Mesurer la stabilité des sols de France avec un smartphone

Le sol est un système complexe et fragile dont la structure peut, sous l’action mécanique des pluies, se fragiliser et conduire à des processus d’érosion plus ou moins graves. En collaboration avec les universités de Sydney et de Tours et le département INRAE Agroécosystèmes, l’unité InfoSol teste à l’échelle du territoire une application pour smartphone permettant de caractériser et suivre dans le temps et de manière simple et répétable la capacité des sols à conserver leur structure.

Les sols possèdent une structure : les agrégats

Couche superficielle de la croûte terrestre, le sol résulte de la transformation de la roche mère enrichie par des apports organiques issus des organismes vivants. Les particules minérales de différentes tailles, comme les argiles, les limons et les sables, s’agencent avec les résidus organiques et font émerger une structure. Ainsi, selon la nature du sol, mais également des pratiques - labour, apports organiques-, les éléments du sol ne s’empilent pas au hasard. La structure solide résultante peut être caractérisée par sa résistance mécanique qui est la conséquence des liaisons entre les particules élémentaires. Un agrégat de sol est une portion de cette structure qui possède plus de cohésion avec elle-même qu’avec le reste de la structure : ces agrégats sont obtenus en cassant les échantillons de sol car ils ne pré-existent pas avant d’avoir été séparés de leurs voisins.

Les tests de stabilité structurale

La stabilité structurale d’un sol correspond à sa capacité à conserver sa structure lorsque le sol est exposé à une contrainte. Cette propriété des sols affecte de nombreux processus : infiltration, érosion, croissance racinaire, activité microbiologique, etc. Il est important d’avoir un accès facile à la mesure de cette stabilité qui répond à des enjeux en termes de productivité agricole et de préservation des ressources en sol, en eau, et en carbone.

Depuis les années 30, de nombreuses méthodes d'estimation existent : elles consistent à placer des agrégats de sols secs ou frais dans différents liquides comme l’eau ou l’alcool, et à procéder à une humectation plus ou moins rapide afin de mesurer la vitesse d’éclatement de l’agrégat : plus il est stable, plus il reste cohésif et moins vite il se défait dans le liquide. Il existe actuellement une méthode de mesure normalisée coûteuse en temps et peu accessible ; seuls deux ou trois laboratoires en France ont acquis la technicité nécessaire à sa mise en œuvre et la pratiquent en routine. Cela limite la quantité de données disponibles et la diversité des contextes pédoclimatiques représentés. Quand elles existent, les informations sur la stabilité structurale ne sont pas systématiquement versées dans le système d’information national piloté par le GIS Sol. En conséquence, les données sur la stabilité sont très peu disponibles, ce qui limite leur utilisation dans des modèles d’érosion ou pour le conseil agricole.

L’application mobile Slake

L’université de Sydney a proposé récemment une nouvelle méthode de mesure de la stabilité structurale, utilisant un algorithme de reconnaissance d’images dynamique très facilement utilisable. Le logiciel a été adapté pour le téléphone portable, c’est l’application mobile Slake, disponible sur Google store et Apple store. Le protocole aujourd’hui proposé produit une évaluation quantitative de la résistance à l’éclatement d’un agrégat subissant une ré-humectation rapide dans l’eau, que l’on peut rapprocher des traitements maîtrisés par les laboratoires.

Les agrégats de sol sont photographiés secs, puis plongés dans l’eau (ré-humectation rapide). Le téléphone photographie à pas de temps réguliers et estime la surface vue du dessus des agrégats dans l’eau. Cette nouvelle méthode est très rapide - 10 minutes par échantillon -, et sa mise en œuvre très simple car elle consomme a priori très peu de sol et nécessite peu de matériel. Enfin, cette approche présente l’avantage d’être particulièrement didactique car il est possible de visualiser en temps réel la désagrégation des agrégats dans l’eau.

Slake relance la mesure de la stabilité structurale des sols

Après une première phase de définition du protocole à suivre, le projet Eclat soutenu par le département Agroécosystèmes a pour triple ambition de collecter un maximum d’informations sur la stabilité structurale des sols en se basant sur les dispositifs gérés par les partenaires du projet, de proposer un référentiel d’interprétation des sorties de l’application mobile Slake adapté au contexte des sols français et de diffuser son utilisation dans le monde agricole, l’enseignement, voire le grand public en l’adaptant pour des actions de science participative.