Infiltration de l'eau et conductivité hydraulique saturée dans un bassin agricole présentant une discontinuité pédogénétique

Pourquoi l'eau du sol compte sur les collines cultivées

Sur des terres en pente, chaque pluie impose un choix : l'eau va-t-elle s'infiltrer pour nourrir les cultures et alimenter lentement les cours d'eau, ou s'écouler à la surface en emportant de la terre et des produits agricoles ? Cette étude examine l'intérieur du sol d'une vallée cultivée en tabac dans le sud du Brésil pour voir comment des couches cachées de fragments rocheux et d'argile contrôlent ce choix, et pourquoi les mesures de surface habituelles peuvent induire en erreur les agriculteurs et les gestionnaires de bassin versant.

Couches cachées sous les champs

Les chercheurs ont travaillé dans un petit bassin de tête où les versants supérieurs abrupts laissent place à des terrains plus doux en bas. Sous les champs, ils ont observé un schéma fréquent : une couche superficielle peu profonde, grossière, riche en graviers et sables, reposant sur un matériau plus dense et plus fin en profondeur. Ces changements nets de texture, appelés discontinuités du sol, peuvent se comporter comme des barrières enfouies. Plutôt que de laisser l'eau s'écouler verticalement, elles la redirigent souvent latéralement le long de la pente, modifiant la vitesse à laquelle la terre s'humidifie, se dessèche et évacue le ruissellement vers les ruisseaux.

Mesurer la vitesse de déplacement de l'eau

Pour comprendre l'effet de ces couches enfouies sur le mouvement de l'eau, l'équipe a combiné essais sur le terrain et analyses en laboratoire. Sur les parcelles, ils ont utilisé des anneaux métalliques remplis d'eau pour mesurer la vitesse à laquelle le sol pouvait continuer à absorber de l'eau une fois complètement humide, une grandeur connue sous le nom de taux d'infiltration stationnaire. Au laboratoire, ils ont testé des carottes de sol non perturbées prélevées à plusieurs profondeurs pour mesurer des propriétés telles que la granulométrie, la densité, la rétention d'eau et la facilité de passage de l'eau lorsque le sol est saturé. Ils ont répété ces mesures sur cinq versants et trois positions sur chacun : sommet, milieu de pente et pied de versant.

Contrastes marqués du haut en bas

Les mesures ont révélé des contrastes frappants. Près de la surface, en particulier là où les billons de tabac sont régulièrement travaillés, l'eau circulait rapidement, parfois à plusieurs centaines de millimètres par heure. Les couches plus profondes, surtout riches en argile, ralentissaient souvent l'écoulement presque jusqu'à l'arrêt. L'infiltration de surface variait également fortement d'un endroit à l'autre, même sur quelques mètres, et était souvent plus élevée au milieu de pente qu'en haut ou en bas. Les sols plus graveleux et sablonneux avaient tendance à être plus meubles, de densité moindre et à retenir moins l'eau de façon serrée, tandis que les sols plus fins et argileux stockaient davantage d'eau mais la laissaient circuler plus lentement. Dans l'ensemble, le bassin présentait une mosaïque de zones rapides et lentes, façonnée par l'érosion, l'accumulation de sédiments, la gestion des cultures et des différences subtiles de pente.

Regarder le profil entier, pas seulement la surface

Une question clé était de savoir quelle mesure prédit le mieux la réponse d'un versant à un orage. Les chercheurs ont comparé les valeurs de surface avec un indicateur intégral du profil qui combine la résistance de toutes les couches en une conductivité effective unique. Cette vision en profondeur s'est mieux accordée avec les essais d'infiltration sur le terrain que la seule mesure de la couche supérieure. Autrement dit, même lorsque la surface labourée était très perméable, des couches denses enfouies pouvaient encore freiner l'écoulement vers le bas, forçant l'eau à se disperser latéralement et parfois à réapparaître sous forme de ruissellement plus bas sur la pente.

Ce que cela implique pour la gestion des terres et de l'eau

Pour les agriculteurs et les gestionnaires de bassin, le message de l'étude est que ce qui se trouve sous la couche de labour compte autant que ce qui est au-dessus. Les pratiques qui ne cherchent qu'à ameublir la surface ne résoudront pas entièrement les problèmes de ruissellement et d'érosion si des couches profondes et compactes persistent. Une gestion attentive doit tenir compte de la profondeur du sol, de son stratification et de la position sur la pente, en s'appuyant sur des inspections de terrain et des mesures ciblées plutôt que sur des cartes ou des essais de surface seuls. En prêtant attention à l'ensemble du profil, il est possible de mieux anticiper où l'eau va s'infiltrer, où elle va ruisseler et où elle peut se déplacer latéralement sous terre, ce qui aide à protéger à la fois les cultures et les eaux en aval.

Citation: Dalbianco, L., Minella, J.P.G., Tiruneh, G.A. et al. Water infiltration and saturated hydraulic conductivity in an agricultural watershed with pedogenetic discontinuity. Sci Rep 16, 15449 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46420-1

Mots-clés: infiltration du sol, hydrologie des versants, conductivité hydraulique saturée, risque d'érosion, agriculture du tabac