 0,30}

Tableau VI-9 : Quantités de carbone organique (en mg) dans les eaux de percolation récupérées sous les agrégats initialement secs. Pour chaque date de mesure, les mesures marquées d’une même lettre ne sont pas significativement différentes au seuil de 5%.

0 jours 14 jours 56 jours 164 jours

T _{1,95 2,78 3,40 3,72}

DVBi _{5,71 7,97 8,54 6,17}

OMRi _{4,18 8,38 7,15 6,42}

BIOi _{2,70 5,59 6,16 4,95}

DVBm _{3,38 8,01 8,24 7,20}

OMRm _{3,64 7,32 6,42 7,59}

BIOm _{5,59 5,73 5,28 6,10}

ppds au seuil de 5% _{0,89 1,57 1,71 1,74}

176

alors les processus de désagrégation. En particulier l’éclatement intervient au maximum comme explique le schéma de la figure VI-4. Au contraire, lorsque les agrégats sont déjà saturés au préalable, ils ne contiennent plus d’air et il n’y a plus de compression lors de l’imbibition : seule subsiste alors la désagrégation mécanique due à l’énergie cinétique des gouttes de pluie (Boiffin, 1984 ; Le Bissonnais, 1988).

Avec l’intensité de la pluie utilisée (30 mm.h^-1) les gouttes de pluie ne semblent pas affecter la stabilité des agrégats humides. En effet, il nous a été difficile de distinguer des étapes de désagrégation des surfaces des agrégats déjà humides, à cause de l’évolution très lente durant la totalité de la période de la pluie. A la fin de la séquence de pluie, la surface n’a pas une morphologie de croûte. Si on utilise la terminologie de Boiffin (1984), les structures fragmentaires des surfaces des agrégats humides après la séquence correspondraient au faciès F1, c’est-à-dire un faciès où certains fragments sont bien distincts et leur forme est peu modifiée par rapport à l’état initial et d’autres ont plus ou moins désagrégés.

Avec les agrégats humides, l’infiltrabilité reste très importante (90 et 98% de la pluie qui tombe). Bien qu’aucun développement de croûte n’ait été observé à la surface des massifs, le léger déficit du taux d’infiltration pourrait être dû à la formation de ponts entre les agrégats, formés essentiellement de grains de limon comme cela a été observé par Bresson et Cadot (1992) (figure VI-5), et qui empêcheraient une partie de l’eau de passer.

Figure VI-4 : Schéma simplifié de l’action des différents phénomènes de désagrégation au cours d’une séquence de pluie (adapté de Legout, 2005).

Pluie cumulée Intensité du mécanisme

Eclatement Microfissuration

Désagrégation mécanique

Désagrégation et splash Début du ruissellement

Chapitre VI : Effets des composts sur la stabilité d’un lit de semence___________________________________

177 Avec les agrégats initialement secs, l’infiltrabilité du massif diminue rapidement à cause de la dégradation rapide des agrégats de surface. La dégradation rapide de l’état de surface des agrégats initialement secs a été aussi observée par Le Bissonnais (1988) seulement après 1,7 mm de pluie d’intensité 20 mm.h^-1 et aussi par Bresson et Cadot (1992) qui ont observé la dégradation de l’état de surface après 6 mm de pluie d’intensité 30 mm.h^-1. D’après ces auteurs, cette dégradation rapide est due aux phénomènes d’éclatements des agrégats du fait de la compression de l’air piégé. Cette dégradation de la surface a engendré la formation d’une croûte qui est d’après Boiffin (1984) due à la mise en suspension et à la disjonction des particules dans l’excès d’eau en surface du sol. Si on utilise la terminologie de Boiffin (1984), les structures fragmentaires des surfaces des agrégats secs après la séquence de la pluie seraient proches du faciès F2, c’est-à-dire un faciès continu où pratiquement plus aucun fragment n’est distinct.

Figure VI-5 : Formation de croûte de battance sous l’action de la pluie en relation avec l’humidité du sol (adapté de Bresson et Cadot, 1992).

Globalement les trois paramètres utilisés pour comparer les courbes d’infiltration de l’eau à travers les agrégats initialement secs ont donné des informations proches puisque des relations positives hautement significatives existent entre ces paramètres (figure VI-6).

SEQUENCE HUMIDE

Lit de semence initiale Stade 1 : 15 mm de pluie Stade 2 : 140mm de pluie Stade 3 : 130 mm de pluie

SEQUENCE SECHE

Lit de semence initiale croûte structurale

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Taux d'infiltration à la 160^ème minunte (mm.h^-1)

0 5 10 15 20 25 30

Taux moyen d'infiltration (mm.h-1) 0 5 10 15 20 25 30 35

b (%.mm^-1)

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

Taux moyen d'infiltration (mm.h-1) 0 5 10 15 20 25 30

b (%.mm^-1)

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

Taux d'infiltration à la160ème minute (mm.h-1) 0 5 10 15 20 25 30

Figure VI-6 : Relations entre les trois paramètres utilisés pour évaluer l’infiltrabilité à travers les agrégats secs.

Globalement les composts ajoutés n’ont aucun effet sur la capacité d’infiltrabilité de l’eau des massifs d’agrégats initialement humides. Ceci est sans doute dû à la grande stabilité des agrégats humides vis- à-vis de l’action destructive de la pluie. Ainsi, la stabilisation des agrégats induite par les composts et qui a été observée dans le chapitre IV à l’aide du test de désagrégation mécanique ne se manifeste pas sous pluie simulée. Par conséquent aucune relation n’a pu être détectée entre la capacité d’infiltration des agrégats humides et la stabilité des agrégats vis-à-vis du test de désagrégation mécanique (figure VI-7). Le test de désagrégation mécanique serait donc plus destructif que l’action des gouttes de pluie dans les conditions de notre expérimentation, ce qui lui permet de discriminer les traitements.

Avec les agrégats secs, seuls les composts de type OMR et BIO ont amélioré le taux d’infiltration de l’eau au 14^ème jour d’incubation. Pour les autres dates de mesure aucune action significative des composts n’est observée, ce qui en accord avec les résultats de stabilité structurale vis-à-vis du test d’humections rapide (cf § chapitre IV). En effet l’action des gouttes de pluie sur un sol sec se rapproche plus de ce test de désagrégation rapide par éclatement. L’amélioration de la stabilité structurale des agrégats vis-à-vis de ce test était faible ou nulle dans la majorité des traitements avec compost (sauf avec l’OMRi), ce qui explique l’absence d’effet des composts sur la diminution du taux d’infiltrabilité de l’eau par rapport au sol seul et donc sur la formation d’une croûte superficielle. Ceci est bien visible en traçant la relation entre la stabilité structurale vis-à-vis de l’humectation rapide et l’évolution du taux d’infiltration (figure VI-8). Le résultats du test d’humectation lente ne concordent pas non plus avec les résultats du taux moyen d’infiltrabilité issu des agrégats secs puisqu’avec le test d’humectation lente, une action des composts sur la stabilité des agrégats a été observée à toutes les dates de mesure alors que l’action des composts sur le taux d’infiltration n’a été visible qu’au 14^ème jours d’incubation (figure VI-9).

Y=6,82+0,77x

r= 0,872 ; p<0,01 Y=27,19 - 15,78x r= 0,648 ; p<0,01

Y=27,22 - 22,81x r= 0,832 ; p<0,01

Chapitre VI : Effets des composts sur la stabilité d’un lit de semence___________________________________

179

MWD_DM (mm)

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Taux moyen d'infiltration (mm.h-1) 0 5 10 15 20 25 30 35

Figure VI-7 : Relation entre l’infiltration de l’eau à travers les agrégats initialement humides et la stabilité structurale vis-à-vis du test de désagrégation mécanique.

MWD_HR (mm)

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Taux moyen d'infiltration (mm.h-1) 0 5 10 15 20 25 30 35

Figure VI-8 : Relation entre l’infiltration de l’eau à travers les agrégats initialement secs et la stabilité structurale vis-à-vis du test d’humectation rapide.

MWD_HL (mm)

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Taux moyen d'infiltration (mm.h-1) 0 5 10 15 20 25 30 35

Figure VI-9 : Relation entre l’infiltration de l’eau à travers les agrégats initialement secs et la stabilité structurale vis-à-vis du test d’humectation lente.

Y=28,51-0,15x r= 0,04 ; NS

Y=18,89+5,29x r= 0,16 ; NS

Y=18,12+2,59x r= 0,36 ; NS

180

L’action des gouttes de pluie sur la désagrégation des agrégats humides se fait par l’abrasion de la surface des agrégats. Les particules issues de cette abrasion ont des tailles inférieures à 100 µm (Le Bissonnais, 1988). Plus la quantité de fragments terreux issus de cette abrasion est élevée plus alors les agrégats sont fragiles. L’action des composts sur la diminution de cette abrasion n’est observée qu’avec les composts OMRi et BIOi après 14 et 56 jours d’incubation. En effet l’augmentation de la stabilité structurale avec ces deux composts était la plus importante.

Globalement, les quantités d’éléments solides recueillies dans les eaux de percolation sont plus élevées pour les agrégats humides que pour les agrégats secs. L’effet des composts sur la stabilisation des agrégats vue dans le chapitre IV n’a pas été détecté dans ces expérimentations de pluie simulée.

Les éléments solides contenus dans les eaux de percolation des mélanges sol-composts pourraient contenir des particules de composts entraînées avec l’eau, ce qui expliquerait l’enrichissement des eaux de traitements avec le BIO en éléments solides par rapport au témoin au début de l’incubation (J0).

Les particules solides contenues dans les eaux de percolation des agrégats secs sont moins importantes que les particules solides contenues dans les eaux collectées sous les agrégats humides, sans doute à cause de la fermeture rapide de la surface des massifs secs. Les particules solides ne migrent plus vers le bas mais se dispersent par splash.

Globalement les eaux de percolation sont riches (selon le cas : de 80% à 100%) en éléments de petite dimension (<250µm). Ceci est bien évident lorsqu’on calcule les corrélations linéaires entre les quantités de particules solides contenues dans les eaux récoltées et les classes de taille [0.1 à 10µm], [20 à 50µm], [100 à 250µm] et [250 à 1000µm]. Les résultats de ces corrélations sont présentés dans le tableau VI-10.

Tableau VI-10 : Coefficients de corrélation « r » entre différentes classes de particules solides et la quantité de particules.

Taille de particules Quantité de particules solides (g)

[0.1 à 10µm] 0,861***

[20 à 50µm] 0,876***

[100 à 250µm] 0,631***

[250 à 1000µm] 0,035 *** désigne un seuil de significativité de 0,1%

Les quantités de carbone organique sont plus importantes dans les traitements avec composts que dans les traitements sans composts (témoins). Il y a donc un enrichissement des eaux d’infiltration en carbone organique qui provient des composts. Les eaux de percolation des agrégats secs sont

Chapitre VI : Effets des composts sur la stabilité d’un lit de semence___________________________________

181 globalement plus chargées en carbone organique que les eaux issues de la percolation des agrégats humides. Ceci pourrait être dû à l’augmentation de la solubilisation du carbone organique au cours du séchage et/ou particules organiques de compost qui auraient migré dans les percolats. Cependant, une corrélation positive hautement significative (r= 0,60, p<0,001) est observée entre les teneurs en carbone organique des eaux de percolations issues des agrégats initialement humides et secs.

La différence des quantités de carbone organique recueillies dans les différents traitements avec les composts pourrait être liée à des phénomènes de solubilisation du carbone organique plus ou moins importants selon le compost et à des phénomènes d’adsorption qui dépendraient de la nature des fractions organiques contenues dans les composts.

La migration du carbone ne semble pas être liée aux particules solides puisque aucune corrélation n’a été détectée entre les quantités de carbone et les matières en suspension mesurées.