vignette| Pendant la récolte de betteraves sucrières à la fin de l'automne dans des conditions de sol très humides, les passages de machines agricoles provoquent la compaction du sol argileux. |alt= La compaction ou tassement du sol, une forme de dégradation de la structure du sol, est l'augmentation de la densité apparente ou la diminution de la porosité du sol due à des charges appliquées à l'extérieur ou à l'intérieur Alakukku, Laura (2012). Soil Compaction. In: Jakobsson, Christine: Ecosystem Health and Sustainable Agriculture 1: Sustainable Agriculture. Uppsala University. URL: www.balticuniv.uu.se/index.php/component/docman/doc_download/1256-chapter-28-soil-compaction- (accessed November 14th 2014).. Le compactage peut nuire à presque toutes les propriétés et physiques, chimiques et biologiques du sol Whalley, W.R., Dumitru, E. & Dexter, A.R. (1995). Biological effects of soil compaction. Soil and Tillage Research, 35, 53–68.. Avec l'érosion des sols, il est considéré comme « le problème environnemental le plus coûteux et le plus grave causé par l'agriculture conventionnelle » FAO (2003). Soil Compaction - an unnecessary form of land degradation. p. 2. URL: https://www.fao.org/ag/ca/doc/Soil_compaction.pdf (accessed November 15th 2014).
En agriculture, le tassement des sols est un problème complexe dans lequel le sol, les cultures, les conditions météorologiques et les machines interagissent. La pression externe due à l'utilisation de machines lourdes et à une gestion inappropriée du sol peut conduire au compactage du sous-sol, créant des couches imperméables dans le sol qui restreignent les cycles de l'eau et des nutriments. Ce processus peut entraîner des effets locaux touchant à la croissance, au rendement et à la qualité des cultures ainsi que des effets à distance tels que l'augmentation du ruissellement des eaux de surface, l'érosion des sols, les émissions de gaz à effet de serre, l'eutrophisation, la réduction de la recharge des eaux souterraines et une perte de biodiversité.
Contrairement à la salinisation ou à l'érosion, le compactage des sols est principalement un problème d'horizon inférieur du sol et donc un phénomène invisible FAO (unknown). Conservation of natural resources for sustainable agriculture: what you should know about it. See page 2. URL: https://www.fao.org/ag/ca/training_materials/cd27-english/sc/soil_compaction.pdf (accessed November 14th 2014).. Des méthodes d'identification spéciales sont nécessaires pour localiser, surveiller et gérer le problème de manière appropriée.
Histoire et état actuel Le tassement du sol n'est pas un problème récent. Avant le début de l'agriculture mécanisée, l'utilisation de charrues était associée au tassement du sol Batey, T. (2009). Soil compaction and soil management – a review. In: Soil Use and Management, 12, 25, 335-345. See page 335.. Cependant, plusieurs études ont montré que les techniques agricoles modernes augmentent le risque de tassement nocif du sol Stalham, M.A., Allen, E.J. & Herry, F.X. (2005). Effects of soil compaction on potato growth and its removal by cultivation. Research review R261 British Potato Council, Oxford..
La base de données historiques concernant le tassement mondial des sols est généralement très faible car il n'y a que des mesures ou des estimations pour certaines régions ou pays à certains moments. En 1991, on estimait que la compaction des sols représentait 4% (68,3 millions d'hectares) de la dégradation anthropique des sols dans le monde Oldeman, L.R., Hakkeling, R.T.A. and Sombroek, W.G. (1991). World map of the status of human-induced soil degradation. An explanatory note. ISRIC, Wageningen, UNEP, Nairobi.. En 2013, le compactage des sols était considéré comme l'une des principales raisons de la dégradation des sols en Europe (environ 33 millions d'hectares touchés), en Afrique (18 millions d'hectares), en Asie (10 millions d'hectares), en Australie (4 millions d'hectares) et dans certaines régions d'Amérique du Nord.
Plus précisément, en Europe, environ 32% et 18% des sous-sols sont respectivement très et modérément vulnérables à la compaction.
Mécanisme vignette|Différents types de compaction du sol en fonction de la profondeur d'occurrence et méthodes d'intervention Dans les sols sains et bien structurés, les particules interagissent entre elles pour former des agrégats. La structure résultante du sol augmente en stabilité avec le nombre d'interactions entre les particules du sol. L'eau et l'air remplissent les vides entre les particules où l'eau interagit avec ces dernières formant une fine couche autour d'elles. Cette couche peut préserver l'interaction des particules entre elles, réduisant ainsi la stabilité de la structure du sol Hartge, Karl Heinrich and Horn, Rainer (1991). Einführung in die Bodenphysik, Enke Verlag. 2. Auflage, p. 25-115.
La pression mécanique appliquée au sol est contrebalancée par une augmentation des interactions des particules du sol. Cela implique une réduction du volume du sol en réduisant les vides entre les particules.
En conséquence, l'eau et l'air sont déplacés et la densité apparente du sol augmente, ce qui réduit la perméabilité à l'eau et à l'air Jones, Robert JA and Spoor, G and Thomasson, AJ (2003). Vulnerability of subsoils in Europe to compaction: a preliminary analysis, Soil and Tillage Research. Vol. 73, 1, 131–143..
La sensibilité du sol au tassement dépend de plusieurs facteurs qui influencent les interactions des particules du sol :
la texture du sol, les sols à texture fine (teneur élevée en argile et limon) étant plus sensibles au tassement que les sols à texture grossière Saffih-Hdadi, Kim and Défossez, Pauline and Richard, Guy and Cui, Y-J and Tang, A-M and Chaplain, Véronique (2009). A method for predicting soil susceptibility to the compaction of surface layers as a function of water content and bulk density, Soil and Tillage Research. Vol. 105, 1, 96–103; la structure du sol, les structures angulaires et hétérogènes étant plus stables ; la teneur en eau du sol, une teneur élevée en eau augmente la sensibilité au compactage car la couche d'eau à la surface des particules du sol protège les interactions entre les particules du sol ; la densité apparente initiale, les sols denses sont plus résistants au tassement car le nombre d'interactions entre particules est plus élevé Saffih-Hdadi, K and Défossez, Pauline and Richard, Guy and Cui, Y-J and Tang, A-M and Chaplain, Véronique (2009). A method for predicting soil susceptibility to the compaction of surface layers as a function of water content and bulk density, Soil and Tillage Research. Vol. 105, 1, 96–103; La teneur en matière organique augmente la résistance au tassement car la matière organique agit comme un tampon, liant les minéraux et l'eau Hamza, MA and Anderson, WK (2005). Soil compaction in cropping systems: a review of the nature, causes and possible solutions, Soil and tillage research. Vol. 82, 2, 121–145.; le pH du sol affecte les charges nettes des molécules Nachtergaele, Freddy and Batjes, Niels (2012). Harmonized world soil database. FAO..
Causes Le tassement du sol peut se produire naturellement par le processus de séchage et de mouillage appelé consolidation du sol Fabiola, N., Giarola, B., da Silva, A. P., Imhoff, S. and Dexter, A. R. (2003). Contribution of natural soil compaction on hardsetting behavior, Geoderma 113 : 95 - 108. (en géotechnique appliquée aux constructions) ou lorsqu'une pression externe est appliquée au sol. Les causes anthropiques les plus pertinentes de la compaction des sols en agriculture sont l'utilisation de machineries lourdes, la pratique du travail du sol elle-même, le choix inapproprié des systèmes de travail du sol ou de la période d'intervention ainsi que le piétinement du bétail. vignette|Représentation schématique de la compression du sol provoquée par un passage de roue d'engin agricole.|alt= L'utilisation de grosses et lourdes machines pour l'agriculture provoque souvent non seulement le tassement de la couche arable, l'horizon humifère, mais aussi du sous-sol. Le tassement du sous-sol est plus difficile à réduire que celui de la terre végétale. Non seulement le poids des machines, c'est-à-dire la charge par essieu, mais également la vitesse et le nombre de passages peuvent affecter l'intensité du tassement du sol Taghavifar, H. and Mardani, A. (2014). Effect of velocity, wheel load and multipass on soil compaction, Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences 13 : 57 - 66. Hamza, M. and Anderson, W. (2005). Soil compaction in cropping systems: A review of the nature, causes and possible solutions, Soil and Tillage Research 82 : 121 – 145.. La pression de gonflage des roues et des pneus joue également un rôle important pour le degré de tassement du sol Batey, T. (2009). Soil compaction and soil management - a review, Soil Use and Management 25 : 335 - 345..
Thomas Keller (Ohio State University) fait un parallèle avec l'évolution du poids des machines et le poids des Sauropodes. Il livre une analyse dans un article. Il attire l'attention sur le fait que depuis 2017 les dégâts interviennent y compris en conditions sèches.
Que la machinerie lourde soit utilisée ou non, la pratique du travail du sol elle-même peut entraîner une compaction. Bien que la cause principale du tassement dans une activité de travail du sol soit de nos jours due au poids des machines, l'influence du tassement résultant d'équipements et d'animaux plus légers sur la terre végétale ne doit pas être négligée J. DeJong-Hughes, J. F. Moncrief, W. B. Voorhees, and J. B. Swan. 2001. Soil compaction: causes, effects and control. http://www.extension.umn.edu/agriculture/tillage/soil-compaction/#density-effects. (last accessed: 19.11.2014). De plus, des choix inappropriés ou des excès dans le travail du sol peuvent entraîner une compaction inutile FAO. 2014. Machinery, tools and equipment, 2. Soil tillage in Conservation Agriculture. https://www.fao.org/ag/ca/3b.html (last accessed: 20.11. 2014). Il convient toutefois de noter que des techniques appropriées de travail du sol (technique culturale simplifiée …) pourraient réduire le tassement de la terre végétale par rapport à l'absence de travail du sol à long terme Alvarez, R. and Steinbach, H. (2009). A review of the effects of tillage systems on some soil physical properties, water content, nitrate availability and crops yield in the Argentine Pampas, Soil and Tillage Research 104 : 1 - 15. (chapître « choix des systèmes de culture »).
Le piétinement important par bétail d'élevage dans les prairies et les terres agricoles est également considéré comme une des principales causes du tassement des sols Mulholland, B. and Fullen, M. A. (1991). Cattle trampling and soil compaction on loamy sands, Soil Use and Management 7 : 189-193.. Que le pâturage soit continu ou à court terme Donkor, N. T., Gedir, J. V., Hudson, R. J., Bork, E. W., Chanasyk, D. S. and Naeth, M. A. (2002). Impacts of grazing systems on soil compaction and pasture production in Alberta, Canadian Journal of Soil Science 82 : 1-8. n'importe pas, ce qui importe, c'est l'intensité du pâturage Mapfumo, E., Chanasyk, D. S., Naeth, M. A. and Baron, V. S. (1999). Soil compaction under grazing of annual and perennial forages, Canadian Journal of Soil Science 79 : 191-199..
Et si le cisaillement vertical est bien souvent au centre des préoccupations des ingénieurs et des exploitants agricoles s'ils sont focalisés sur la pression exercée au sol, souvent lue sur un manomètre où un logiciel, il n'en est pas de même pour le cisaillement horizontal engendré par les outils ou le patinage pour lequel il n'existe pas de données. Ce cisaillement affecte lui aussi fatalement la densité du sol et donc sa microporosité.
Les sols hydromorphes se compactent facilement en profondeur, ce qui accentue les phénomènes d'anaérobiose; ils deviennent des gleysols.
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