Name: Mesures du potentiel hydrique et de la conductivité du sol basées sur une expérience d’évaporation simple à l’aide d’un analyseur de propriétés hydrauliques (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-08-09T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 21 s
Description: Découvrez une méthode d'évaporation simple pour mesurer le potentiel hydrique et la conductivité du sol. Cette technique génère des données précises sur la rétention d'eau avec un temps utilisateur minimal.

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<meta charset="utf8"></head><body>Protocole de mesure des propriétés hydrauliques du sol par évaporation

<ol><li>Malaya, C., Sreedeep, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+review+on+the+parameters+influencing+soil-water+characteristic+curve%5BTitle%5D)+AND+%22J+Irrig+Drain+Eng%22%5BJournal%5D)">Critical review on the parameters influencing soil-water characteristic curve.</a> J Irrig Drain Eng. 138 (1), 55-62 (2011).</li>
<li>Schelle, H., Heise, L., Jänicke, K., Durner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+retention+characteristics+of+soils+over+the+whole+moisture+range%3A+A+comparison+of+laboratory+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Water retention characteristics of soils over the whole moisture range: A comparison of laboratory methods.</a> Eur J Soil Sci. 64 (6), 814-821 (2013).</li>
<li>Iheshiulo, E. M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crop+rotations+influence+soil+hydraulic+and+physical+quality+under+no-till+on+the+Canadian+prairies%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">Crop rotations influence soil hydraulic and physical quality under no-till on the Canadian prairies.</a> Agric Ecosyst Environ. 361, 108820(2024).</li>
<li>Mozaffari, H., Moosavi, A. A., Sepaskhah, A., Cornelis, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+effects+of+land+use+type+and+management+on+sorptivity%2C+macroscopic+capillary+length+and+water-conducting+porosity+of+calcareous+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Arid+Land+Res+Manag%22%5BJournal%5D)">Long-term effects of land use type and management on sorptivity, macroscopic capillary length and water-conducting porosity of calcareous soils.</a> Arid Land Res Manag. 36 (4), 371-397 (2022).</li>
<li>Rezaei, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+relevantly+characterize+hydraulic+properties+of+saline+and+sodic+soils+for+water+and+solute+transport+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">How to relevantly characterize hydraulic properties of saline and sodic soils for water and solute transport simulations.</a> J Hydrol. 598, 125777(2021).</li>
<li>Kiani, M., Hernandez-Ramirez, G., Quideau, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+variation+of+soil+quality+indicators+as+a+function+of+land+use+and+topography%5BTitle%5D)+AND+%22Can+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Spatial variation of soil quality indicators as a function of land use and topography.</a> Can J Soil Sci. 100 (4), 463-478 (2020).</li>
<li>Ghezzehei, T. A., Sulman, B., Arnold, C. L., Bogie, N. A., Berhe, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+role+of+soil+water+retention+characteristic+on+aerobic+microbial+respiration%5BTitle%5D)+AND+%22BG%22%5BJournal%5D)">On the role of soil water retention characteristic on aerobic microbial respiration.</a> BG. 16 (6), 1187-1209 (2019).</li>
<li>Mapa, R. B., Green, R. E., Santo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+variability+of+soil+hydraulic+properties+with+wetting+and+drying+subsequent+to+tillage%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Temporal variability of soil hydraulic properties with wetting and drying subsequent to tillage.</a> SSSAJ. 50 (5), 1133-1138 (1986).</li>
<li>Parker, N., Patrignani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Revisiting+laboratory+methods+for+measuring+soil+water+retention+curves%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Revisiting laboratory methods for measuring soil water retention curves.</a> SSSAJ. 87 (2), 417-424 (2023).</li>
<li>Solone, R., Bittelli, M., Tomei, F., Morari, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Errors+in+water+retention+curves+determined+with+pressure+plates%3A+Effects+on+the+soil+water+balance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Errors in water retention curves determined with pressure plates: Effects on the soil water balance.</a> J Hydrol. 470, 65-74 (2012).</li>
<li>Cresswell, H. P., Green, T. W., McKenzie, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+adequacy+of+pressure+plate+apparatus+for+determining+soil+water+retention%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">The adequacy of pressure plate apparatus for determining soil water retention.</a> SSSAJ. 72 (1), 41-49 (2008).</li>
<li>Wind, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWind%2C+G+%22Capillary+conductivity+data+estimated+by+a+simple+method%22">Capillary conductivity data estimated by a simple method</a>. , IAHS, Gentbrugge, Netherlands and UNESCO. Paris. (1968).</li>
<li>Schindler, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ein+Schnellverfahren+zur+Messung+der+Wasser-leitf%C3%A4higkeit+im+teilges%C3%A4ttigten+Boden+an+Stechzylinderproben.Arch%5BTitle%5D)+AND+%22Acker-+Pflanzenbau+Bodenkd%22%5BJournal%5D)">Ein Schnellverfahren zur Messung der Wasser-leitfähigkeit im teilgesättigten Boden an Stechzylinderproben.Arch.</a> Acker- Pflanzenbau Bodenkd. 24, 1-7 (1980).</li>
<li>Peters, A., Durner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+Evaporation+Method+for+Determining+Soil+Hydraulic+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Simplified Evaporation Method for Determining Soil Hydraulic Properties.</a> J Hydrol. 356, 147-162 (2008).</li>
<li>METER Operation Manual HYPROP 2, METER Group AG, Munich, Germany. , 
 <a target="_blank" href="http://library.metergroup.com/Manuals/18263_HYPROP_Manual_Web.pdf">http://library.metergroup.com/Manuals/18263_HYPROP_Manual_Web.pdf</a> (2015).</li>
<li>Lipovetsky, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HYPROP+measurements+of+the+unsaturated+hydraulic+properties+of+a+carbonate+rock+sample%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">HYPROP measurements of the unsaturated hydraulic properties of a carbonate rock sample.</a> J Hydrol. 591, (2020).</li>
<li>Daly, E. J., Kim, K., Hernandez-Ramirez, G., Klimchuk, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+response+of+soil+physical+quality+parameters+to+a+perennial+grain+crop%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">The response of soil physical quality parameters to a perennial grain crop.</a> Agric Ecosyst Environ. 343, 108265(2023).</li>
<li>Guenette, K. G., Hernandez-Ramirez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+the+influence+of+controlled+traffic+regimes+on+field+scale+soil+variability+and+geospatial+modelling+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Tracking the influence of controlled traffic regimes on field scale soil variability and geospatial modelling techniques.</a> Geoderma. 328, 66-78 (2018).</li>
<li>Hebb, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+physical+quality+varies+among+contrasting+land+uses+in+Northern+Prairie+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">Soil physical quality varies among contrasting land uses in Northern Prairie regions.</a> Agric Ecosyst Environ. 240, 14-23 (2017).</li>
<li>Shokrana, M. S. B., Ghane, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+soil+water+characteristic+curve+using+HYPROP2%5BTitle%5D)+AND+%22MethodsX%22%5BJournal%5D)">Measurement of soil water characteristic curve using HYPROP2.</a> MethodsX. 7, 100840(2020).</li>
<li>Brooks, R. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrooks%2C+RH+%22Hydraulic+properties+of+porous+media%22">Hydraulic properties of porous media</a>. , Colorado State University. (1965).</li>
<li>Kosugi, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lognormal+distribution+model+for+unsaturated+soil+hydraulic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour+Res%22%5BJournal%5D)">Lognormal distribution model for unsaturated soil hydraulic properties.</a> Water Resour Res. 32 (9), 2697-2703 (1996).</li>
<li>Fredlund, D. G., Xing, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Equations+for+the+soil-water+characteristic+curve%5BTitle%5D)+AND+%22Can+Geotech+J%22%5BJournal%5D)">Equations for the soil-water characteristic curve.</a> Can Geotech J. 31 (4), 521-532 (1994).</li>
<li>van Genuchten, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+closed-form+equation+for+predicting+the+hydraulic+conductivity+of+unsaturated+soils%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils.</a> SSSAJ. 44, 892-898 (1980).</li>
<li>Schindler, U., Durner, W., von Unhold, G., Müller, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation+method+for+measuring+unsaturated+hydraulic+properties+of+soils%3A+Extending+the+measurement+range%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Evaporation method for measuring unsaturated hydraulic properties of soils: Extending the measurement range.</a> SSSAJ. 74 (4), 1071-1083 (2010).</li>
<li>Bagnall, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selecting+soil+hydraulic+properties+as+indicators+of+soil+health%3A+Measurement+response+to+management+and+site+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Selecting soil hydraulic properties as indicators of soil health: Measurement response to management and site characteristics.</a> SSSAJ. 86 (5), 1206-1226 (2022).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Flacons Buchner de 4 L (deux)</td><td>Divers</td><td>n/a</td><td>Récipients pour le dégazage de l’eau</td></tr><tr><td>20 mL Seringue, pointe fine</td><td>BD</td><td>BD-302830</td><td></td></tr><tr><td>Filtre à café</td><td>Divers</td><td>n/a</td><td>Empêche le sol de sortir du noyau pendant le trempage</td></tr><tr><td>HYPROP Kit complet</td><td>Hoskin</td><td>110813/E240-M020210</td><td>tarière à arbre de tensiomètre, tube pour seringue à vide et adaptateur de remplissage, guide de tarière, adaptateur USB HYPROP, unité de capteur HYPROP, arbres de tensiomètre (50 mm et 25 mm), plaque de saturation, adaptateur de remplissage, joint en silicone, jeu de joints toriques, balance LABROS, logiciel, câbles</td></tr><tr><td>Unité de recharge HYPROP</td> Pompe à vide <td>Hoskin</td><td>108899/ E240-M020258</td>, <td>support à vide, support de bécher, adaptateurs de remplissage</td></tr><tr><td>Grands bacs en plastique</td><td>Divers</td><td>n/a</td><td>Maintient les carottes d’eau et de sol pendant la saturation</td></tr><tr><td>METER Porte-martelage</td><td>Hoskin</td><td>100255/E240-100201</td><td></td></tr><tr><td>Maillet en caoutchouc</td><td>Home Depot</td><td>18CT1031</td><td>Outil de prélèvement d’échantillons utilisé avec le support de martelage</td></tr><tr><td>Pelle</td><td>Home Depot</td><td>83200</td><td></td></tr><tr><td>Anneau d’échantillonnage de sol avec 2 capuchons</td><td>Hoskin</td><td>100254/E240-100101</td><td></td></tr><tr><td>Plaque d’agitation/ Barre d’agitation</td><td>Divers</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Truelle</td><td>Home Depot</td><td>91365</td><td></td></tr></tbody></table>

mesures du potentiel hydrique et de la conductivité du sol basées sur une expérience d’évaporation simple à l’aide d’un analyseur de propriétés hydrauliques

Measurements of Soil Water Potential and Conductivity based on a Simple Evaporation Experiment using a Hydraulic Property Analyzer

Après avoir terminé une campagne de mesure appropriée suivant le protocole ci-dessus, il sera possible de visualiser les données de sortie de l’expérience dans le logiciel d’analyse. Les courbes de sortie proviennent de relevés de tensiomètre qui mesurent la tension de l’eau (hPa) dans le temps (t), et la courbe initiale de ces données est générée immédiatement après la fin de la campagne. Des exemples choisis de courbes de tension de deux échantillons de sol peuvent être examinés pour illustrer des résultats optimaux et sous-optimaux (figure 2). Les résultats optimaux doivent avoir une courbe de sortie contenant une cavitation claire et un point d’entrée d’air, afin d’informer au mieux un SWRC. S’il n’y a pas de cavitation claire et de point d’entrée dans l’air, les données peuvent toujours être utilisées, mais le SWRC devient moins précis et plus de post-traitement dans le logiciel est nécessaire.
Le logiciel d’analyse contient plusieurs modèles que les utilisateurs peuvent utiliser pour analyser les mesures de tension 21,22,23,24. Dans la plupart des cas, le modèle van Genutchen/Mualem est un choix efficace pour les données ; Cependant, les utilisateurs ont la possibilité de sélectionner le modèle qui convient le mieux à leurs données15. Le logiciel applique ensuite ce modèle à la courbe de tension, et les courbes modélisées deviennent disponibles dans l’onglet de sortie. La rétention d’eau, θ(h) et la conductivité hydraulique insaturée K(h) ou K(θ) sont toutes générées par le logiciel de modélisation, où θ est la teneur volumétrique en eau, K la conductivité hydraulique et h le potentiel matriciel14. La figure 3 présente un exemple représentatif de la sortie des données SWRC et de conductivité hydraulique. Les données de sortie qui sont ajustées avec le modèle de van Genutchen/Maulem sont visibles à la figure 4.
La courbe de sortie résultante informe les courbes de sortie modélisées qui sont à la base de nombreuses données descriptives et hydrauliques du sol. Principalement, le SWRC est généré à partir des données initiales de cette méthode, mais d’autres paramètres tels que la porosité, la densité apparente, la teneur en eau saturée et la capacité sur le terrain du sol de l’échantillon peuvent être extrapolés à partir de ces données. Les résultats (figure 4) peuvent être comparés pour comprendre les propriétés du sol présentes et les comparer entre les traitements.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig01.jpg"> Figure 1 : Vue d’ensemble du flux de travail. La préparation de l’échantillon de sol et de l’instrument de propriété hydraulique est nécessaire pour exécuter le protocole. Les flèches indiquent la séquence du flux de travail, en commençant par la préparation de l’échantillon et de l’instrument et en terminant par l’analyse des données et le post-traitement de l’échantillon. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig01large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig02.jpg"> Figure 2 : Exemples de courbes de tension optimales et sous-optimales. (A) Courbe optimale : une mesure régulière se produit, la cavitation est atteinte et la tension dans l’arbre du tensiomètre chute brusquement à la pression ambiante. L’entrée dans l’air se produit à ~ 700 hPa pour les deux courbes, et les mesures sont arrêtées peu de temps après. (B) Courbe sous-optimale : des mesures régulières ont lieu et la cavitation est atteinte, mais la tension dans l’arbre du tensiomètre ne chute pas brusquement et il est difficile de discerner où la phase d’entrée d’air a commencé. Cette courbe pourrait toujours informer une courbe de rétention d’eau du sol en utilisant un ajustement manuel lors du post-traitement des données, mais elle est moins précise que (A). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig02large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig03.jpg"> Figure 3 : Courbes de sortie du logiciel. Courbes de rétention d’eau du sol et de conductivité hydraulique telles qu’affichées dans le logiciel avant l’application de tout modèle. (A) la courbe de rétention d’eau du sol et (B,C) les courbes de conductivité hydraulique telles qu’elles apparaissent dans le logiciel d’analyse une fois l’analyse de l’échantillon terminée. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig04.jpg"> Figure 4 : Courbes de sortie avec modèle appliqué. Graphique 4 Les données de sortie peuvent être ajustées à un modèle dans le logiciel de l’instrument. Ici, les données modélisées sont présentées ; (A) Courbe de rétention d’eau du sol, et (B,C) courbes de conductivité hydraulique avec le modèle de van Genuchten-Mualem appliqué aux données. Erreur quadratique moyenne (A) 0,4 %, (B) 7,09 %. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig04large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>

Mesures du potentiel hydrique et de la conductivité du sol basées sur une expérience d’évaporation simple à l’aide d’un analyseur de propriétés hydrauliques

The measurement of soil hydraulic properties is critical in understanding the physical components of soil health as well as integrated knowledge of soil ...

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Mesures du potentiel hydrique et de la conductivité du sol basées sur une expérience d’évaporation simple à l’aide d’un analyseur de propriétés hydrauliques

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