Dans ce numéro, le tassement du sol : expérimentations et résultats.
Principe de la technique
Le tassement : de quoi parle-t-on ?
Le tassement, ou compaction du sol, correspond à une perte de porosité se traduisant par une diminution de la circulation de l’air et de l’eau dans le sol. Ces deux éléments doivent représenter environ 50 % d’un sol dit "structuré". Le tassement peut apparaître à l’occasion de phénomènes naturels liés au climat, au type de sol, mais surtout lors des passages des engins agricoles. Il s’exprime par la résultante entre les pressions exercées sur le sol et la résistance de celui-ci. La résistance du sol dépend principalement de son humidité, sa texture et de sa résistance mécanique (stabilité structurale et type de porosité : cf. figure 3).
Il est important de distinguer deux types de tassements : les tassements superficiels, qui vont concerner les 10 premiers centimètres du sol, et les tassements plus profonds (au-delà de 20 cm).
La pression exercée sur le sol est liée à la charge des engins et plus particulièrement aux poids par essieu. Le deuxième critère à prendre en compte est la surface de contact du pneumatique sur le sol. Le pneu exerçant alors le rôle d’interface entre l’outil et le sol.
Le choix des pneumatiques et de leur pression impacte surtout les tassements de surface car ils permettent de repartir la pression exercée sur le sol. Le tassement en profondeur est lui lié à la charge par essieu et à l’humidité du sol lors du passage de l’outil.
Impacts agronomiques d’un sol compacté
Le tassement agit directement sur la qualité structurale du sol ; qui elle-même dépend de la porosité de celui-ci (nombre de pores présents dans le sol créés par le travail du sol, l’activité biologique, la présence d’anciennes racines ou encore des micros fissures). Une porosité dégradée aura pour conséquence de limiter le développement du système racinaire de la culture en place. En plus de limiter le développement racinaire, le tassement aura un impact direct sur la vitesse d’infiltration et le stockage de l’eau.
Suivant le type de porosité la résistance au tassement sera différente.
La porosité d’assemblage (issu du travail du sol) est la plus impactée par le passage de la moissonneuse. Contrairement à la porosité tubulaire (verticales) qui résiste mieux au tassement. Autrement dit la porosité issue du travail du sol est généralement plus sensible au tassement.
Expérimentations/Résultats
Les machines agricoles sont de plus en plus lourdes et restent très mobiles quel que soient les conditions d’humidité du sol. La compaction du sol, sa déformation sous l’effet du poids de l’outil, est déterminée lorsque la pression verticale exercée par les roues/pneus est supérieure à la résistance mécanique du sol. Cette exigence conduit au concept de charge maximale admissible par la roue ou par essieu.
Quelles répercussions sur le sol de la charge par essieu ?
Exemple d’une automotrice à betteraves
Avec 17 t/essieu à vide concernant l’automotrice, la profondeur du tassement engendré atteint les 25-30 cm. Avec la trémie pleine (récolte de betterave), on obtient 24 t/essieu : le tassement augmente jusqu’à 40 cm de profondeur. L’effet s’accentue lorsque le sol est humide, proche de sa capacité au champ.
Influence des conditions météos et des pratiques mises en place sur la charge maximale à la roue
La figure 6 ci-dessous représente la charge à la roue pour l’année 2001 (fortes précipitations : 1329 mm) et 2003 (année plutôt sèche : 745) en système semis direct. En 2001, cette charge à la roue, qui représente la capacité du sol à supporter l’outil, a beaucoup fluctué et n’a atteint les 5t que par moment (début mai et fin mai), permettant ainsi de réaliser un épandage avec une tonne à lisier de 8m3 avec un seul essieu. En 2003, le sol a pu supporter des valeurs plus élevées de mai à fin septembre. La charge à la roue dépend donc des quantités annuelles de précipitations et également de leur répartition, autrement dit de l’état hydrique des sols. En disposant d’une tonne à lisier de 12m3 en double essieu, le sol est dans ces deux cas de figure capable de supporter la charge de cet outil.
La charge maximale admissible à la roue est également influencée par le type de travail du sol sur le système de culture. La figure 7 compare un système en labour, semis direct et prairie permanente.
On remarque qu’en système labour, pendant la phase où les sols sont les plus secs, la charge à la roue est supérieure à plus de 2t par rapport au système en semis direct. L’hypothèse d’un sol labouré s’asséchant plus vite est mise en avant et donc moins sensible à la compaction sur ces périodes.
Impact des pneumatiques sur la charge à la roue
Le pneumatique détermine la pression au sol et donc l’intensité de la compaction, notamment en surface (cf. figure 8). Le choix du pneumatique est donc important. Le pneu diagonal aura une emprunte au sol réduite, avec un pic de pression au centre. Le pneu radial quant à lui aura une meilleure répartition de la charge au sol et donc un tassement de surface moindre.
En revanche le tassement de profondeur sera identique quelle que soit la caractéristique du pneumatique (cf. figure 9).
Le graphique ci-dessus nous montre les charges admissibles à la roue en fonction de différents pneus combinés à différentes pressions. Ainsi, on peut voir que la tonne à lisier avec un seul essieu entrainera un risque de compactage d’août à mai quel que soit le pneumatique utilisé. L’utilisation de pneumatique basse pression avec une pression adaptée (10km.h-1) permettra de réaliser des épandages sans compaction de mai à août.
Le doublage de l’essieu sur la tonne à lisier, combiné à des pneus basse pression correctement gonflés offre quasiment un créneau annuel d’épandage sans contraindre le sol.
Nombre de passages et intensité du tassement
Le tassement en profondeur est surtout lié au premier passage. L’intensité des passages par leur succession influence peu la compaction en profondeur. En revanche le tassement de surface est complètement lié à la répétition des passages.
Comme nous le montre la figure 7, le tassement de surface est accentué avec un deuxième passage de l’arracheuse. En revanche le tassement en profondeur (≈ 30 cm) est peu modifié avec le deuxième passage qui augmente de 0.1-0.2 MPa. L’importance de passer dans les meilleures conditions le premier passage est donc déterminante pour la suite sur le tassement en profondeur du sol.
Pour aller plus loin
Le Controlled Traffic Farming
La surface roulée sans aucune optimisation sur une parcelle au cours d’une campagne agricole est comprise entre 66 et 100% de la surface. Avec l’arrivée du GPS combiné à la voie des tracteurs et largeurs des outils, il est possible de localiser facilement des zones des trafics, qui supporteront le tassement tout long d’une saison, voire d’une carrière, et permettre ainsi de limiter les zones de contraintes. Ce principe, appelé « Crontrolled Traffic Farming » est illustré ci-dessous :
Journée Agronomique Disponible
On définit un JAD (Jours Agronomiquement Disponible) comme un jour pendant lequel les conditions météorologiques et l’état hydrique du sol permettent d’effectuer une opération culturale avec le moins d’impact possible sur le sol. Il est important de différencier et de concilier la travaillabilité et traficabilité. La travaillabilité correspondant à la possibilité de réaliser une opération culturale garantissant une réussite maximale. La traficabilité est la capacité du sol à supporter le passage d’engin sans dégrader la structure du sol, donc sans risque de tassement.
Pour déterminer les JAD plusieurs données sont nécessaires :
- La surface à travailler
- Nombre de jours travaillables
- Climat (pluviométrie des 10 dernières années)
- Le type de sol et la capacité de ressuyage (limite de travaillabilité quotidienne)
- La main d’œuvre disponible
- La vitesse de travail
Après avoir calculé les JAD, il sera plus facile de dimensionner son matériel en fonction du nombre de jours disponibles, mais aussi de son système de culture en prenant en compte la préservation de la fertilité physique de ses sols.
Actuellement un projet est en cours piloté par Arvalis : consulter la page web J-Ditas ou le poster.
Les chenilles pour limiter le tassement de surface principalement
Les chenilles permettent d’augmenter la surface d’emprunte au sol. Ainsi, le tassement en profondeur est quasiment identique avec un passage avec des roues, la charge étant la même par essieu. L’avantage a lieu sur le tassement de surface ou celui est moindre avec des chenilles.
Un OAD pour déterminer les risques de tassement et adapter les pneumatiques et leur pression
L’outil Terranimo permet, en fonction du matériel utilisé et des pneumatiques qui sont associés, de visualiser l’impact du passage de l’ensemble sur la parcelle et ainsi adapté en amont la pression des pneumatiques.
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