Variation du coefficient de diffusion de NO3- dans les sols : influence de la teneur en eau et de la porosite

The relationships between NO3- diffusion coefficient in soil water content and porosity were studied on different soil materials. Soil samples were dried and sieved (< 2 mm), wetted to different water contents and compacted to obtain required bulk density. Water content varied from 10 to 36 % and bulk density from 0.8 to 1.7 g. cm 3. An empirical model was developed on the following basis : - the diffusion coefficient D is negligible when water content W is inferior to a threshold value Wo and increases with W if W > Wo ; - the diffusion coefficient D decreases when inter-aggregate porosity n, increases, due to decrease of contact-area between aggregates (threshold value :nso ).(formula see attached document). These hypotheses explained contradictory results which were presented in the literature when relating D to bulk-density and volumic water content, according to experimental procedures which were used to compare different bulk densities. Good agreement was obtained between experimental results and model simulations. Model parameters depend on soil type and structure (size distribution and shape of aggregates). As a consequence, the model can be used only to extrapolate D measurements of a given soil to different water content and bulk density of the same soil.

A partir des mesures du coefficient de diffusion de l’ion nitrate dans des matériaux de textures différentes et dans des situations humidité-densité multiples, nous avons pu décrire les variations de ce coefficient dans la gamme d’humidité pondérale variant de 10 à 36 p. 100 et de densité allant de 0,8 à l,7 g. cm-3. Par la suite, une approche de modélisation a été menée. Nous obtenons une expression où le coefficient de diffusion D est donné en fonction du coefficient de diffusion moléculaire dans l’eau Do, de la tortuosité dans l’agrégat (Dis/Do), de la teneur en eau massique W et de la porosité structurale ns. Ce coefficient de diffusion a le même sens de variation que W et décroît lorsque ns augmente. Par ailleurs, ces deux variables explicatives (W, ns) présentent des valeurs seuils (Wo,Nso) en deçà desquelles le phénomène de diffusion est négligeable ; le seuil d’humidité est dépendant de la nature du sol, celui de porosité structurale, de la taille des agrégats.(formule, voir document attaché). Cette approche qui a été utile pour la compréhension du système, permet d’aboutir à une estimation du coefficient de diffusion en fonction de la teneur en eau et de la compacité.