Hydrophobie des matiéres organiques et ses conséquences sur l’hystérése et l’évolution de leurs propriétés hydriques : application aux supports de culture organiques horticoles

par Guifang Qi

Thèse de doctorat en Sciences agronomiques

Sous la direction de Sylvain Charpentier.


  • Résumé

    La connaissance précise au fil du temps des propriétés physiques du milieu de culture d’un végétal est importante pour une gestion efficace de l'irrigation et de la fertilisation. Ce travail est consacré a l’évaluation des évolutions hydriques (rétention en eau), structurales (retrait/gonflement) et superficielles (mouillabilité) des matériaux organiques utilisés comme supports de culture pendant plusieurs cycles de dessiccation et ré-humectation. Un effort de développement expérimental important a porté sur la mise au point de méthodes permettant de mesurer simultanément et en continuité les variations de déformation volumique (retrait/gonflement) du massif et de ses propriétés de rétention en eau. Trois matériaux, tourbe blonde de sphaigne, tourbe noire et fibre de coco ont été testés avec des contraintes hydriques atteignant -32 kPa. Les courbes obtenues montrent une évolution importante du volume du massif au cours du cycle de dessiccation et ré-humectation, les 2"’ et 3' Cycle sont répétitifs et superposables. L’intensité de la dessiccation appliquée a un effet important sur les propriétés de rétention en ré-humectation dans le cas des tourbes blondes de sphaigne ; il est peu perceptible pour la tourbe noire et la fibre de coco. Tous les matériaux testés montrent un caractère biporal très marqué avec une première porosité inter-grain ou inter-fibre se vidant autour de -lkPa et une porosité intra-grain plus variable en fonction des matériaux, de -15kPa pour la tourbe blonde a -40kPa pour la tourbe noire. Le caractère hydrophobe des matériaux au cours de la dessiccation a été évalué avec deux méthodes : ascension capillaire et goutte posée. Une approche méthodologique a permis de mettre en correspondance ces deux approches et d’expliquer leurs différences. Pour tous les matériaux, la mouillabilité varie surtout en fonction de l’humidité de matériau. Le retour a un caractère hydrophile avec la ré-humectation est variable et fonction des matériaux, rapide et réversible dans le cas de la fibre de coco, il est plus lent dans le cas des tourbes. Si les phénomènes dits « de bouteilles d’encre » restent probablement prépondérants pour expliquer l’hystérèse des propriétés de rétention dans les états les plus humides, l’utilisation d’un modelé biporal de type van Genuchten et introduisant un angle de contact en ré-humectation a permis de montrer que dans les dessiccations les plus poussées, l ' hydrophobie peut expliquer la plus grande partie des phénomènes d’hystérèse


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  • Résumé

    The precise knowledge over time of physical properties of a plant roots environment is important for the effective management of irrigation and fertilization. This work is devoted to the assessment of the variations in water retention, shrinkage/swelling and wettability of organic materials used as growing media during several drying and resetting cycles. An important effort is done to develop the methods used to measure simultaneously and continuously the changes in volumetric deformation of the massif (shrinkage/swelling) and its water retention properties. Three materials, sphagnum peat, black peat and coco coir were tested with suction up to -32 kPa. The curves obtained show an important evolution during the first drying and rewetting cycle, however the second and third cycle is repetitive and superimposed. The drying intensity has the impact on the irreversibility of water retention measured on peat, however it is not very perceptible with black peat and coco coir. All materials tested showed a double porosities character with a porosity inter-fiber or inter-grain emptied around -1 kPa and another porosity intra-grain with the air entry pressure variable depending on materials, -15 kPa for blond peat and -40 kPa for black peat. The water repellency of material during the drying was assessed with two methods: sessile drop and capillary rising methods. This methodological approach allows finding out their correspondence and difference. The variation of wettability depends mainly on the humidity of material. If the effect of “ink bottle” is probably crucial in explaining the hysteresis of water retention properties in the most wet states, using a bimodal model of van Genuchten introduced a contact angle in resetting has shown the water repellency can explain the hysteresis in the case of more intense drying suction.

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  • Détails : 1 vol. (137 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 124-135

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