Porosité
M5 - Évaluation de la porosité par mesures de la densité apparente et réelle du sol
Résumé
La porosité d’un sol représente le volume de l’ensemble des pores du sol occupés par l’eau ou l’air. Sa mesure permet de donner certaines indications sur les capacités de drainage ou de rétention de l’eau dans le sol. La porosité est exprimée en pourcentage du volume de sol mesuré.
Question posée
Quel est le volume de mon sol qui peut être occupé par l'eau ou l'atmosphère ?
Principe
La porosité est calculée à partir des densités apparente et réelle du sol. La densité apparente du sol correspond à sa masse par unité de volume de sol sec en place et elle est exprimée en g/cm3. La mesure de la densité réelle pose souvent des problèmes de fiabilité quant à sa mesure. Sauf cas particulier, la densité réelle varie entre 2.5 et 2.8 g/cm3. Il est ainsi possible d’utiliser la valeur moyenne de 2.65 g/cm3. Il est également possible de mesurer sa valeur en laboratoire (la méthode est présentée ci-dessous).
Matériel
Petite pelle ;
cylindres métalliques (Eijkelkamp ; V = 100 mL) avec couvercles ;
un couteau ;
sac plastique,
étuve à 105 °C ;
une balance analytique de précision 0. 1 mg.
Densité apparente : Récipients type assiettes (supportant des T = 105°C)
Densité réelle : Ballon jaugés (50 mL) ; burette (50 mL) ; méthanol
Réalisation dee la mesure
Réalisation des observations :
Densité apparente :
Sur le terrain :
prélever un échantillon de sol à l’aide du cylindre en tassant le moins possible le sol et en évitant les endroits caillouteux.
Au laboratoire :
Couper le sol à ras du cylindre et refermer le cylindre avec ses couvercles.
En laboratoire déposer le cylindre sur l’assiette, retirer les couvercles et le faire sécher à l’étuve (105 °C) pendant 24 h.
Une fois refroidit peser et noter la masse M1 de l’échantillon sec, sans le cylindre.
Densité réelle :
Sur le terrain :
prélever un peu de terre à proximité de la prise d’essai effectuée pour mesurer la densité apparente. Prélever environ 100 g
Au laboratoire :
Faire sécher à 105 °C la prise d’essai puis prélever 20 g (M2) .
Placer la prise d’essai dans le ballon jaugé de 50 mL.
Remplir la burette avec 50 mL de méthanol.
Laisser couler environ 20-25 mL de méthanol dans le ballon jaugé puis secouer énergiquement jusqu’à disparition des bulles d’air. Tous les pores de l’échantillon sont alors remplis du méthanol.
Compléter le ballon jusqu’au trait de jauge.
Noter le volume de méthanol non utilisé Vm (volume restant dans la burette)
Le volume de sol (sans les pores) correspond au 50 ml de méthanol initial moins la quantité restante dans l’éprouvette.
Répéter les mesures 3 fois
Traitement des données
La densité apparente se calcule selon la formule suivante :
avec : M1 : Masse de l’échantillon sec (en g) ; Vc : Volume du cylindre (en ml)
La densité réelle se calcule selon la formule suivante :
avec : M2 : Masse de l’échantillon sec (en g) Vm : Volume de méthanol restant dans la burette (en ml)
La porosité totale du sol P (%)
Utiliser soit la valeur de la densité réelle (dr) mesurée, soit la constante 2,65 qui correspond à la valeur moyenne de la densité réelle qui est définie à 2,65 g/cm3.
Interprétation des résultats
La densité apparente sert d’indicateur sur la compaction du sol et par conséquence sur les restrictions pour le développement des racines. Un sol trop compacte est aussi un sol dont l'activité microbienne est contrainte par manque d'eau et d'oxygène. Les valeurs varient généralement entre 1,0 et 1,7 g/cm3 et augmentent avec la profondeur du profil du sol. La porosité d’un sol varie de 30 % pour les sols à texture très fine et très tassés à 70 % pour les sols riches en humus et à texture équilibrée. Elle nous renseigne sur les capacités de drainage ou de rétention de l’eau dans le sol.
Références
BAIZE D. (2018) - Guide des analyses en pédologie 3 édition revue et augmentée - ed Quae
Manuel de laboratoire, Mesure de la porosité du sol - Université de Neuchâtel, 2007
USDA Natural Resources Conservation Service - Soil Quality Institute - Soil Quality Test Kit Guide - Bulk Density Test - July 2001
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