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L’échantillonnage du sol est crucial pour obtenir des données précises et fiables, essentielles dans des domaines variés comme l’agriculture, l’écologie ou encore l’ingénierie civile.
En revanche, il est primordial de suivre certaines étapes fondamentales pour obtenir les résultats les plus fiables pour les interpréter et prendre les décisions les plus adaptées à vos objectifs.
Dans cet article nous allons revenir sur les points essentiels à prendre en compte pour effectuer un échantillonnage du sol efficace
Le meilleur moyen de réussir un échantillonnage du sol est de s’équiper d’une tarière, d’une tarière gouge ou d’un carottier et de suivre les 4 étapes essentielles (la préparation, la collecte, le traitement et l’analyse).
Outil
Avantages
Inconvénients
Domaines d’application
Tarière
Facile à utiliser, portable, ne nécessite pas d’énergie externe
Moins efficace dans les sols durs, profondeur limitée
Agriculture, petites études environnementales
Tarière gouge
Prélèvement d’échantillons intacts, minimisation de la perturbation du sol
Limitée à des profondeurs moins importantes, moins efficace dans les sols très compacts
Recherches pédologiques, études environnementales précises
Carottier
Échantillons intacts préservant les caractéristiques du sol, portable
Profondeur et efficacité limitées dans les sols durs, effort physique important
Agriculture, recherche environnementale, études préliminaires en ingénierie
Indice
- Introduction
- Etape 1 : Préparation de l’échantillonnage
- Etape 2 : Collecte des échantillons
- Etape 3 : Traitement des échantillons
- Etape 4 : Analyse des échantillons
- Conclusion
1- Introduction
L’échantillonnage du sol est une procédure fondamentale dans de nombreux domaines, allant de l’agriculture à l’ingénierie civile, en passant par la recherche environnementale.
Cette pratique consiste à prélever des échantillons de sol à divers endroits et profondeurs pour en analyser les caractéristiques physiques, chimiques, et biologiques.
L’importance de l’échantillonnage du sol réside dans sa capacité à fournir des informations précieuses sur la santé et la fertilité du sol, la présence de contaminants, ou encore la stabilité géotechnique d’un terrain.
Tarière manuelle : Outil polyvalent qui permet de creuser le sol et d’extraire des échantillons pour une analyse rapide de la composition et de la texture du sol.
Elle est composée d’une poignée et d’une partie basse fixée à une tige, permettant de recueillir le sol lorsqu’elle est tournée et enfoncée dans la terre.
Les tarières manuelles sont particulièrement adaptées pour les échantillonnages de surface ou à faible profondeur et sont largement utilisées en agriculture pour évaluer la fertilité du sol, ainsi que dans certains types d’études environnementales.
Tarière gouge : Variante de la tarière manuelle, elle est conçue pour prélever des échantillons de sol de bonne qualité en minimisant la perturbation des couches du sol.
Elle se caractérise par un tube creux avec un bord tranchant à son extrémité, permettant d’encapsuler un segment de sol lors de l’extraction.
Les tarières gouges sont adaptées pour les analyses nécessitant une préservation précise de la structure du sol, telles que l’étude des profils de sol et des horizons pédagogiques.
Carottier : outil précis qui permet d’extraire une colonne de sol, ou carotte, préservant ainsi les différentes couches du sol dans leur état original.
Cette méthode est particulièrement utile pour les analyses détaillées qui nécessitent une compréhension approfondie de la stratification et des caractéristiques physiques du sol.
Les carottiers peuvent être utilisés dans divers types de sols et sont indispensables pour les études géologiques, l’évaluation de la contamination environnementale, ainsi que pour les analyses pédologiques avancées.
Pour plus d’informations sur les différents outils pour effectuer un échantillonnage du sol vous pouvez consulter l’article suivant : Échantillonnage du sol peu profond : tarière, gouge ou carottier ?
2- Etape 1 : Préparation de l’échantillonnage
Pour choisir l’outil adapté, il faudra prendre en compte certains critères :
Le type de sol :
Type de sol
Tarière
Tarière gouge
Carottier
Sols légers
✅
✅
✅
Sols standards
✅
✅
✅
Sols durs
✅
🟠
✅
Sols très durs
🟠
❌
🟠
Objectif de l’échantillonnage :
Objectif
Tarière
Tarière gouge
Carottier
Agriculture, petites études environnementales
✅
✅
✅
Recherches pédologiques
❌
✅
✅
Etudes environnementales précises
❌
✅
✅
Etudes préliminaires en ingénierie
❌
❌
✅
Profondeur des échantillons :
Les tarières manuelles et les gouges sont idéales pour des prélèvements superficiels, généralement jusqu’à un mètre de profondeur. Pour des échantillons plus profonds, un carottier, capable d’atteindre plusieurs mètres sous la surface, peut être nécessaire.
Par ailleurs, avec des rallonges il est toujours possible d’augmenter la profondeur maximale de votre appareil de sondage.
Contrainte pratiques et budgétaires :
Les tarières manuelles et les gouges, plus légères et faciles à transporter, sont avantageuses pour des sites difficiles d’accès.
D’un point de vue budgétaire, les tarières et gouges manuelles représentent un investissement initial plus faible par rapport aux carottiers, bien que l’efficacité et la précision des derniers puissent justifier leur coût plus élevé pour des projets d’envergure ou des études spécialisées.
Choix de la méthode de répartition :
Aléatoire : Les points sont choisis de manière aléatoire dans la zone d’étude. Cette méthode est utile pour les études générales du sol où aucune présomption préalable sur la distribution des propriétés du sol n’est faite.
Systématique : Les échantillons sont prélevés à intervalles réguliers, ce qui assure une couverture uniforme de la zone d’étude. Idéal pour des terrains homogènes ou lorsque les variations spatiales du sol sont inconnues.
Stratifiée : La zone d’étude est divisée en sous-zones (strates) basées sur des caractéristiques spécifiques (topographie, utilisation des terres, etc.), et les échantillons sont prélevés dans chaque strate. Cette approche est adaptée lorsque des variations connues du sol doivent être prises en compte.
Densité des points d’échantillonnage :
Le nombre de points d’échantillonnage est déterminé en fonction de la variabilité du sol, de la taille de la zone d’étude, et de la précision souhaitée. Un plus grand nombre de points peut être nécessaire dans des zones à forte variabilité du sol pour obtenir des données représentatives.
Cependant, il est important d’équilibrer la densité des points d’échantillonnage avec les ressources disponibles, car une densité plus élevée implique un coût et un effort supplémentaires.
Planification temporelle :
Dans le domaine agricole, le fait de prélever les échantillons de sol à la même période de l’année élimine les variations saisonnières dans les comparaisons des résultats d’analyse d’une fois à l’autre.
Par ailleurs, ce qui est encore plus important, c’est que si les échantillons sont prélevés immédiatement après la récolte, on obtient les résultats suffisamment à l’avance pour planifier le programme de fertilisation de la prochaine culture.
Autrement dit, la planification temporelle assure la pertinence et la comparabilité des données recueillies.
3- Etape 2 : Collecte des échantillons
Le principe d’utilisation d’une tarière, d’une tarière gouge ou d’un carottier est plutôt simple et comprend généralement 3 étapes : le perçage, l’extraction de l’échantillon et la récupération de l’échantillon.
Tarière et gouge :
Bien que ces deux instruments ne soient pas exactement les mêmes, ils ont beaucoup de similitudes dans leur utilisation.
1. Perçage : insérer la tarière ou la gouge à l’emplacement choisi en appliquant une pression vers le bas tout en tournant la poignée pour permettre à la spirale de s’enfoncer dans le sol.
2. Extraction de l’échantillon : Une fois la profondeur souhaitée atteinte, retirer la tarière en continuant de tourner dans le même sens pour maintenir l’échantillon de sol à l’intérieur de la spirale.
3. Récupération de l’échantillon : Retirer délicatement l’échantillon de votre appareil puis penser à le placer dans un conteneur approprié pour l’analyse.
Pour la gouge, pensez à utiliser une spatule avant d’extraire votre échantillon pour avoir un échantillon cylindrique et peu remanié
Carottier :
1. Insertion dans le sol : Placer le carottier perpendiculairement à la surface du sol à l’endroit prévu pour l’échantillonnage. Appliquer une pression uniforme tout en tournant le carottier pour faciliter sa pénétration dans le sol.
2. Extraction de l’échantillon : Une fois la profondeur désirée atteinte, retirer délicatement le carottier du sol pour éviter de perturber la carotte de sol.
3. Préservation de l’échantillon : Transférer la carotte de sol dans un conteneur de conservation sans perturber sa structure, et la fermer hermétiquement pour le transport.
Domaine
Objectif de l’étude
Profondeur de prélèvement
Agriculture
Évaluer la fertilité du sol et la disponibilité des nutriments
0-30 cm pour la plupart des cultures, jusqu’à 60 cm ou plus pour cultures pérennes
Recherches environnementales
Détecter la contamination, surveiller la biodiversité, étudier les cycles biogéochimiques
Variable, selon la répartition verticale de la contamination ou l’objectif spécifique
Ingénierie civile
Évaluer la capacité portante du sol, sa stabilité, et la présence d’eau souterraine
Plusieurs mètres voir dizaines de mètres, selon les besoins du projet de construction
La contamination peut provenir de multiples sources, y compris les outils d’échantillonnage, les contenants d’échantillons, l’environnement immédiat, et même l’opérateur.
Voici des stratégies clés pour minimiser les risques de contamination :
Nettoyage des outils d’échantillonnage : Les tarières, gouges et carottiers doivent être soigneusement nettoyés et, si nécessaire, stérilisés avant chaque utilisation. Cela peut impliquer le lavage à l’eau distillée, l’utilisation de solutions désinfectantes, ou le chauffage pour éliminer les résidus de sol et les micro-organismes susceptibles de contaminer les nouveaux échantillons.
Techniques de prélèvement aseptique : Lors de la manipulation des échantillons, des techniques aseptiques doivent être employées pour éviter la contamination par l’opérateur. Cela comprend le port de gants propres, l’utilisation d’instruments stériles pour transférer les échantillons dans leurs contenants, et le fait de minimiser le contact direct avec les échantillons.
Stockage et transport appropriés : Une fois prélevés, les échantillons doivent être stockés et transportés dans des conditions qui minimisent les risques de contamination ou de dégradation. Cela peut inclure le refroidissement des échantillons s’ils ne sont pas analysés immédiatement ou l’utilisation de glacières stériles pour le transport.
4- Etape 3 : Traitement des échantillons
Cette phase implique plusieurs procédures destinées à conditionner l’échantillon de manière à le rendre compatible avec les méthodes d’analyse qui seront employées. Voici les étapes clés de la préparation des échantillons de sol pour l’analyse :
Séchage des échantillons : Il consiste à retirer l’humidité de l’échantillon pour standardiser l’état du sol, facilitant ainsi des mesures précises. Le séchage peut être réalisé à l’air libre, dans une étuve à température contrôlée, ou via des méthodes de dessiccation qui préservent la structure chimique du sol.
Tamisage : Le tamisage permet de retirer les débris, les pierres, et les particules de taille importante qui pourraient fausser les analyses. Cette étape est essentielle pour obtenir une granulométrie uniforme des échantillons, facilitant ainsi des comparaisons fiables entre différents sites ou profondeurs d’échantillonnage. Les tailles de tamis utilisées peuvent varier en fonction des objectifs spécifiques de l’analyse.
Homogénéisation : L’homogénéisation vise à assurer que chaque portion de l’échantillon soit représentative de l’ensemble. Cela est particulièrement important lorsque des échantillons sont prélevés à partir de carottes de sol ou lorsqu’ils doivent être subdivisés pour différentes analyses. Cette étape peut impliquer le mélange minutieux de l’échantillon ou l’utilisation de techniques spécifiques pour garantir une composition uniforme.
L’étiquetage et l’enregistrement des échantillons de sol constituent une étape fondamentale dans le processus de préparation pour l’analyse, assurant la traçabilité et l’intégrité des données tout au long de l’étude.
Etiquetage des échantillons :
Code ou numéro de l’échantillon : Un identifiant unique attribué à l’échantillon
Date de prélèvement : Indispensable pour contextualiser l’échantillon dans le temps, surtout si les conditions environnementales ou les traitements appliqués au sol varient saisonnièrement.
Site de prélèvement : Des informations géographiques précises, telles que les coordonnées GPS ou une description détaillée de l’emplacement.
Profondeur de prélèvement : Surtout pertinent pour les échantillons prélevés à différentes profondeurs, pour étudier les variations verticales des propriétés du sol.
Enregistrement des données :
Données d’étiquetage : Reproduire toutes les informations présentes sur les étiquettes des échantillons.
Plan de prélèvement : Une carte ou un schéma indiquant l’emplacement des points d’échantillonnage peut faciliter la visualisation et l’interprétation des résultats.
Méthodes de prélèvement et de préparation : Détails sur les procédures utilisées pour collecter et préparer les échantillons, y compris toute variation ou adaptation des méthodes standards.
Observations : Notes sur les conditions météorologiques, la végétation, l’humidité du sol, et d’autres facteurs qui pourraient influencer les propriétés de l’échantillon ou les résultats d’analyse.
5- Etape 4 : Analyse des échantillons
Le choix des analyses à effectuer dépend fortement des objectifs spécifiques de l’étude, des besoins de gestion du terrain, et des questions de recherche.
Type d’analyse
Paramètre inclus
Objectifs
Analyses physiques
Texture, structure, densité apparente, porosité, perméabilité
Comprendre la capacité de rétention d’eau/nutriments, évaluer la stabilité pour la construction
Analyses chimiques
Nutriments (N, P, K, etc.), pH, salinité, contaminants (métaux lourds, pesticides)
Gestion agricole, réhabilitation de sites, évaluation des risques environnementaux
Analyses biologiques
Biodiversité microbienne, micro-organismes pathogènes, biomasse microbienne
Études sur la santé du sol, dégradation de matière organique, qualité écologique
Analyses Spécifiques
Capacité d’échange cationique, tests de lixiviation
Évaluations spécifiques selon les besoins précis de l’étude
Cette structure offre une vue d’ensemble des options d’analyse disponibles pour les échantillons de sol, guidant les chercheurs et les professionnels dans la sélection des tests les plus appropriés à leurs objectifs d’étude.
Exemple de synthèse d’analyse pour le milieu agricole :
L’interprétation des résultats des analyses de sol est une étape critique qui permet de convertir les données brutes en informations utiles pour la prise de décision.
Cette phase requiert non seulement une compréhension approfondie des processus et des propriétés du sol, mais aussi une capacité à relier ces connaissances aux objectifs spécifiques de l’étude ou du projet.
Voici des éléments clés pour une interprétation efficace des résultats d’analyse de sol.
Elément clés
Description
Compréhension des paramètres mesurés
Chaque paramètre analysé (texture, pH, nutriments, contaminants) renseigne sur la santé et les caractéristiques du sol, affectant sa capacité à soutenir la croissance des plantes et l’écosystème.
Comparaison aux valeurs de référence
L’interprétation implique de comparer les résultats à des valeurs de référence ou seuils, indiquant des besoins en amendements ou des risques de toxicité selon l’agriculture ou l’environnement.
Analyse des tendances spatiales et temporelles
Les variations spatiales et temporelles révèlent des informations sur les processus du sol, l’impact des pratiques de gestion, et permettent d’anticiper les changements futurs.
Utilisation de modèles et de logiciels
Les modèles et logiciels spécialisés aident à comprendre les interactions complexes du sol, simuler l’impact de pratiques de gestion, et prévoir les réponses du sol à différents scénarios.
Finalement, l’objectif de l’interprétation des résultats est de soutenir une prise de décision éclairée, que ce soit pour optimiser la gestion des terres agricoles, planifier la réhabilitation environnementale, ou concevoir des solutions d’ingénierie. Les résultats d’analyse doivent être intégrés dans un contexte plus large, prenant en compte les objectifs économiques, environnementaux, et sociaux.
