La densité et la porosité sont deux propriétés physiques fondamentales d'un sol. Les spécialistes des sciences du sol distinguent la densité apparente de la densité des particules (densité réelle). La mesure de la densité apparente d'un échantillon entretient une relation inverse avec sa porosité : la densité correspond à un poids par unité de volume de sol, tandis que la porosité s'exprime en pourcentage du volume total.
Densité apparente du sol
La densité apparente mesure le volume total occupé à la fois par les particules solides et les espaces poreux d'un échantillon. Les sols sableux présentent une densité apparente plus élevée que les sols argileux, car les argiles contiennent davantage d'espaces poreux et sont donc plus légères à volume égal. Les sols limoneux, mélange de sable, de limon et d'argile, affichent quant à eux des densités apparentes intermédiaires entre celles des sables et des argiles.
L'apport de matière organique représente généralement un faible pourcentage qui n'influence pas significativement la mesure de la densité apparente. Pour la déterminer, les scientifiques du sol recourent à plusieurs méthodes : la méthode des mottes, la méthode du cylindre (carottier), la méthode d'excavation ou encore la méthode radiométrique. Toutes reposent sur la détermination de la masse et du volume de l'échantillon.
Densité des particules du sol
La densité des particules correspond à la masse des particules solides contenues dans un échantillon donné, sans inclure le volume des espaces poreux. Contrairement à la densité apparente, la teneur en matière organique peut fortement influencer cette valeur, car la matière organique est généralement plus légère que les particules minérales et rocheuses. Ainsi, les sols riches en matière organique, comme les limons, présentent une densité de particules inférieure à celle d'autres types de sols.
De même, les horizons de surface sont généralement moins denses que les horizons profonds, la teneur en matière organique diminuant avec la profondeur. Un autre facteur déterminant est la nature des minéraux présents : certains, comme le quartz et les feldspaths, ont une masse inférieure à celle de minéraux denses tels que la magnétite et la hornblende. Pour calculer la densité des particules, les scientifiques appliquent le principe d'Archimède.
Porosité du sol
La porosité désigne le volume des vides, ou espaces ouverts, présents dans un échantillon de sol. Ces pores contiennent de l'eau ou de l'air, et ce sont eux qui déterminent l'efficacité avec laquelle le sol fait circuler l'eau et l'air à travers ses différentes couches.
On distingue deux types de porosité :
- La porosité totale, qui mesure l'ensemble des espaces poreux ;
- La porosité efficace, qui ne prend en compte que les pores connectés permettant la circulation effective de l'eau et de l'air dans le système du sol.
Les sables possèdent des pores plus larges que les argiles, tandis que les limons présentent une gamme variée de tailles de pores. La porosité se calcule en pourcentage du volume de l'échantillon : les argiles affichent les valeurs les plus élevées, suivies des limons, puis des sables et des graviers dont les pourcentages diminuent progressivement.
Relation entre densité et porosité
La porosité du sol est inversement proportionnelle à la densité apparente : elle diminue lorsque cette dernière augmente. Il est possible de calculer la porosité si l'on connaît la densité apparente et la densité des particules d'un échantillon.
Comme la porosité s'exprime en pourcentage, il faut diviser la densité apparente par la densité des particules, puis convertir ce résultat afin d'obtenir le pourcentage d'espace solide dans l'échantillon. Étant donné que le pourcentage d'espace solide et le pourcentage de porosité totalisent ensemble 100 % du volume, il suffit de soustraire le pourcentage d'espace solide de 100 % pour déterminer la porosité du sol.
Source : https://jardin.98905.com/garden-lawn/soil/1007049452.html