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Effet du sodium échangeable et de la concentration saline sur les ...

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12 pages
  • cours - matière potentielle : du temps
  • exposé
Reçu: xxxx 2004; Accepté: xxx 2004 Étude et Gestion des Sols, Volume 11, 2, 2004 - pages xxxxxxx à xxxxxxxx 81 D. Saidi(1), Y. Le Bissonnais(2), O. Duval(3), Y. Daoud(4) et A. Halitim(5) (1) Faculté des Sciences de la Terre et des Sciences Agronomique, UHBC, BP151, Chlef, Algérie (2)(3) Centre INRA d’Orléans, Unité de Science du Sol, 45160 Olivet cedex, France (4) INA, Département de Science du Sol, El-Harrach, Alger,
  • rétention en eau l’influence de la phase saline sur la rétention en eau aux diffé- rents potentiels de l’eau
  • diamètre des particules
  • stabilité structurale
  • potentiel matriciel
  • déclenchement du mécanisme de dispersion physi- co
  • sodium échangeable
  • teneur en eau
  • teneurs en eau
  • agrégats
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81
Effet du sodium Øchangeable et de la
concentration saline sur les propriØtØs
in sphysiques des sols de la plaine du Cheliff
in
(AlgØrie) a c
Poi
D. Saidi , Y. Le Bissonnais , O. Duval , Y. Daoud et A. Halitim(1) (2) (3) (4) (5)
(1) FacultØ des Sciences de la Terre et des Sciences Agronomique, UHBC, BP151, Chlef, AlgØrie
(2)(3) Centre INRA d OrlØans, UnitØ de Science du Sol, 45160 Olivet cedex, France
(4) INA, DØpartement de Science du Sol, El-Harrach, Alger, AlgØrie
(5) UniversitØ de Batna, Institut d Agronomie, Batna, AlgØrie
R SUM
La stabilitØ structurale des sols affectØs par les sels solubles et le sodium Øchangeable est un facteur dØterminant de leur Øvolution struc-
turale superficielle sous l action des pluies et des irrigations. Ce travail Øtudie les propriØtØs physiques des sols et met en uvre une mØtho-
de de caractØrisation de la stabilitØ structurale par l utilisation d un granulomØtre diffraction laser avec trois traitement s correspondant
des Øtats hydriques initiaux et des niveaux d Ønergie appliquØe diffØrents. La mØthodeest appliquØe sur des Øchantillons d ho rizons de
surface des sols affectØs par les sels solubles et le sodium Øchangeable du Cheliff. Les rØsultats des tests de stabilitØ structurale sont reprØ-
sentØs par des courbes quasi-continues des diamŁtres des particules agglomØrØes, rencontrØ, et qui dØcrivent la dØsagrØgation sur une
trŁs large gamme granulomØtrique allant jusqu un diamŁtre de 0,05 m dans le cas des sols affectØs par le processus de dispers ion
physico-chimique. Les effets du rapport d adsorption du sodium [SAR = Na / ((Ca + Mg)/2) 0,5] dans lesquelles les concentrationss ont
exprimØes en meql-1] et de la concentration saline sur la rØtention en eau, la stabilitØ structurale et l infiltration sont qua ntifiØes. Tous les
Øchantillons ØtudiØs manifestent un comportement structural risque lorsque le rapport d adsorption du sodium (SAR) de la solu tion du
sol dØpasse un certain seuil. Ainsi la dØsagrØgation augmente mesure que la concentration du sodium et et la concentration Øl ectroly-
tique augmentent. ; le taux d infiltration diminue aussi au fur et mesure que le SAR et la concentration saline augmentent.
Les rØsultats de la matrice de corrØlation linØaire amŁnent conclure que la salinitØ des sols de la plaine du ChØliff s accpm pagne tou-
jours d une sodisation du complexe absorbant. Les valeurs seuils acceptables de SAR et de ESP nØcessaires pour conserver une st ruc-
ture stable se situent respectivement 2 et 5 %. La dispersibilitØ appara t trŁs sensible, principalement au sodium Øchangeable et secon-
dairement la conductivitØ Ølectrique qui traduit globalement la salinitØ du sol.
Mots clØs
Sodium Øchangeable, concentration saline, stabilitØ structurale, infiltration.
Reçu: xxxx 2004; Accepté: xxx 2004 Étude et Gestion des Sols, Volume 11, 2, 2004 - pages xxxxxxx à xxxxxxxx82 D. Saidi, Y. Le Bissonnais, O. Duval, Y. Daoud et A. Halitim
SUMMARY
EFFECT OF EXCHANGEABLE SODIUM AND THE SALINE CONCENTRATION ON THE SOIL PHYSICS PROPERTIES OF
CHELIFF PLAIN (ALGERIA)
The soil aggregate stability affected by soluble salts and exchangeable sodium is a determining factor of their superficial structural evo-
lution under the actions of rain and irrigation. This work studies the physical properties of soils and applies a method of structural cha-
racterisation by using the laser diffraction particle-size analyser with three treatments corresponding to various initial moisture conditions
and levels of energy. This method is applied on surface horizon samples of the Cheliff plain soil which is affected by the soluble salts and
the exchangeable sodium. The tests results are punctual measures of the aggregates size distribution. The curves describe the disinte-
gration on a very large granulometric range reaching a diameter of 0,05 µm, if the soil is affected by the dispersion process. The effect of
sodium adsorption ratio [SAR = Na / ((Ca + Mg)/2) 0,5, where concentrations are expressed in meq l-1] and the saline concentration on
the water retention, the aggregate stability and the infiltration rate are quantified. All the studied samples show a risk on the structural beha-
viour when the sodium adsorption ratio (SAR) exceeds a certain threshold. However, the desegregation increased as the sodicity and elec-
trolyte concentration of soil solution increased, also, the infiltration rate decreased as the SAR and salt concentration increased. The results
of the linear correlation matrix carry to conclude that the soils saltiness of the Cheliff plain always comes with a sodisation of the exchan-
ge complex. The threshold values acceptable of the Na concentration (SAR) and the exchangeable sodium percentage (ESP) needed, to
maintain stable structure, are ranged to 2 and 5 % respectively. The dispersion appears to be mainly sensitive to the exchangeable sodium
and secondarily by the electric conductivity that translates globally the salinity of soil.
Key-words
mots
RESUMEN
EXCHANGEABLE SODIUM, SALINE CONCENTRATION, STRUCTURAL STABILITY AND INFILTRATION
texte
Palabras clave
mots
Étude et Gestion des Sols, 11, 2, 2004Titre court 83
ture non dØgradØe, salins et efflorescences salines (CPCS, 1967),a salinisation et la sodisation des sols constituent des
ou Fluviosols et Salisols selon le RØfØrenciel PØdologique (AFES,phØnomŁnes importants dans les zones sŁches. Elles
1995). Les sols sont carbonatØs, argileux limono-argileux, laLprovoquent une dØgradation des propriØtØs biologiques,
conductivitØ Ølectrique de l’extrait de p te saturØe est comprisechimiques et physiques des sols. Les consØquences de cette dØgra-
-1entre 1 et 30 dS m , le taux de sodium Øchangeable varie entre 5dation des propriØtØs des sols est la diminution de leur fertilitØ qui
et 25 % de la capacitØ d’Øchange cationique (Saidi, 1992).entra ne une rØduction des rendements des cultures, et parfois la
disparition du couvert vØgØtal naturel. Ces phØnomŁnes de dØgra- Pour Øtudier le comportement physique (rØtention en eau, sta-
dation des sols donc donc des facteurs de dØsertification (Aubert, bilitØ structurale, infiltration sous pluie simulØe), des sols de la
1975). rØgion, 6 Øchantillons sont sØlectionnØs, couvrant largement les
gammes possibles de variation de la salinitØ (exprimØe par laSi l effet des sels solubles et du sodium Øchangeable sur les pro-
-1conductivitØ Ølectrique (CE) de l extrait de p te saturØe en dS mpriØtØs physiques des sols est connu depuis longtemps (U. S.
25 C) et de la sodicitØ (exprimØe par le pourcentage de sodiumSalinity Laboratory, 1954, Tessier, 1984), les seuils de sensibilitØ sont
fixØ sur le complexe absorbant (EPS) et le rapport d adsorption duencore mal identifiØs et trŁs discutables (Suarez, 2001). En effet, ces
sodium de la solution du sol (SAR). Un septiŁme Øchantillon, dØsi-seuils dØpendent Øgalement de certaines caractØristiques du sol (tex-
gnØ par La Bouzoule, son lieu de prØlŁvement Champenoux, 54) estture, minØralogie des argiles, teneur et nature des composØs orga-
utilisØ comme une argile modŁle dans notre Øtude. Le sol est un Solniques, pH et sesquioxydes ). Pour cela, la mise en valeur des sols
brun caractŁre vertique (CPCS, 1967) ou un PØlosol TypiqueaffectØs par ces phØnomŁnes nØcessite une dØtermination spØci-
selon le RØfØrentiel PØdologique (AFES, 1995).fique des seuils acceptables pour le sol et le vØgØtal (Suarez, 2001,
Shaggs et al., 2001). Si ces phØnomŁnes affectent prØfØrentiellement Compte tenu de l influence des carbonates des diffØrentes frac-
les sols irriguØs en zones sŁches, il n en demeure pas moins que tions granulomØtriques sur les propriØtØs physiques des sols (Halitim
les sols non irriguØs peuvent Œtre concernØs par ce problŁme la 1985, Daoud 1993), mais de leur rØpartition trŁs variable, il Øtait nØces-
suite d apports de solutions chargØes par les eaux de ruisselle- saire pour Øtablir des comparaisons valables, de raisonner uni-
ment, par les Øcoulements hypodermiques et les remontØes capil- quement sur les pourcentages relatifs des diverses fractions minØ-
laires, et par les vents ( Aubert, 1975, Halitim, 1985). rales insolubles.
Concernant l effet nØfaste du sodium Øchangeable sur la struc- On a donc rØalisØ sur chaque Øchantillon, tamisØ au prØalable
ture des sols, le seuil de 15 % est initialement considØrØ comme le 2 mm, une analyse granulomØtrique aprŁs dØcarbonatation et dis-
niveau critique qui affecte la stabilitØ structurale des sols (U. S. persion l hexamØtaphosphate de sodium (mØthode de la pipette
Salinity Laboratory, 1954). Par la suite, de nombreux travaux ont mon- Robinson), et une mesure de la teneur en calcaire total par volumØtrie
trØ que ce seuil est variable selon certains paramŁtres caractØris- au calcimŁtre de Bernard. Le carbone organique est analysØ par la
mØthode Anne.(1945) ; le pH mesurØ dans une suspension terre/eautiques des sols tels que la texture, la nature des collo des et des consti-
tuants secondaires (Shainberg et al., 1981, Lebron et al., 2002). C est de 1/2,5 aprŁs 2 heures d agitation et 24 heures mise en Øquilibre.
ainsi que McIntyre (1979) proposa le seuil de 5 % de sodium Øchan- La conductivitØ Ølectrique est mesurØe sur un extrait de p te satu-
geable pour dØfinir les sols sodiques. rØe; les mesures de la capacitØ d Øchange et des cations solubles
ont ØtØ rØalisØes au Laboratoire d Analyses des Sols de l INRASi la stabilitØ structurale est une propriØtØ qui joue un r le fon-
d Arras l aide de deux mØthodes, la mØthode Metson, par extra-damental dans le fonctionnement des sols, sa caractØrisation pose
ction l acØtate d ammonium au pH 7 et la mØthode par extractionencore des problŁmes mØthodologiques (Whelan et al., 1995; Le
au chlorure de cobaltihexammine au pH du sol et l extraction diluØeBissonnais, 1996; Saidi et al., 1999; Draz-zouita et al., 2002).
au rapport sol/eau de 1/25.Ce travail a pour objectifs d Øtudier le comportement physique
d Øchantillons de sols affectØs par les sels solubles et le sodium
Øchangeable. Il s agit en particulier de cerner leur seuil de sensibi- La rØtention en eau
litØ au sodium Øchangeable par la mise en uvre d une mØthode Les dØterminations ont portØ sur des mottes de dimensions
rØcente de caractØrisation de la stabilitØ structurale des sols. 3centimØtriques (5 10 cm ) obtenues par fragmentation la main
de blocs dØcimØtriques. La densitØ apparente des mottes a ØtØ
mesurØe l aide de la mØthode au pØtrole (Monnier et al., 1973).
MAT RIELS ET M THODES Six teneurs en eau ont ØtØ dØterminØes pour des valeurs de poten-
tiel matriciel de 10 hPa (W1,0 pF = 1), -330 hPa (W2,5 pF = 2,5),
-1000 hPa (W3,0 pF = 3,0), -3300 hPa (W3,5 pF = 3,5), -
Les Øchantillons ØtudiØs 10000 hPa (W4,0 pF = 4,0), -15000 hPa (W4,2 pF = 4,2). Les
Ils proviennent de l horizon de surface des principaux types de mesures ont ØtØ rØalisØes en utilisant un dispositif pneumatique. Ce
sols de la plaine du Bas Cheliff (AlgØrie) et qui sont des sols peu Øvo- dispositif s apparente celui utilisØ par Tessier et Berrier (1979) tout
luØs non climatiques d’apport alluvial et des sols halomorphes struc- en permettant de mettre l Øquilibre 30 40 mottes la fois dans
Étude et Gestion des Sols, 11, 2, 200484 D. Saidi, Y. Le Bissonnais, O. Duval, Y. Daoud et A. Halitim
une seule cellule. La teneur en eau est mesurØe aprŁs 7 jours de lant dont le mouvement est imprimØ par un moteur Ølectrique. Cet
mise l Øquilibre avec la pression choisie puis passage l Øtuve infiltromŁtre aspersion permet de simuler des pluies d intensitØs
2105 C pendant au moins 24 heures Ces diffØrentes dØterminations contr lables sur une placette de 1 m . La gamme d intensitØ disponible
effectuØes sur Øchantillons non perturbØs requiŁrent un grand varie de 20 150 mm/h. Le protocole de simulation comprend plu-
nombre de rØpØtitions. Les valeurs moyennes sont obtenues par- sieurs essais pluvieux d une intensitØ moyenne de 30 mm/h pendant
tir de 5 6 mottes. 90 minutes, soit 45 mm de prØcipitation. Cette derniŁre est obtenue
avec un rØglage de la pression de 1,7 bars au niveau du gicleur et
elle correspond bien celle rencontrØe dans la zone d Øtude pourLa stabilitØ structurale
un ØvŁnement pluvieux naturel de rØcurrence dØcennale.La mesure de la stabilitØ structurale sur des agrØgats de 3 5 mm
Le dispositif, qui permet de travailler l Øchelle d un massifobtenus aprŁs tamisage, est rØalisØe selon le protocole proposØ par
d agrØgats et succion imposØe, est prØconisØ dans les modŁlesLe Bissonnais (1996). Avant de soumettre les agrØgats aux tests,
con us par Shainberg et al. (1980), Fies et Panini (1995) et Leun sØchage l Øtuve 40 C pendant 24 heures permet de mettre
Bissonnais et al. (1996). Il comprend 12 cylindres de plastique d unles Øchantillons Øtudier aux mŒmes conditions hydriques afin d
diamŁtre de 5 cm, d une hauteur de 5 cm; distants d environ 10 cm, Øtablir des comparaisons valables. L objectif de la mØthode est de
ils sont rØpartis sur une plaque en PVC mesurant 50x50 cm. Ils re oi-donner une description rØaliste du comportement des sols soumis
vent environ 120 g d agrØgats secs de taille 3-5 mm la densitØ appa- l action de la pluie et de permettre un classement relatif des matØ-
3rente de 1,5 g/cm , formant une couche de 40 mm d Øpaisseur etriaux vis- -vis de ce comportement. Trois types de tests sont effec-
reposant sur un lit de 10 mm d Øpaisseur de sable calibrØ et lavØ*.tuØs (humectation rapide, agitation aprŁs prØ-humectation et humec-
Les cylindres sont transparents afin de pouvoir contr ler visuellementtation lente); chacun d eux caractØrise un phØnomŁne particulier
l humectation. Ils sont perforØs leurs bases pour permettre l Øva-(Øclatement total, dØsagrØgation par Ønergie mØcanique et l Øcla-
cuation de l eau et la mesure de l infiltration. Les Øchantillons sonttement partiel ou la microfissuration). La stabilitØ est exprimØe par
d abord saturØs par la base. Ils sont ensuite exposØs une pluie simu-la caractØrisation de la distribution de la taille des particules agrØ-
lØe (eau permutØe) jusqu’ ce que le taux d infiltration stabilisØe soitgØes. Le granulomŁtre laser Mastersizer S (Malvern Instruments Ltd)
obtenu. Le flux d eau passant travers l Øchantillon est mesurØ toutesa ØtØ utilisØ. Il fait appel la thØorie de diffusion de la lumiŁre de Mie
les 5 minutes et dØsigne le volume d eau infiltrØ par unitØ de temps.pour calculer le diamŁtre des particules dispersØes ou agrØgØes. La
Le rapport entre l infiltration finale et l intensitØ de pluie qui corres-mesure est rØalisØe directement sur des particules en suspension
pond au coefficient d infiltration finale (CIF) est calculØ pour chaquedans l eau. Le type de lentille choisi (300RF) permet de mesurer des
essai. Les conditions standard du fonctionnement du simulateur pourdiamŁtres compris entre 0,05 et 880 m. Une opØration de tamisage
chaque Øpisode pluvieux sont ØtalonnØes et vØrifiØes. 500 m est effectuØe avant le passage au granulomŁtre. Le refus
Trois rØpØtitions ont ØtØ utilisØe pour chaque Øchantillon traitØ.du tamis est ensuite sØchØ l Øtuve jusqu poids constant. Les rØsul-
tats s expriment soit graphiquement sous la forme des courbes des
frØquences cumulØes, soit par le calcul du diamŁtre moyen pondØ-
ral pour chaque test (MWD, pour Mean Weight Diameter de Van R SULTATS
Bavel (1949) et Youker et Mc Guiness (1956)) qui reprØsente la
moyenne. des frØquences cumulØes. On peut Øgalement faire la
moyenne des trois MWD pour avoir une valeur synthØtique. La CaractØrisation statistique de la population
facilitØ d utilisation de l appareil et la rapiditØ des mesures donnent d Øchantillon
la possibilitØ d effectuer des cinØtiques de dØsagrØgation au cours
Les caractØristiques physico-chimiques des 6 Øchantillons sØlec-du temps. Dans notre cas, nous avons effectuØ des mesures gra-
tionnØs ainsi que celui de la Bouzule sont rapportØes dans lenulomØtriques aprŁs 5 minutes d agitation, et les rØsultats sont
tableau 1. Les valeurs de la conductivitØ Ølectrique de l extrait de p teexprimØs par le MWD . Chaque valeurs du MWD est obtenu aprŁsbis -1 -saturØe varient de 2 et 41 dSm , celle de la Bouzule est de 0,86 dSm
trois rØpØtition. 1. Ils sont gØnØralement calcaire avec des teneurs en matiŁre orga-
nique comprises entre 1.9 et 3 %; leur texture est argilo-limoneu-
Mesure de l infiltration du sol sous pluie se. Les paramŁtres importants pour apprØcier les risques de
simulØe sodisation des sols sont le SAR et ESP du complexe absorbant. Dans
1 les Øchantillons, les valeurs du SAR varient de 0 6, et celles deLes averses artificielles ont ØtØ mises en uvre l aide d un dis-
positif d aspersion. Le simulateur de pluie est est de type IRD (ORS-
TOM), con u par Asseline et Valentin (1978). Il est constituØ d un sys-
tŁme d arrosage fixØ au sommet d une tour pyramidale de 4 mŁtres
1 * En considérant que la densité moyenne de la fraction solide du sol est de
de haut et protØgØ de l action du vent par une b che amovible. 32,65g cm , le volume des pores du lot d’agrégats dans le cylindre serait de 45
3L aspersion est assurØe par un gicleur calibrØ, montØ sur un bras oscil- cm .
Étude et Gestion des Sols, 11, 4, 2004µ
Titre court 85
Figure 1 - Valeurs de teneurs en eaux aux diffØrents potentiels matriciels des matØriaux ØtudiØs
Figure 1 - Water retention at various water potential for the studied materials
0,80
ESP=30,70
ESP=5
ESP=11
0,60 ESP=19
ESP=26
ESP=52
0,50
BZN
0,40
0,30
0,20
0,10
10 330 1000 3300 10000 15000
Potentiel matriciel (hPa)
l ESP de 3 52 %. Les valeurs de la CEC, lorqu elles sont mesu- La rØtention en eau
-1rØes au pH du sol, sont comprises entre 18 et 21 Cmol kg pour les L influence de la phase saline sur la rØtention en eau aux diffØ-
-1sols du ChØliff; elle est de l ordre de 25 Cmol kg pour celui de la rents potentiels de l eau est prØsentØe sur la figure 1. Pour chacun
Bouzule qui n est ni salØ ni sodique. des matØriaux, les teneurs pondØrales en eau diminuent du pF 1 au
La fraction infØrieure 2 m des Øchantillons appartient au pF 4,2, et pour chaque pF, la teneur en eau est trŁs variable en fonc-
faciŁs caractØristique des illites, avec un mØlange de minØraux tion du SAR et de la concentration saline de la solution du sol. Les
argileux de type smectite, kaolinite et de chlorite (Daoud, 1993). La diffØrences de teneur en eau observØes entre les Øchantillons sem-
2 -1surface spØcifique est en moyenne de 328 m g pour les fractions blent comparables, avec un maximum de teneur en eau obtenu pour
2 -1 un SAR de 3 Pour les Øchantillons ayant une concentration unargileuses des sols du Bas Cheliff, elle est de 288 m g pour la
SAR < 2 la teneur en eau augmente avec la conductivitØ ØlectriqueBouzule.
de la solution du sol; par contre les Øchantillons ayant un SAR > 3,Les sols salsodiques ont en gØnØral ont une Øvolution dominØe
une diminution progressive de la teneur en eau est observØe pourpar la prØsence de fortes quantitØs de sels plus solubles que le gypse.
toutes les concentrations salines ØtudiØes. Les rØsultats montrentOn mesure la salinitØ par la conductivitØ Ølectrique de l extrait p te
d une maniŁre gØnØrale que dans la gamme de potentiels de l eau
saturØe (CE). La richesse du complexe adsorbant des sols en ions
de 10 hPa 15000 hPa, c est dire de la capacitØ maximale au
sodium provenant de ces sels et la susceptibilitØ de la dØgradation
champ au point de flØtrissement permanent des plantes, la teneur
de leurs propriØtØs physiques sont caractØrisØes par le pourcenta-
en eau est divisØe au moins par 2. Par la suite, les teneurs en eau
ge du sodium Øchangeable (ESP) et le sodium adsorption ratio augmentent quand la concentration saline augmente, pour toutes
(SAR) de la solution du sol lorsqu ils dØpassent respectivement les les valeurs du potentiel matriciel. NØammoins l effet de cette concen-
valeurs de 15 % et 10 (Sposito et Mattigod, 1977; USDA, 1979; tration est limitØ un seuil dØterminØ au-del duquel cette teneur en
Aubert, 1983). Ils sont couramment utilisØs pour prØvoir l Øvolution eau diminue quand la concentration en sodium dans la solution du
de la composition du complexe d Øchange et pour dØfinir le terme sol augmente.
de sodicitØ. Le tableau 2 confirme l existence d une relation linØai- Ce comportement est rapprocher de l Øvolution de la taille
re positive entre la conductivitØ Ølectrique de l extrait de p te satu- des pores remplis d eau qui diminue quand le potentiel total aug-
rØe et la sodicitØ qui est exprimØe soit par le SARl, soit par l ESP. mente. Le potentiel total Øtant Øgal la somme du potentiel matri-
Les coefficients de corrØlation linØaire sont ØlØvØs (r>0.90) et sug- ciel et du potentiel osmotique (Hillel, 1980), l augmentation du poten-
gŁrent que ces paramŁtres sont trŁs fortement corrØlØs entre eux; tiel osmotique, c est- -dire la concentration saline un seuil dØterminØ
-1ils signifient que la salinitØ des sols de la plaine du Cheliff s ac- (CE<4dS m , SAR<2 et EPS<5), prØsente les mŒmes effets que la
compagne toujours d une sodisation du complexe adsorbant. contrainte physique, mais avec des teneurs en eau relativement Øle-
Étude et Gestion des Sols, 11, 4, 2004
Teneur en eau (g/g)86 D. Saidi, Y. Le Bissonnais, O. Duval, Y. Daoud et A. Halitim
Tableau 1 - Statistiques gØnØrales de diffØrentes caractØristiques physico-chimiques des Øchantillons de la plaine du Bas Cheliff.
Table 1 - Physical and chemical characteristics of the studied materials.
CaractØristiques UnitØ Minimum Maximum Moyenne Ecart type
pH 8 8,33 8,17 0,01
CE dS/m 1,93 41,33 12,48 12,73
CaCO 17,53 22,1 19,77 1,423
MO 0,53 3,38 2,37 0,68
Argile % 40,8 55,37 46,14 4,35
Limon 35,49 52,15 42,21 4,02
Sable 4,01 18,6 11,65 5,08
ESP 3,24 52,16 14,03 14,36
SAR 0,8 6,27 2,09 1,64
3DensitØ apparente g/cm 1,32 1,79 1,66 0,12
CEC* cmolc/kg 17,1 24,6 19,58 1,89
CEC** 12,5 19,7 15,13 1,93
Cations totaux* cmolc/kg 19,1 107,69 38,7 28,61
Cations totaux ** 53,6 227,85 85,29 55,86
2Surface spØcifique m /g 310,08 359,79 327,8 15,46
(*) Cobaltihexamine, (**) Metson
vØes. Au-del de ce seuil la tendance s inverse. De ce fait, lorsque la taille des particules rØsultantes (élémentaires ou agrégées) de
le potentiel osmotique et le potentiel matriciel augmentent, la rØten- l Øchantillon SAR 2 semble Œtre intermØdiaire entre les deux types
de courbes dans l intervalle de classes granulomØtriques infØrieurestion en eau diminue.
60 m; elle rejoint celles du groupe d Øchantillons SAR relati-Par ailleurs, la sodicitØ possŁde un effet plus discriminant que la
vement plus ØlevØ partir de la classe granulomØtrique supØrieu-salinitØ dans la variation de la teneur en eau pondØrale. En effet, la
re 60 m.rØtention en eau dans les sols du ChØliff est limitØe par le sodium
Les rØsultats de ce test montrent une constance de la forme gØnØ-Øchangeable des concentrations salines comparables comme
rale des courbes de distribution granulomØtrique, avec une lØgŁrel ont montrØ les travaux de Halitim et al. (1984) et Tessier (1984).
discrimination entre les sols ØtudiØs. Au-del d un seuil dØterminØ,
la mise en Øvidence de l Øtendue de la dØsagrØgation n est pas clai-StabilitØ structurale
rement Øtablie, et les distributions granulomØtriques Øvoluent peu.
L’éclatement total La désagrégation mécanique
Ce traitement permet de tester le comportement de matØriaux Ce traitement permet de tester le comportement de matØriaux
secs placØs dans un mŒme contexte climatique et cultural et qui sont humides. La rØhumectation prØalable a pour objectif de tester la cohØ-
soumis des humectations brutales, du type irrigation par sub- sion des matØriaux l Øtat humide indØpendamment de l Øclatement.
mersion, ou des pluies intenses. Le mØcanisme d Øclatement total, Cette rØhumectation sans Øclatement est rØalisØE par l utilisation d un
liØ au piØgeage de l air lors de l humectation des agrØgats permet liquide (Øthanol) non polaire et non miscible l eau (Le Bissonnais
de fournir des indications globales et tendancielles sur les compor- et al., 1995)
tements des sols en fonction des variations de la salinitØ globale. Lorsque les agrØgats des diffØrents Øchantillons sont soumis
D aprŁs la figure 2, on constate que lorsqu on immerge rapide- ce test, la dØsagrØgation est diffØrente et semble Œtre associØ au pro-
ment dans l eau les agrØgats secs des diffØrents Øchantillons, les dis- cessus de dispersion physico-chimique. Pour la fraction infØrieure
tributions granulomØtriques obtenues prØsentent deux allures dif- 20 m, la distribution de la taille des particules agrØgØes (figure 3)
fØrentes. L Øchantillon caractØrisØ par un SAR 0 et ayant une faible prend trois allures diffØrentes, les Øchantillons SAR 0 et SAR 2 prØ-
-1concentration saline (CE < 4 dSm ) prØsente une allure diffØrente sentent des allures spØcifiques et diffØrentes de celles des autres
de celles du groupe d Øchantillons SAR 3, SAR 4, et SAR 6 qui Øchantillons. Au-del de la fraction supØrieure 20 m, la variation
se comportent de fa on comparable. La courbe de distribution de de la distribution de la taille des particules demeure importante et
Étude et Gestion des Sols, 11, 4, 2004Titre court 87
Figure 2 - Distribution au granulomŁtre de la taille des particules agrØgØes des matØriaux utilisØs lors de l immersion
Figure 2 - Particle size distribution after breakdown resulting from fast wetting for the studied materials
100
Humectation rapide80
ESP=3
ESP=5
60
ESP=11
ESP=19
40
ESP=26
ESP=52
20
0
01 10 100 1000 10000
Diamètre des particules (µm)
Figure 3 - Distribution au granulomŁtre de la taille des particules agØgØes des matØriaux utilisØs lors de la dØsagrØgation par Ønergie
mØcanique.
Figure 3 - Particle size distribution after breakdown resulting from wet stirring for the studied materials
100
Agitation après pré-humectation
80
ESP=3
ESP=5
60
ESP=11
ESP=19
40
ESP=26
ESP=52
20
0
01 10 100 1000 10000
Diamètre des particules (µm)
Øvolue selon la variation de la sodicitØ et de la salinitØ. Ce test per- La désagrégation par humectation lente
met d Øtablir des diffØrences entre les matØriaux du point de vue des Ce traitement permet de tester le comportement de matØriaux
particules agrØgØes produiteS. Il permet aussi de mettre en Øvidence peu humides soumis des pluies modØrØes. Il est moins destruc-
une meilleure discrimination des sols de la plaine du ChØliff, selon tif que l humectation brutale et permet donc de discriminer des sols
la stabilitØ structurale de chaque Øchantillon. peu stables. La rØhumectation par capillaritØ consiste analyser la
Étude et Gestion des Sols, 11, 4, 2004
Pourcentage cumulé (%)
Pourcentage cumulé (%)88 D. Saidi, Y. Le Bissonnais, O. Duval, Y. Daoud et A. Halitim
Figure 4 - Distribution au granulomŁtre de la taille des particules agrØgØes des matØriaux utilisØs lors de la rØhumectation par
capillaritØ
Figure 4 - Particle size distribution after breakdown resulting from slow wetting for the studied materials
100
Humectation lente
80
ESP=3
ESP=5
60
ESP=11
ESP=19
40 ESP=26
ESP=52
20
0
01 10 100 1000 10000
Diamètre des particules (µm)
rØaction des Øchantillons la dØsagrØgation par humectation lente. entre les courbes est faible. Il s agit donc du processus de disper-
En effet les dimensions des fragments qui en rØsultent, aprŁs avoir sion qui permet la production des particules fines ØlØmentaires du
testØ l influence du SAR montrent que l allure de la distribution de simple fait d une mise en contact avec l eau des agrØgats aussi bien
la taille des particules (figure 4) Øvolue selon trois tendances dans sec qu saturation.
l intervalle de classes supØrieure 50 m et infØrieure 800 m qui travers ces rØsultats nous remarquons que la dØsagrØgation
sont respectivement celle de l Øchantillon au SAR 0, de l Øchantillon rØsulterait de l action de plusieurs mØcanismes dØpendants. Les fac-
SAR 2 et enfin celles des autres Øchantillons. teurs les plus importants sont l Øtat hydrique initial et les caractØ-
ristiques chimiques (salinitØ et sodicitØ) des agrØgats. Ces deux fac-Tous les Øchantillons prØsentent des rØponses nuancØes l ex-
ception de l Øchantillon au SAR 0 et au SAR 2 qui ont une stabilitØ teurs ont servi dØterminer d une part la probabilitØ d intervention
de ces mØcanismes de dØsagrØgation, et d autre part, la limite destructurale meilleure que les autres Øchantillons.
dØsagrØgation maximale, et donc les risques de dØgradation struc-
La stabilité structurale moyenne turale des sols au-del du seuil dØterminØ.
La figure 5 prØsente les courbes de la distribution de la taille des
Evolution de l’infiltration netteparticules rØsultantes moyenne des trois traitements des matØriaux
Les courbes d Øvolution de l infiltration nette (figure 6) montrentde la plaine du Cheliff et celui du matØriau argileux pris comme modŁ-
le (La Bouzule naturelle). Pour ce qui est de la stabilitØ de La trois allures. La premiŁre correspond l allure de la courbe d infil-
tration de La Bouzule qui possŁde un trŁs faible SAR (< 0,1) et uneBouzule, elle est nettement meilleure que celle des autres matØriaux
stabilitØ structurale meilleure; la seconde correspond la courbe d in-utilisØs, du fait de l absence du mØcanisme de dispersion lors de l im-
filtration du matØriau dont le SAR est Øgal 0,87 et qui prØsente unemersion des agrØgats dans l eau. Le matØriau au SAR 0 est plus
stabilitØ structurale moyenne; la troisiŁme regroupe les matØriauxstable que celui au SAR 2 Par contre, les autres matØriaux possŁ-
dont le SAR est supØrieur ou Øgal 2.dent une faible stabilitØ structurale et leurs distributions sont plus rap-
prochØes les unes des autres dans l intervalle de la fraction infØrieure Au dØbut des pluies, nous constatons que l infiltrabilitØ diffŁre selon
200 m. Au-del de cette limite, l Øcart entre les courbes traduit les Øchantillons. L Øcart demeure significatif entre l Øchantillon au SAR
une dØsagrØgation qui Øvolue avec le taux de saturation en sodium 0 et l Øchantillon au SAR 2 l Øcart est relativement plus faible entre
et la concentration saline mesurØe par la conductivitØ Ølectrique de l Øchantillon au SAR 2 et le reste du groupe d Øchantillons. On
l extrait p te saturØe. Lorsque le SAR dØpasse le seuil de 2, l Øcart observe une chute brutale de l infiltration pour les sols au SAR > 2,
Étude et Gestion des Sols, 11, 4, 2004
Pourcentage cumulé (%)Titre court 89
Figure 5 - Distribution de la taille des particules agrØgØes moyenne des matØriaux utilisØs
Figure 5 - Mean particle size distribution from the three tests for the studied materials
100
Humectation lente
80
ESP=3
ESP=5
60
ESP=11
ESP=19
40 ESP=26
ESP=52
20
0
01 10 100 1000 10000
Diamètre des particules (µm)
Figure 6 - Courbes d Øvolutions hydrodynamiques de surfaces des diffØrents matØriaux utilisØes
Figure 6 - Net infiltration curves for the studied materials
25
ESP 3
20
ESP=5
ESP=11
ESP=1915
ESP=26
ESP=52
10 BZN
5
0
010 2030405060
Pluie cumulée (mm)
avec une pluie de 15 mm, par la suite les courbes tendent vers un para t donc pas de relation linØaire entre l Øvolution hydrodyna-
mique, Les valeurs du SAR et la concentration de la solution danspalier partir de 20 mm de pluie cumulØe.
le cas des sols de la rØgion du Bas Cheliff. Cette valeur de 1 mm
partir de 25 mm de pluie cumulØe, les niveaux de courbe de h-1co ncide avec la fermeture totale de la macroporositØ et l appa-
l ensemble des Øchantillons du Cheliff sont analogues et possŁdent rition des flaques d eau sur l Øtat de surface (flaquage) et la for-
une valeur d infiltration finale trŁs faible (1 mm h-1). ce stade, il n ap- mation d une croßte sØdimentaire. L Øchantillon de la Bouzule prØ-
Étude et Gestion des Sols, 11, 4, 2004
Infiltration (mm/h)
Pourcentage cumulé (%)90 D. Saidi, Y. Le Bissonnais, O. Duval, Y. Daoud et A. Halitim
Tableau 2 - Matrice de corrØlation linØaire entre les paramŁtres de la phase saline et les propriØtØs physiques
Table 2 - Matrix of linear correlation between salinity parameters and physical properties
CE SCS SCE ESP SAR 1/MWD 1/MWD CIFbis
CE 1,00
SCS 0,94 1,00
SCE 0,98 0,91 1,00
ESP 0,94 0,85 0,96 1,00
SAR 0,92 0,81 0,94 0,98 1,00
1/MWD 0,61 0,52 0,68 0,70 0,67 1,00
1/MWD 0,57 0,45 0,67 0,67 0,66 0,98 1,00bis
CIF -0,62 -0,48 -0,62 -0,67 -0,64 -0,77 -0,73 1,00
Les corrélations significatives au seuil de 0.05 et 0.01 sont respectivement supérieures à 0.5529 et 0.6835, à n=13
sente une Øvolution hydrodynamique de surface relativement plus tique (r = 0,68 au seuil de signification de 1 %). Cela explique clai-
lente que celles des autres Øchantillons (figure 6). rement que la mesure de l infiltration nette peut faire l objet d une
bonne estimation de la stabilitØ structurale. La corrØlation entre l in-
filtration nette finale et l inverse du diamŁtre moyen pondØral bis
DISCUSSION (1/MWD ) est aussi hautement significative (r = -0.73**) ; ellebis
montre en effet l Øtendue de la stabilitØ structurale, car dans le casLa stabilitØ structurale et l infiltration des sols seraient les para-
oø les Øchantillons subissent l agitation pendant une durØe de 5mŁtres les plus discriminants pour Øvaluer la sensibilitØ des sols
minutes, la dØsagrØgation est maximale et ne peut avoir des consØ-la dØgradation physique. Le tableau 2 montre l existence d une
relation linØaire positive (r = 0,61*) entre la conductivitØ Ølectrique quences sur le stade final de l infiltration.
(CE) et l inverse du diamŁtre moyen pondØral (1/MWD) et d une rela- Le mØcanisme de dispersion diffØrentes Øchelles d investiga-
tion linØaire nØgative (r = - 0,62*) entre la conductivitØ Ølectrique et tion est un mØcanisme fondamental dans la dØgradation de la struc-
le coefficient d infiltration final (CIF). La mŒme tendance du point de ture (Le Bissonnais, 1988; Chiang et al., 1987; Daoud, 1993), et dans
vue comportement est observØe lorsqu il s agit de sodicitØ, mais avec les sols, la dispersion dØpend principalement du Pourcentage du
des coefficients lØgŁrement ØlevØs. Sodium Echangeable (ESP). Comme nous l avions soulignØ, la
La relation linØaire entre la stabilitØ structurale, l infiltration et les salinitØ rencontrØ dans les sols du Cheliff s accompagne d une
paramŁtres de la somme des cations est significativement diffØrente sodisation du complexe adsorbant. La dØsagrØgation structurale et
de zØro. Ces relations avec la somme des cations Øchangeables la dispersion des ces sols peuvent se manifester dŁs la valeur du
(SCE) sont significatives, ainsi qu avec la somme des cations
SAR 2 Nos rØsultats sont compatibles avec les donnØes de Northcote
solubles. En revanche les coefficients de corrØlation de ces derniers
et Skene (1972) sur les sols d Australie, de McIntyre (1979), et de
avec les paramŁtres de propriØtØs physisques ne sont pas signifi-
Shainberg et Letey (1984) qui proposent un seuil de sodium Øchan-catifs.
geable de 5 %. Ce taux de sodium Øchangeable sur la complexe
Il est noter que les variables de sodicitØ (ESP et SAR) sont mieux
adsorbant dØclenche le processus de dispersion qui rØduit lescorrØlØes que les variables de salinitØ vis- -vis de la dØsagrØgation
forces d attraction entre les particules collo dales lors de l humectationsous agitation pendant une durØe de 5 minutes (1/MWD ). Celabis
des agrØgats dans l eau (Sumner, 1993) et induit par consØquent uneindique que le dØclenchement du mØcanisme de dispersion physi-
dØsagrØgation trŁs intense, responsable de la faible infiltrabilitØ desco-chimique (lors de la dØsagrØgation qui entra ne la production de
sols cause de la mobilitØ des particules terreuses (Ben-Hur et al.,particules fines) est bien liØ principalement la teneur en sodium
1992). Nos rØsultats rejoignent les travaux de Halitim et al., (1984),Øchangeable, et secondairement la conductivitØ Ølectrique de
de Abu-Sharar et al. (1987), de Daoud, (1993) et de Morshedi et al.l extrait de p te saturØe qui traduit gØnØralement la concentration en
Ølectrolytes de la solution. (2000) qui ont montrØ que la dispersion associØe au phØnomŁne
d Øclatement rØduit la conductivitØ hydraulique parce que les parti-L infiltration finale est bien corrØlØe l inverse du MWD (r = -
0,77**). Cette relation est hautement significative dans la mesure oø cules argileuses dispersØes sont mobiles et capable d engendrer la
la valeur du coefficient de corrØlation est supØrieure la valeur cri- fermeture des pores conducteurs.
Étude et Gestion des Sols, 11, 4, 2004