Introduction à la physique des sols

culture, Scott Barboza, traduction d'articles étrangers

[Traduction d’un article de Scott Barboza publié sur Bonsaïnut en 2016. Traduit et publié avec son aimable autorisation]

Voici un bref article décrivant comment le sol et l’eau interagissent dans les substrats que vous pourriez utiliser pour vos bonsaïs. L’objectif ici, est de vous aider à forger une opinion sur le drainage et l’aération, ce que signifient ces deux termes et quels facteurs les contrôlent. Il est écrit de façon à vulgariser les concepts et je vous évite les calculs et la plupart des aspects de la chimie du sol. Cet article est destiné à décrire les processus physiques importants comme ils pourraient être enseignés dans une classe de base, de premier cycle d’horticulture ornementale. Les concepts ne sont pas difficiles, mais certains des termes peuvent ne pas être familiers. Mais si vous arrivez à vous familiariser avec eux, vous serez bien équipé pour faire des choix éclairés au sujet de votre support de culture et vous serez en mesure de répondre à des questions comme: «Quelle granulométrie dois-je utiliser?» Ou «Pourquoi faut-il tamiser les substrats?» Ou «Ai-je vraiment besoin d’une couche de drainage? », Ou «Que signifie avoir un ‘bon drainage’? ». Les concepts évoqués ici ne sont pas magiques et vous n’aurez pas besoin d’un expert-savant pour vous dire quoi faire – vous pouvez le comprendre par vous-même. Si j’y arrive bien, vous le pouvez aussi!

Introduction

Plusieurs questions sur la physique des sols resurgissent tout le temps dans les discussions et je trouve qu’on revient bien souvent sur ces concepts. Plutôt que de continuer à seulement nous débrouiller sur ces sujets, je pensais que nous pourrions tous bénéficier d’une brève leçon pour que les gens puissent s’y référer lorsque les questions reviendront inévitablement. Je ne vais certainement PAS vous donner de conseils sur le substrat que vous devriez utiliser avec vos arbres, vous dire d’utiliser des produits organiques ou inorganiques, ou quoi que ce soit de ce type…

Ce que je vais faire à la place, est de donner des informations de bases que l’on pourra utiliser pour faire des choix éclairés. Nous allons parler de ce qui se passe quand nous irriguons nos bonsaïs et comment les propriétés du substrat peuvent influer sur la quantité d’air et d’eau qui est piégé dans l’espace poreux. Nous parlerons des rapports air-eau qui peuvent être bénéfiques ou néfastes. Je vais essayer de fournir des références qui soutiennent les distinctions qualitatives telles que « bon » et « mauvais » ratios. Mais en vérité, ce ratio est soit optimal, suboptimal mais envisageable, soit vraiment très mauvais.

Je tenterais de faire ces distinctions quand c’est approprié et reconnu.

La raison pour laquelle je n’aime pas faire de recommandations spécifiques est qu’il n’y a pas de substrat idéal unique pour tout le monde. C’est votre jardin et vous êtes celui qui assure l’arrosage, donc vous devrez faire vos propres choix. Il y a tant de compromis envisageables- vous pouvez augmenter la porosité à l’air (on y reviendra plus tard) pour obtenir des conditions de croissance plus saines, mais vous devrez alors arroser plus souvent. Il est facile de sous-estimer la quantité d’eau dont vos arbres auront besoin si vous l’augmentez trop. Sans compter que les besoins des plantes varient avec le temps en fonction de l’humidité, de la saison, de la température, de la taille et de la forme du pot, ainsi que de nombreux autres facteurs. Espérons qu’à la fin de ces lignes, vous serez en mesure de faire des choix éclairés sur le substrat que vous souhaitez utiliser.

En bref

Le message principal que j’essaie de transmettre est qu’il y a plusieurs facteurs contrôlant la quantité d’air et d’eau dans l’espace poreux d’un substrat:

  • La taille, la forme et la composition du grain ;
  • La profondeur du contenant, l’épaisseur de la couche de drainage et les propriétés du matériau de la couche de drainage.

Si vous utilisez un substrat à petite granulométrie dans un conteneur peu profond, vous aurez des conditions d’ennoiement d’une partie du pot pendant une certaine période de temps après arrosage. Vous pouvez l’atténuer en ajustant les facteurs dans la liste ci-dessus. Il y a beaucoup de milieux de culture qui sont efficaces dans un pot profond, mais beaucoup de ces mêmes supports ne sont pas optimaux dans un conteneur peu profond. Sauf que nous choisissons la profondeur du pot en fonction de l’esthétique de l’arbre. Alors, quelles sont les stratégies à notre disposition pour maintenir des conditions optimales de croissance en fonction de ce choix?

  • Changer la taille, la forme ou la composition du substrat pour améliorer l’aération.

L’inconvénient est qu’il faudra arroser plus souvent parce qu’il y a un compromis entre la porosité d’air et la capacité de rétention d’eau. Un taux de porosité d’air plus élevé est clairement bon, mais quand il tombe en dessous de 10%, c’est clairement mauvais. Entre « élevé » et 10%, il existe une large gamme sous-optimale, mais possible. Vous devrez trouver votre propre zone optimale selon  vos conditions de culture, mais cet article est là pour vous aider et vous donner les outils et les connaissances afin de prendre des décisions éclairées et faire de bons choix.

Qu’est-ce que la capillarité?

Même si nous ne pensons pas beaucoup à l’action capillaire, cela se produit tout le temps autour de nous . Elle décrit le mouvement de l’eau dans les espaces d’un matériau poreux en raison de l’adhérence, de la cohésion et de la tension superficielle. Que de grands mots! mais c’est plus facile à comprendre que vous ne le pensez. Je vais essayer de vous aider à comprendre la façon dont ça fonctionne de manière intuitive, car elle lie tout ce dont nous allons parler. D’abord, connaissez-vous la photo ci-dessous, non? Nous avons probablement tous fait cette expérience dans notre classe de physique au lycée. Aujourd’hui, j’ai bu une ou deux bières depuis, mais je me souviens encore de l’avoir fait parce que c’était cool.

tubes-capillaires

Dans l’expérience, l’eau monte dans les tubes par capillarité malgré la gravité. La hauteur atteinte dans le tube est liée au diamètre du tube – plus le tube est étroit et plus l’eau monte haut. Pourquoi cela arrive-t-il? Eh bien, ça se passe ainsi parce que l’eau est collante, grâce aux forces de cohésion (les molécules d’eau aiment rester à côté d’autres molécules d’eau) et l’adhésion (les molécules d’eau aiment se coller à d’autres substances). Voyez comment l’eau courbe vers le haut là où elle entre en contact avec le verre? C’est causé par l’adhésion de l’eau aux parois – une force ascendante provoque la courbure de  la surface de l’eau vers le haut là où elle entre en contact avec le verre. Quelle est cette force ascendante? En fait c’est lié au volume relatif d’eau en contact avec le verre. Dans un tube étroit, il y en a beaucoup en contact. Dans un tube large, beaucoup moins. Quelle hauteur atteint l’eau? Elle monte jusqu’à ce que l’action capillaire vers le haut due à l’adhérence soit exactement équilibrée par la force de gravité tirant l’eau vers le bas. Le dessin ci-dessous est une illustration amusante de ces concepts (Credit – Age of Rieson).

capillarité

Non seulement l’eau a tendance à se coller entre elle dans une goutte, mais elle colle aussi au verre, au tissu, au sol, au bois, et aux fibres d’une serviette en papier. Trempez une serviette en papier dans un verre d’eau et l’eau grimpera sur la serviette. En fait, elle va continuer à remonter la serviette jusqu’à ce que la force de gravité soit trop forte à surpasser.

cohesion-et-attraction-de-leau

Pour certains matériaux, la tendance de l’eau à adhérer à leur surface est plus forte que sa tendance à s’en tenir à elle-même. L’eau va alors facilement envahir l’espace poreux de ces matériaux. Pour d’autres matériaux, cependant, la tendance de l’eau à coller à elle-même est plus forte que celle à adhérer à la matière. En d’autres termes, l’eau aura tendance à ne pas adhérer à la surface, mais va perler en petite gouttes. Beaucoup de plantes ont des feuilles qui ne sont pas mouillantes – de cette façon, quand il pleut, l’eau s’écoule au lieu de coller à la surface de la feuille et de peser de son poids.

L’action capillaire est autour de nous tout le temps:attirance de l'eau

  • Lorsque vous renversez une bouteille de « Powerade » sur la table, vous prenez des serviettes en papier pour nettoyer ce liquide d’un bleu pas très naturel. Plusieurs choses vont alors intervenir. Tout d’abord, la tension de surface maintient le « Powerade » en une belle flaque sur la table, au lieu d’un mince film de sucré qui se répand sur le sol. Lorsque vous mettez votre serviette de papier sur le liquide, il adhère aux fibres de papier et se déplace dans les espaces poreux de la serviette.
  • L’arrosage de vos bonsaïs serait beaucoup plus délicat sans capillarité. Vos arbres ont des racines qui sont capables de transporter l’eau du sol dans la plante. L’eau, qui contient des nutriments dissous, pénètre à l’intérieur des racines et commence à remonter le tissu végétal. Comme la molécule d’eau n ° 1 commence à monter dans la sève brute, elle attire la molécule d’eau n ° 2, qui bien sûr, entraîne la molécule n ° 3, et ainsi de suite.

Comment fonctionne la capillarité dans le sol?

L’action capillaire fonctionne dans le sol de la même façon qu’il fonctionne dans les tubes capillaires. L’eau se déplace vers le haut à travers les espaces poreux du sol (l’espace entre les particules de sol) parce qu’elle a tendance à adhérer aux grains solides de la même manière qu’elle a tendance à adhérer au verre dans le tube capillaire. La hauteur à laquelle l’eau monte dépend de la taille des pores. Plus les pores sont petits, plus la capillarité augmente.

Mais le sol n’a pas une seule taille de pore – il a tout une gamme d’espaces poreux. Donc c’est plus compliqué que l’eau qui monte à travers un tube capillaire de diamètre constant – c’est comme si TOUS les tubes capillaires étaient là en même temps! A la base de la colonne du sol, l’eau va envahir toutes les tailles de pores – grandes et petites – de la même façon, elle pourrait entrer dans tous les tubes capillaires. En conséquence, la saturation moyenne sera assez élevée à la base. Près du sommet de la colonne du sol, les espaces plus grands seront remplis d’air et seuls les plus petits auront de l’eau, donc la saturation moyenne sera plus faible. Ça tombe sous le bon sens, non? L’eau ne sera pas distribuée uniformément dans les espaces poreux – le sol aura une saturation plus élevée en profondeur et une saturation plus faible en hauteur. Nous allons examiner cela plus en détail, mais voici une autre bonne référence pour une lecture ultérieure:

http://oregonstate.edu/dept/nursery-weeds/feature_articles/physical_properties/physical_properties.html

taille-des-pores

Maintenant, définissons certains termes pour la suite:

  • La porosité est la fraction de votre sol qui est remplie d’air. Donc, si vous avez un litre de substrat et 50% d’espace vide, on dit qu’il a une porosité de 50%. La plupart des sols ont une porosité de 50% à 80%.
  • La porosité remplie d’air (PRA) est la portion de cette porosité qui reste de l’air après que le sol ait été irrigué et l’eau drainée par gravité. En d’autres termes, si vous saturiez complètement un substrat et que vous le laissiez égoutter, une partie de l’espace poreux restera remplie d’eau en raison de l’attraction capillaire liant l’eau au sol contre la force de gravité. C’est donc un nombre inférieur à la porosité totale et représente une moyenne pour tout le volume de sol.
  • La capacité de rétention d’eau (CRE) est tout le contraire – c’est la portion de la porosité qui est remplie d’eau après que le sol ait été irrigué et l’eau drainée par gravité. PRA + CRE = porosité totale du substrat. Vous entendrez également cette référence appelée «capacité du terrain» (pour un sol dans la nature) ou «capacité du conteneur» (pour un substrat dans un pot). Ça représente l’eau disponible pour les plantes après arrosage – et ce qu’elles auront pour vivre jusqu’au prochain arrosage.
  • La saturation en eau est la fraction de l’espace poreux occupé par l’eau à un instant donné. Ce nombre arie avec le temps – il est élevé juste après un arrosage et plus bas après que l’eau se soit écoulée par drainage.

Micro- et Macro-porosité

Il y a un concept supplémentaire que j’aimerais présenter tant que nous sommes sur le sujet. Je veux parler maintenant des structures à double porosité. Je sais ce que vous vous dites – « Qu’est-ce que c’est encore que ça… ? »

Qu’est-ce qu’une structure à double porosité ? Ce nom se réfère à des substrats ou à des formations géologiques qui ont plus d’une population de pores – comme de grands pores ET des petits pores. Il y a beaucoup de manières dont cela peut se produire dans la nature, mais dans un pot à bonsaï cela fait référence à la différence entre la porosité inter-granulaire (les espaces interstitiels entre les grains) et la porosité intra-granulaire (les espaces poreux dans les grains). Ce dessin vous aidera à comprendre visuellement la structure :micro et macro porosité

Il y a de grands espaces entre les grains (les macropores inter-granulaires) alors qu’il y a de petits pores dans les grains (les micropores intra-granulaires). Maintenant que nous avons établi la physique de base, nous savons ce que cela signifie – s’il y a deux populations de pores, alors il y a deux niveaux de saturation d’eau aussi. Les macropores auront une PRA élevée (porosité remplie d’air) et une faible saturation en eau alors que les micropores auront une PRA faible et une saturation en eau élevée. C’est une bonne chose! Cela signifie que nous pouvons avoir une haute PRA (que les plantes apprécient), mais stocker de l’eau supplémentaire dans les micopores qui va augmenter l’humidité du support de culture pendant une période de temps plus longue que ce que nous aurions avec un sol uniforme.

Examinons quelques exemples de microporosité. L’image de gauche est une photographie d’un morceau de bois pris au microscope. Regardez toute la microporosité là-dedans! Ce qu’on voit, ce sont les multitudes de cellules qui composent le bois. Beaucoup de matières organiques ressemblent à ceci – c’est l’une des raisons pour lesquelles elles retiennent tant d’eau.

microporosité des matériauxMais les matières inorganiques peuvent également avoir une forte microporosité. Jetez un oeil à l’image de droite – c’est une image d’un morceau de pierre ponce. La pierre ponce est une roche naturelle issue d’un volcan lors d’une  éruption, elle remonte très rapidement à travers la terre sous forme liquide (roche en fusion). À mesure qu’elle monte, le gaz (vapeur d’eau, CO₂, etc.) est enfermé dans la forme liquide et forme des bulles. Ensuite, quand la roche est projetée dans les airs, elle refroidit très vite et se solidifie en emprisonnant les bulles de gaz- c’est ce qui forme tous ces trous. Les Scories (aussi appelée roche de lave) ont la même particularité. Les espaces formés par les bulles sont également de la porosité intra-granulaire et peuvent absorber l’eau comme les cellules dans le morceau de bois. C’est en partie pourquoi différents matériaux – même s’ils ont exactement la même taille et la même forme – auront une rétention d’eau différente!

Alors qu’est-ce qu’il faut faire?

Les bons mélanges pour un support de culture ont généralement une PRA d’au moins 15-20% et une capacité de rétention d’eau d’au moins 30%. Et vous n’avez pas à me croire sur parole car plusieurs décennies de recherche horticole et agricole vous diront la même chose [il y a une tonne d’études qui ont démontré que c’est le cas et j’ai inclus plusieurs références en commentaire de cet article, mais il y en a beaucoup d’autres]. Les sols gorgés d’eau sont une mauvaise chose pour presque toutes les plantes. Il faut une bonne aération dans votre support de culture. Personnellement, j’aime garder une PRA assez haute – au-dessus de 25%. Bien sûr, cela signifie qu’il faut arroser plus souvent, mais c’est le prix à payer pour une bonne aération. Voici quelques faits établis:

  • En règle générale, moins de 10% de PRA et votre sol sera gorgé d’eau – la croissance des plantes en souffrira. A rester trop longtemps dans ces conditions et les plantes peuvent mourir (sauf quelques exceptions notables qui se sont adaptés pour survivre à ces conditions). Vous n’avez toujours pas à prendre mes dires comme paroles d’évangiles – là encore il vous suffit d’aller voir les références en commentaire.
  • Augmenter la PRA augmente le taux de croissance, mais vous devrez fournir plus d’eau et de nutriments. Augmentez-la trop et les arbres n’auront pas accès à suffisamment d’eau entre deux arrosages. Diminuez-la trop, et les plantes resteront dans une humidité constante et leur taux de croissance ralentira de façon spectaculaire. À mesure que la PRA approche des 10%, les taux de croissance sont amoindris et les plantes peuvent facilement succomber. J’aime être au-dessus de 25% mais j’arrose souvent, nous faisons tous nos propres choix.
  • La PRA optimale peut aussi être assez spécifique à l’espèce – certaines plantes (érables, pins) poussent mieux avec une porosité plus élevée remplie d’air (donc moins d’eau). D’autres peuvent tolérer une PRA beaucoup plus faible que la plupart des plantes. Le Cyprès chauve et l’orme américain, par exemple, peuvent tolérer de longues périodes dans des conditions d’ennoiement, mais ils sont spécialisés pour le supporter. En général, si votre sol reste trop humide, il favorise les pathogènes du sol tels que phytophthora et le colmatage du sol, rendant difficile la culture de vos plantes.

J’espère que vous appréhendez que ces deux propriétés physiques sont les plus importantes d’un support de culture  la PRA et la CRE. Quand nous disons « bon drainage », ce que nous voulons vraiment dire est « bonne PRA ». C’est la mesure physique la plus importante d’un bon substrat. Nous disons «bon drainage» parce que la PRA est difficile à voir quand nous arrosons, mais nous pouvons voir quand un sol permet à l’eau de s’écouler rapidement. Les substrats qui présentent cette caractéristique ont typiquement une PRA élevée. Mais «bon drainage» n’est pas une quantité mesurable alors que la PRA si. En fait, vous pouvez même le faire vous-même, chez vous. C’est facile, mais c’est un autre sujet.

Quels facteurs contrôlent la PRA?

La PRA et la CRE sont contrôlées par les propriétés capillaires du sol. Elles sont le résultat des petits espaces interstitiels et du fait que les particules du sol sont «humides». En d’autres termes, l’eau tend à adhérer à la particule du sol. Lorsque vous arrosez, tout l’espace poreux est temporairement rempli d’eau. Lorsque vous arrêtez, l’eau qui n’est pas retenue par les forces capillaires s’écoule hors du pot en raison de la gravité. Quand l’écoulement s’arrête, il y a encore de l’eau contenue dans les espaces poreux en raison de ces forces capillaires (nous revenons sur ce principe plusieurs fois volontairement). Les principaux facteurs qui contrôlent la PRA sont:

  1. La forme et la taille du grain.

influence des grains

-Les grains arrondis ont une porosité plus faible, les fragments angulaires ont une porosité plus élevée. Cependant, les grains angulaires ont tendance à avoir une taille de pores plus petite, de sorte qu’ils tendent à rester plus humides et ont une PRA  7% plus faible que les grains arrondis. Comparez les grains angulaires et arrondis dans le graphique qui suit. Les grains arrondis de 200 microns ont une porosité d’environ 46%. Les grains angulaires de 200 microns ont une porosité d’environ 55%.

grains-arrondis-vs-anguleux

-La porosité tend à descendre un peu à mesure que la taille du grain augmente (contre-intuitif, non?). Mais l’effet n’est pas énorme. En fait, pour les granulométries que nous utilisons ça ne change pas beaucoup. Le plus important est que la taille des espaces poreux est fortement affectée par la taille des grains. Alors que vous augmentez la taille des grains, la taille des pores du support de culture augmente de façon significative, de sorte que la PRA augmente et la capacité de rétention d’eau baisse.

  1. L’uniformité des grains

impact-des-grains

-Une granulométrie non uniforme a une porosité faible et de petites tailles de pores car le grain fin tend à remplir l’espace poreux entre les grains les plus gros. Par conséquent, un substrat tamisé et avec une granulométrie uniforme tend à avoir une plus grande PRA, et une plus faible CRE (capacité de rétention d’eau).stratification

-Si vous choisissez d’utiliser une granulométrie non uniforme pour votre support de culture (c’est-à-dire, sans tamiser/trier) ayez conscience de la stratification qui va se produire. Voici une belle expérience réalisée par Davetree, un membre du forum bonsaïnut. Voyez-vous ce qui s’est passé? Davetree a mélangé une gamme de tailles de grains différents et par des arrosages successifs la fraction de petite granulométrie a migré vers le bas en laissant la fraction grossière au sommet. Si cela se produit dans votre pot, cela influencera le profil de saturation en eau et l’ennoiement de la partie inférieure sera important alors qu’en aspect la partie supérieure aura séché rapidement.

 

Alors, que se passe-t-il lorsqu’on arrose?

Ainsi, lorsque vous mettez votre substrat dans un pot et que vous arrosez, l’eau remplira d’abord l’espace poreux (tant que vous pouvez ajouter de l’eau plus rapidement qu’elle ne s’écoule au fond du pot). Dans tous les cas, l’espace poreux sera entièrement saturé comme dans la figure de gauche ci-dessous. Tous les espaces poreux disponibles sont remplis d’eau. Lorsque vous arrêtez l’arrosage, un filet d’eau continuera à goutter au fond du pot. C’est ce qu’on appelle le drainage par gravité – les forces capillaires dans le sol ne sont tout simplement pas assez forts pour contenir beaucoup d’eau dans le pot. Mais à un moment donné, les forces capillaires et les forces gravitationnelles seront en équilibre et le drainage par gravité s’arrêtera.

hygroscopique

Une fois que l’écoulement par gravité s’arrête, il y aura toujours de l’eau piégée dans l’espace poreux – par capillarité donc. La solution du sol est un équilibre capillaire avec l’eau liée au substrat. À ce stade, le sol a atteint sa «capacité de terrain» (si vous êtes en plein champ) ou sa «capacité de conteneur» (si vous parlez de plantes en pot). C’est la quantité maximale d’eau que le sol peut contenir uniquement par les forces capillaires (image du milieu).

Entre deux arrosages, la saturation en eau du substrat va changer et l’eau dans le substrat descend en dessous de la capacité du récipient. Il y a perte une d’eau à travers la surface du sol à cause de l’évaporation et il y a une perte d’eau supplémentaire à travers l’absorption de la plante en raison de sa transpiration. La saturation d’eau continuera de descendre jusqu’à ce que toutes les eaux capillaires liées aient disparu. Mais la saturation en eau n’est pas nulle. Il y a encore une petite quantité d’eau dans l’espace poreux tenu par des forces capillaires ou électrostatiques si fortes que les plantes mêmes ne peuvent pas y accéder. C’est ce qu’on appelle le «point de flétrissement». L’eau restante dans l’espace poreux au point de flétrissement est appelée «eau hygroscopique» (image de droite).

Si une plante reste trop longtemps au point de flétrissement elle ne récupérera pas sa turgescence lorsque vous l’arrosez de nouveau et sa mort est garantie. Donc l’objectif est de maximiser le temps que la plante passe à une porosité d’air optimale, au-dessus du point de flétrissement, sans s’épuiser en arrosant toutes les 15 minutes.

Mais la saturation en eau est-elle la même partout dans le pot?

En un mot : non.  Vous vous rappelez l’expérience avec les tubes capillaires? Ils sont de retour. Juste après un arrosage, la saturation est élevée au fond du pot et diminue vers le haut jusqu’à ce qu’elle atteigne ce qu’on appelle la saturation irréductible – c’est la quantité d’eau liée aux grains du sol par les forces capillaires. Puisque le profil est contrôlé seulement par la gravité, la seule chose qui importe est de quoi est composé le sol et à quel niveau du support de culture on se trouve par rapport au fond. Plus on descend et plus la saturation en eau augmente jusqu’à ce qu’elle soit proche des 100% au fond.

saturation-eau

La hauteur du pot importe-t-elle?

En un mot : oui. Regardez la figure ci-dessous. Le pot plus grand (avec les autres dimensions identiques) a une saturation d’eau moyenne plus faible et une porosité plus élevée remplie d’air que le pot plus court. Les courbes de saturation sont identiques et les saturations au point d’équilibre dépendent uniquement de la hauteur par rapport au fond du pot et du type de sol que vous utilisez. Lorsque vous passez sur un pot plus bas, vous enlevez  juste la faible part de saturation en eau du haut du profil du sol et vous garder la grande part de saturation en eau du fond. Ainsi, les pots plus bas ont tendance à avoir une saturation d’eau moyenne plus élevée que les pots plus hauts. Mais en définitive, si vous utilisez des composants de sols plus fins, plus irrégulières ou avec une granulométrie uniforme, vous obtiendrez une zone saturée plus haute à partir du fond du pot et une plus grande saturation en eau dans tout le substrat. Et si vous utilisez un conteneur peu profond, il aura une PRA plus faible et des saturations d’eau plus élevées que si vous avez utilisé le même support de culture dans un pot plus profond.

influence de la hauteur

Voici une autre façon de regarder de dessin. Imaginez que la zone bleue soit la zone des pores saturés d’eau au fond du pot. Eh bien, la hauteur atteinte est une propriété du sol, pas une propriété du pot. Elle reste donc constante quelle que soit la hauteur du pot. Mais la zone saturée absorbe une fraction de plus en plus grande du volume du sol lorsque vous vous déplacez vers des pots de plus en plus courts. Ainsi, la saturation globale en eau du substrat augmente dans les récipients moins profonds.

impact-de-la-hauteur

Nous examinerons quelques données plus tard, mais vous serez surpris de l’impact que cela peut avoir. En fait, c’est bien là LE problème. C’est exactement la raison pour laquelle les supports de culture de nos bonsaïs réagissent différemment de ceux utilisés en pépinière et encore plus d’un sol. Nous comprenons maintenant qu’un substrat peut être optimal dans un récipient profond et ne pas fonctionner aussi bien dans un pot peu profond. Plus le pot est bas, plus nos choix seront limités.

Qu’en est-il de la forme du conteneur?

Abordons maintenant la forme du contenant. Je pense que la façon la plus facile d’en parler est par analogie. Considérons une éponge. Saturez-la d’eau et posez-la à plat sur une table. Regardez au-delà du fait qu’une partie de l’eu va s’écouler sur votre table et pensez à ce qui reste dans votre éponge. Vous vous retrouverez avec une saturation d’eau élevée au fond de l’éponge et la saturation en eau diminuera vers le haut. L’eau s’écoule jusqu’à ce qu’elle atteigne la « capacité de terrain » de l’éponge.

Maintenant, que se passe-t-il quand vous prenez cette même éponge et que vous la basculez sur la tranche, comme dans la figure qui suit?

eau hydrostatique

Eh bien, une quantité d’eau va s’écouler encore. Pourquoi? Parce que lorsque vous la posez à plat, vous avez un grand volume d’éponge à saturation d’eau élevée à sa base. Lorsque vous l’inclinez sur la tranche, un volume beaucoup plus petit de l’éponge est saturation d’eau, de sorte que l’éponge est (temporairement) au-dessus de la capacité de terrain. Vous savez ce que cela signifie, une autre flaque sur la table… Mais pensez à ce que cela signifie pour vos pots bonsaï – un pot de bonsaï large et peu profond contient plus d’eau et à des saturations plus élevées qu’un grand pot étroit même si les volumes du substrat sont exactement les mêmes! En fait, il contient beaucoup plus d’eau. C’est aussi la raison pour laquelle vous pouvez égoutter plus d’eau d’un pot, juste en l’inclinant un peu. C’est assez cool et vous pouvez le tester chez vous pour voir comment cela fonctionne.

Comment pouvons-nous utiliser cette compréhension?

Voici un exemple: si vous cultivez un arbre dans un grand pot pour cascade, comptez avec une saturation en eau plus faible et une PRA plus élevée que le même volume de substrat dans un récipient peu profond. C’est aussi pourquoi les arbres sont un peu plus difficiles à cultiver dans des grands pots avec des substrats à grosse granulométrie. La partie supérieure du récipient sèche rapidement en raison de l’absorption et de l’évaporation. Ainsi, la tendance est à l’arrosage rapproché, mais ils maintiennent également une saturation en eau élevée au fond du pot. Que faire à ce propos? Eh bien, on peut envisager de différencier la granulométrie du support de culture – un substrat granuleux plus gros sur la moitié inférieure pour réduire les saturations élevées à ce niveau, et une granulométrie plus fine sur le haut pour augmenter la saturation en eau, et réduire la perte par évaporation, où on veut une croissance des racines. On peut aussi utiliser une couche de drainage au fond du pot.

Qu’est-ce qu’une couche de drainage va changer?

C’est un point de grande confusion. Qu’est-ce qu’on appelle une couche de drainage? Ça devrait normalement améliorer le drainage du sol non? Eh bien pas vraiment, mais laissez-moi vous en dire un peu plus. C’est un nom traître parce que cela amène l’idée que le drainage des conteneurs peut être amélioré en ajoutant une couche de matériau grossier au fond du pot. En réalité, cela fait exactement le contraire : la zone saturée au fond du pot est simplement déplacée vers le haut, réduisant la partie non saturée du conteneur qui a une PRA élevée. Comme ça:

couche de drainage

En effet, ajouter une couche de drainage est similaire à réduire la profondeur du conteneur de votre pot. La saturation en eau moyenne dans le sol va augmenter, pas diminuer ! Maintenant, ça reste une explication très simplifiée (et schématique) de ce qui se passe vraiment. En réalité, la hauteur de la zone saturée pourrait diminuer un peu lorsque l’on ajoute une couche de drainage, en fonction de la différence relative de la taille des espaces poreux et de la microporosité entre le substrat et la couche de drainage. Mais grossièrement, elle se déplacera plus haut dans le pot (au-dessus de la couche de drainage) et augmentera les saturations d’eau partout.

Alors, quels sont les facteurs à prendre en compte pour utiliser un couche de drainage?

Si une couche de drainage ne fait que garder le sol plus humide, a-t-il des avantages? Quels sont-ils et quels facteurs devrions-nous prendre en considération lorsque nous rempotons nos arbres?

  • Pour les pots peu profonds, ça peut ne pas être une bonne chose si le substrat est déjà assez rétenteur – les raccourcir en ajoutant une couche de drainage pourrait augmenter la saturation de l’eau après l’arrosage ;
  • Pour les pots profonds (c.-à-d. Pots à cascade), la partie supérieure d’un substrat grossier peut sécher très rapidement alors que la gravité attire l’eau vers le fond du pot. Une couche de drainage peut aider à atténuer cet effet ;
  • Pour les pots irréguliers où l’eau stagne dans le fond, une couche de drainage peut aider à garder les racines hors des flaques d’eau ;
  • Dans tous les pots, une couche de drainage permet la circulation de l’air dans le fond du pot et aide à l’assèchement des zones à saturation très élevée qui se forment à cause du drainage incomplet ;
  • Une couche de drainage rend plus facile le déplacement d’un arbre dans un pot de présentation tout en minimisant les dommages au système racinaire.

Et rappelez-vous : les mots «peu profond» et «profond» sont des termes relatifs. Ils sont liés au type de substrat que vous utilisez. Si vous utilisez un substrat avec une granulométrie fine ou peu uniforme, «peu profond» peut être plus haut que vous pensez parce que la zone saturée au fond du pot s’étend plus haut. Donc quand je dis « peu profond », je veux dire « peu profonde par rapport à la zone saturée au fond du pot ». Nous voulons garder au maximum la zone de croissance au-dessus de cette zone saturée, qui reste dans cette condition pendant un certain temps après l’arrosage.

Beaucoup de personnes pensent qu’il suffit d’avoir un « drainage rapide ».
Un «écoulement rapide» de l’eau n’est pas une quantité significative. Il est souvent mis en avant parce que c’est quelque chose de visible et que les substrats qui ont un drainage rapide ont souvent une haute PRA qui, comme nous l’avons déjà décrit ci-dessus, est une caractéristique souhaitable pour nos supports de culture. Cependant, le taux de drainage des eaux est affecté par d’autres choses que le substrat en lui-même: la taille et la forme des trous de drainage, la disposition des trous de drainage, la forme du pot, ainsi que d’autres facteurs extérieurs. Pour cette raison, on ne peut avoir qu’une vision qualitative du drainage via la vitesse d’écoulement. En général, les sols à haute PRA ont tendance à drainer l’eau rapidement, mais un sol avec une faible PRA peut avoir un écoulement plus rapidement en augmentant le nombre de trous de drainage. A l’inverse un substrat avec une haute PRA aura un drainage plus lent si les trous de drainage sont minuscules. En fait, si vous pouviez garder le substrat solidaire sans le pot et le maintenir en suspension sur la terre, l’écoulement sera plus rapide mais une fois le drainage terminé, le taux de PRA de CRE seraient toujours les mêmes que dans le pot. Vous voyez? Bien que le taux de drainage soit lié aux quantités d’eau écoulées, la vitesse d’écoulement n’est pas du tout une mesure significative. Ce qui nous intéresse vraiment est la quantité d’air et d’eau retenue dans le sol après que toute l’eau soit évacuée par gravité. L’aération d’un sol est relative à la PRA et non au taux de drainage (Sumner, 1999). Ce n’est vraiment pas important si un substrat en pot prend 2 secondes ou 2 minutes pour égoutter (sauf s’il est important pour vous de rester là et attendre que votre pot ait fini de s’égoutter) – tout ce qui importe pour la PLANTE est la quantité d’eau et d’air qui sont présents dans le sol après cette opération terminée.

Conclusion

Nous avons couvert beaucoup d’informations, mais maintenant vous devriez savoir qu’il y a plusieurs facteurs contrôlant la quantité d’air et d’eau dans l’espace poreux d’un support de culture:

1) La taille et la forme du grain ;

2) La composition du grain ;

3) La profondeur du récipient.

Un substrat à granulométrie fine et/ou un récipient peu profond aura tendance à augmenter la saturation d’eau du conteneur – et ce peut-être de manière significative. Si elle devient trop élevée, le risque d’ennoiement de la partie inférieure du pot sera haut pendant une certaine période de temps après l’arrosage. Des conditions de culture détrempées nuisent à la croissance des plantes et une durée d’ennoiement trop longue peuvent tuer un arbre.

Un substrat à grains grossiers et/ou un récipient profond aura tendance à diminuer la saturation d’eau, augmentant la part remplie d’air. L’augmentation de la PRA améliorera la croissance des plantes, mais il faudra arroser plus souvent pour éviter la sécheresse de l’arbre. Peut-être beaucoup plus souvent.

En fin de compte, il faut trouver l’équilibre qui fonctionne pour vos conditions de culture, avec l’attention que vous pouvez fournir et votre climat local, pour que vos arbres expriment leur plein potentiel.

Mais maintenant vous savez ce qu’il faut changer dans votre mélange de substrat pour ajuster sa capacité à retenir l’eau et l’air. Je ne peux pas faire les choix pour vous – je sais ce qui fonctionne pour moi, mais je ne suis pas dans votre jardin et derrière chaque arrosage. Alors vous devrez faire vos propres choix. Mais j’espère que vous avez maintenant assez d’informations pour prendre des décisions éclairées sur la conception de votre support de culture. Choisissez-le soigneusement, vos arbres y passeront un long moment!

Scott Barboza                                                                            (traduit par -Sy.Lo.-)

Un commentaire pour “Introduction à la physique des sols

  1. Références
    Relation entre croissance et porosité remplie d’air:

    1. Najeeb et al., 2015, Consequences of waterlogging in cotton and opportunities for
    mitigation of yield losses, AOB Plants 7
    2. Heiskanen, 1997, Air-filled porosity of eight growing media based on sphagnum peat
    during drying from container capacity, Acta Horticulturae 450
    3. Evans, 2006, Drainage and anaerobiosis in Encyclopedia of Soil Science, Volume 1 pp.
    488-493
    4. Soil aeration and plant growth, University of Guelph, http://www.uoguelph.ca/~mgoss/
    five/410_N06.html
    5. McGarry, 1984, Soil compaction – Causes and effects, a short review, http://
    http://www.regional.org.au/au/roc/1984/roc198425.htm
    6. Zhang et al., 2004, Yield of wheat and canola in the high rainfall zone of south-western
    Australia in years with and without a transient perched water table, Australian Journal
    of Agricultural Research 55
    7. Department of Agriculture and Food, Government of Western Australia, Potting Mixes,
    https://www.agric.wa.gov.au/nursery-cutflowers/potting-mixes
    8. Voorhees et al., 1975, Soil strength and aeration effects on root elongation. Soil
    Science Society of America Journal, v.39, p.948-953.
    9. Drew, 1990, Sensing soil oxygen. Plant, Cell, and Environment, v.13, p.681-693.
    10. He et al., 1996, Ethylene biosynthesis during aerenchyma formation in roots of maize
    subjected to mechanical impedance and hypoxia. Plant Physiology, v.112, p.
    1679-1685.
    11. Grichko & Glick, 2001, Ethylene and flooding stress in plants. Plant Physiology, v.39, p.
    1-9.
    12. Zou et al., 2001, Effects of soil air-filled porosity, matric potential and soil strength on
    primary root growth of radiata pine seedlings. Plant and Soil, v.236, p.105-115.
    13. Silvia et al., 2004, Plant response to mechanical resistance and air-filled porosity of
    soils under conventional and no-tillage system, Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.), v.61, n.4
    14. Sumner, M.E., 1999, Handbook of Soil Science, CRC Press, pp A-260
    Ressources additionnelles:
    15. Ohio State University Extension, Physical Characteristics of Growing Mixes, http://
    http://www.ncbuy.com/flowers/articles/01_10076.html
    16. British Colombia Ministry of Agriculture, 2015, Importance of Aeration in Container
    Media, http://www2.gov.bc.ca/assets/gov/farming-natural-resources-and-industry/
    agriculture-and-seafood/animal-and-crops/crop-production/
    importance_of_aeration_in_container_media_2015.pdf
    17. Managing water – demystifying the science of water in soils, seeyalater irrigator
    magazine, http://www.jsw.org.au/elearning/hortIII/
    Provide%20information%20on%20plants%20and%20their%20culture/resources/
    depot/seeya/managing.htm

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *