Measuring soil water retention capacity by centrifugation: a reliable method that is fast and easy to set up in the laboratory
Mesurer la capacité de rétention en eau d’un sol par centrifugation : une méthode fiable, facile et rapide à mettre en œuvre dans un laboratoire
Résumé
The soil water retention capacity is used for practical applications in agriculture (irrigation), but also in research (e.g., modeling of water flow and solutes transport drought). It depends on the relationship between water content and the soil matrix pressure (or pF) which can be measured in the field or at the laboratory. Curves are established with specific points, such as the permanent wilting point (pF 4.2). The laboratory reference method is based on the use of the pressure plate method. The method described in this article is a miniaturization of an alternative method by centrifugation with equipment present in most of laboratories. We supply the calculations allowing to adapt the method according to the type of centrifuge and the height of studied soil column. We tested this alternative method on a panel of 25 soils with contrasting textures and focusing on a specific key point of soil water retention (pF 4.2).
The results produced by the miniaturized centrifugation method are linearly correlated with those of the reference method. The linear model explains 94% of the variability for a range of soils with contrasting water retention capacities at the point of wilting [1.34% - 64.15%]. These results suggest that the method for determining the water retention characteristic of soils proposed by this study is reliable. We have also estimated that the optimum centrifugation time is 10 minutes. The scope of use of this method is discussed.
La capacité de rétention en eau des sols est utilisée pour des applications pratiques en agriculture (irrigation), mais aussi dans la recherche (ex. modélisation du transport de l’eau et de ses solutés, sécheresse). Elle dépend de la relation entre la teneur en eau et la pression matricielle du sol (ou pF) qui peut être mesurée sur le terrain ou au laboratoire. Des courbes sont réalisées avec des points spécifiques, tel le point de flétrissement (pF 4,2). La méthode de référence au laboratoire est basée sur l’usage de la presse à membrane. La méthode décrite dans cet article est une miniaturisation d’une méthode alternative par centrifugation avec du matériel présent dans la majorité des laboratoires. Nous fournissons les calculs permettant d’adapter la méthode selon le type de centrifugeuses et la hauteur de colonne de sols à étudier. Nous avons testé cette méthode alternative sur un panel de 25 sols ayant des textures contrastées et en se focalisant sur un point spécifique clé de la rétention en eau des sols (pF 4,2). Les résultats produits par la méthode de centrifugation miniaturisée sont linéairement corrélés avec ceux de la méthode de référence. Le modèle linéaire explique 94 % de la variabilité pour une gamme de sols aux capacités de rétention en eau au point de flétrissement contrastées [1,34 % — 64,15 %]. Ces résultats suggèrent que la méthode de détermination de la caractéristique de rétention en eau des sols proposée dans cette étude est fiable. Nous avons par ailleurs estimé que le temps optimum de centrifugation est de 10 minutes. Le périmètre d’utilisation de cette méthode est discuté.
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