L'eau dans le sol vivant — Potentiels, continuum SPAC, résilience hydrique

Le moteur principal du flux hydrique est le gradient de potentiel hydrique total, représentant l'énergie potentielle de l'eau (Jagdhuber et al., 2022).

• Mécanisme de tension : Selon la théorie de la cohésion-tension, l'évaporationPhénomène thermodynamique de transition de phase où les molécules d'un liquide s'échappent vers la phase gazeuse sous l'effet de l'agitation thermique (Goy, 2021; Marty, 2019). Ce transfert de masse est régi par le gradient de pression partielle entre la surface du liquide et l'air environnant, et nécessite un apport d'énergie correspondant à la chaleur latente de vaporisation (Nassar, 2017; Ponticq, 2008) → Vocabulaire au niveau du mésophylle foliaire génère une pression négative (tension) qui se transmet par les liaisons hydrogène jusqu'aux racines (Mondal et al., 2023).
• Composantes clés : Le flux est dicté par le potentiel matriciel (interaction avec la matrice du sol) et osmotique (concentration en solutés) (Malabad, 2022).

Le SPAC est modélisé de manière analogue à un circuit électrique, où le débit d'eau (Q) est inversement proportionnel à une série de résistances hydrauliques (R) (Bortolami, 2021) :
R_total_ = R_sol_ + R_racine_ + R_tronc_ + R_feuille_ + R_stomate_ + R_couche-limite_

• Résistance racinaire : Des recherches récentes remettent en cause l'idée que seule la résistance radiale est limitante ; la conductivité axiale du xylème peut souvent être inférieure de près d'un ordre de grandeur aux prédictions théoriques (loi de Hagen-Poiseuille), devenant un facteur co-limitant majeur lors de l'adaptation à la sécheresse (Barry et al., 2025).
• Résistance du tronc : Bien que le xylème soit souvent surdimensionné pour la sécurité hydraulique, des détours horizontaux massifs dans le flux affectent peu l'approvisionnement de la canopée, la résistance du xylème de la tige n'exerçant qu'une fraction relativement faible de la résistance totale dans le SPAC (Dietrich et al., 2023).
• Contrôle stomatique : Les stomates agissent en tant que principal déterminant biotique, couplant le cycle de l'eau et celui du carbone par l'échange simultané de H₂O et CO₂ (Ganesan et al., 2024).

La capacité du système à transférer l'eau dépend de la conductivité hydrauliqueParamètre physique (K) quantifiant la facilité avec laquelle l'eau circule à travers les pores du sol sous l'effet d'un gradient de potentiel (Roy et al., 2020). Elle dépend étroitement de la texture (plus élevée dans les sables), de la structure (présence de macropores) et de l'état d'humidité du sol, la conductivité diminuant drastiquement à mesure que le sol s'assèche (Pascault et al., 2008; Roy et al., 2020) → Vocabulaire (K), qui est dynamique.

• Interface sol-racine : Dans les systèmes dont la santé du sol est élevée (non-labour, racines vivantes permanentes), la connectivité des pores et la macroporosité (diamètre > 75 µm) peuvent augmenter de 2,5 à 12,5 %, facilitant une conductivité hydraulique insaturée supérieure de 0,25 à 2 cm/h par rapport aux systèmes conventionnels (Tangen et al., 2025).
• Paramètres critiques : Pour quantifier l'état du SPAC, les recherches actuelles se concentrent sur la mesure rapide du flux de sève (indicateur de transpiration), de la teneur en eau volumétrique du sol et de la densité de longueur racinaire par horizon de sol (Wang et al., 2021 ; Kumar et al., 2022).

L'approche moderne du SPAC dépasse la simple physiologie végétale pour inclure la "fonction éponge" du paysage (Sah et al., 2024). Cela implique de considérer le sol non pas comme un réservoir passif, mais comme une infrastructure naturelle dont la structure (stabilité des agrégats accrue de 10-30 % sous gestion régénérative) régule activement le bilan hydriqueComptabilité des flux d'eau entrants et sortants d'un système sol-plante pour simuler l'évolution du stock d'eau disponible (ΔS) (Battude, 2017; Cousin & Thérond, 2017). L'équation standard est , où sont les précipitations, l'irrigation, l'évapotranspiration, le ruissellement et le drainage profond (Cousin & Thérond, 2017; Granier et al., 2010; Morenne, 2018) → Vocabulaire face aux extrêmes climatiques (Sah et al., 2024 ; Tangen et al., 2025).

Les recherches récentes soulignent que la structure du sol n'est pas statique. Les « ingénieurs biologiques » (micro-organismes, symbioses mycorrhiziennes et racines) peuvent moduler la macroporositéPart des vides du sol constituée de pores dont le diamètre est généralement supérieur à 30-75 µm (Larmet, 2007; LISSY, 2014). Elle correspond aux espaces inter-agrégats où l'eau circule librement sous l'effet de la gravité (drainage rapide) et où les échanges gazeux assurent l'aération du sol, favorisant ainsi la respiration racinaire et microbienne (Hallaire & Cointepas, 1993; Pierre-Louis, 2021) → Vocabulaire du sol, mais l'impact spécifique sur les flux préférentiels et le stockage de carbone organique nécessite des preuves plus directes (Rohlmann et al., 2025). Le phénomène de redistribution hydraulique (hydraulic lift) émerge comme un mécanisme de résilience crucial, permettant un transfert passif d'eau des couches profondes vers les couches de surface, soutenant ainsi les cycles biogéochimiques même en période de sécheresse (Cao et al., 2020).

Les macropores (canaux de racines, galeries de vers de terre, fissures) constituent les « chemins de moindre résistance » où l'eau circule à des vitesses élevées, même sous régime non saturé (Schwenk et al., 2023).

• Seuils de connectivité : La connectivité du réseau s'établit dès que les pores d'un diamètre de 0,1 mm et moins sont pris en compte, ce qui correspond au diamètre typique des racines fines (Vogel et al., 2024).
• Impact de l'usage des sols : Des études récentes montrent que les sols forestiers présentent des pores plus larges (jusqu'à 2,46 mm) et mieux connectés que les terres cultivées (souvent limitées à 1,04 mm), ce qui augmente la profondeur d'infiltration lors de précipitations intenses (Ju et al., 2023).
• Équilibre dynamique : La macroporositéPart des vides du sol constituée de pores dont le diamètre est généralement supérieur à 30-75 µm (Larmet, 2007; LISSY, 2014). Elle correspond aux espaces inter-agrégats où l'eau circule librement sous l'effet de la gravité (drainage rapide) et où les échanges gazeux assurent l'aération du sol, favorisant ainsi la respiration racinaire et microbienne (Hallaire & Cointepas, 1993; Pierre-Louis, 2021) → Vocabulaire est instable : si les biopores de grande taille (>0,5 mm) augmentent la porosité totale, ils peuvent être détruits ou fragmentés par la microfaune ou les cycles de gel-dégel, créant ainsi un équilibre dynamique saisonnier (Lucas et al., 2022).

L'interaction entre la faune et la flore contribue de manière synergique à la conductivité hydrauliqueParamètre physique (K) quantifiant la facilité avec laquelle l'eau circule à travers les pores du sol sous l'effet d'un gradient de potentiel (Roy et al., 2020). Elle dépend étroitement de la texture (plus élevée dans les sables), de la structure (présence de macropores) et de l'état d'humidité du sol, la conductivité diminuant drastiquement à mesure que le sol s'assèche (Pascault et al., 2008; Roy et al., 2020) → Vocabulaire (Hallam et al., 2021).

• Vers de terre : Les espèces anéciques (par exemple : Lumbricus terrestris) créent des galeries verticales continues, essentielles pour le drainage rapide lors de fortes pluies (Vogel et al., 2024). Même les espèces endogées (vivant horizontalement), souvent sous-estimées, contribuent significativement à la régulation des flux hydriques (Hallam et al., 2021).
• Racines et biopores : Les racines agissent comme des facteurs de connectivité, reliant des pores qui seraient autrement isolés par le travail du sol (Vogel et al., 2024). En se décomposant, elles laissent des canaux de transport privilégiés (Tramier, 2021).
• Revêtements organiques : Les parois des biopores sont souvent tapissées de mucus ou de matières organiques. Ces revêtements renforcent la stabilité hydro-mécanique du pore mais peuvent réduire la conductivité hydraulique locale (jusqu'à 70 fois par rapport à une matrice nue) en limitant les échanges latéraux entre le macropore et la matrice du sol (Barbosa & Gerke, 2024).

La structure poreuse réagit aux cycles d'humectation et de séchage.

• Lors du séchage, on observe une transition d'un réseau d'eau interconnecté à des amas isolés, tandis que l'air gagne en connectivité dès que la succion matricielle dépasse la valeur d'entrée d'air (Wen et al., 2025).
• Contrairement aux idées reçues, les cycles répétés d'humectation-séchage dans certains sols (comme les Rétisols albiques) peuvent entraîner une dégradation de la structure plutôt qu'une amélioration par fissuration (Fomin et al., 2023).

Si la macroporosité améliore l'infiltration et limite le ruissellement de surface, elle favorise également le transfert rapide de solutés et de contaminants vers les nappes phréatiques (flux hors équilibre) (Schwenk et al., 2023). La gestion de l'architecture poreuse via le couvert végétal et la préservation de la faune est donc un levier majeur pour le bilan hydriqueComptabilité des flux d'eau entrants et sortants d'un système sol-plante pour simuler l'évolution du stock d'eau disponible (ΔS) (Battude, 2017; Cousin & Thérond, 2017). L'équation standard est , où sont les précipitations, l'irrigation, l'évapotranspiration, le ruissellement et le drainage profond (Cousin & Thérond, 2017; Granier et al., 2010; Morenne, 2018) → Vocabulaire, mais nécessite une approche équilibrée pour éviter le lessivage des nutriments (Lucas et al., 2022 ; Pophillat, 2022).

Le continuum est aujourd'hui menacé par le couplage du dessèchement des sols et de la salinisation. La salinité agit comme une aridité induite, provoquant une chute drastique de la conductivité hydrauliqueParamètre physique (K) quantifiant la facilité avec laquelle l'eau circule à travers les pores du sol sous l'effet d'un gradient de potentiel (Roy et al., 2020). Elle dépend étroitement de la texture (plus élevée dans les sables), de la structure (présence de macropores) et de l'état d'humidité du sol, la conductivité diminuant drastiquement à mesure que le sol s'assèche (Pascault et al., 2008; Roy et al., 2020) → Vocabulaire (K) à mesure que le sol s'assèche (Huber et al., 2021). Ces contraintes modifient prématurément la relation entre la transpiration et le potentiel hydrique foliaire, forçant les plantes à être soumises à des seuils critiques de stress osmotique (Abdalla et al., 2022). L'hystérésis hydraulique, exacerbée par la sodicité, rend la restauration de ces sols particulièrement complexe (Kramer et al., 2022).

La sécheresse ne fait pas que vider le réservoir : elle peut rendre le sol répulsif à l'eau. Après dessiccation intense, les revêtements organiques des agrégats réorientent leurs groupements hydrophobes vers l'extérieur — le sol devient hydrophobe (soil water repellency), et la réhumectation ralentit : l'eau de pluie perle en surface ou s'engouffre dans les flux préférentiels (fissures de retrait, galeries) sans recharger la matrice. La chaîne consécutive est redoutable : sécheresse → hydrophobie → réhumectation lente → ruissellement préférentiel → recharge différée et érosion en début de saison humide. Le diagnostic terrain est le temps de pénétration de la goutte d'eau (Water Drop Penetration Time ; secondes à minutes/heures selon la sévérité). Ce phénomène boucle avec la battance des limoneux (croûte abiotique, §3 de la fiche texture) et avec le ruissellement piloté par le pâturage : dans les trois cas, l'eau ne manque pas — c'est l'interface qui la refuse. La prévention est biologique : maintenir l'humidité de surface par la couverture et la continuité du réseau mycorhizien, dont les hyphes offrent des voies d'infiltration qui contournent les surfaces hydrophobes (voir la carte sur l'hydrophobie et l'infiltration hétérogène).

Des recherches menées en 2022 ont réévalué l'impact du carbone organique du sol sur la réserve utile. Il a été démontré que pour chaque augmentation de 1 % de SOC, la capacité de rétentionCapacité du sol à fixer et à conserver des molécules (eau, nutriments ou polluants) par des interactions physico-chimiques plus ou moins réversibles (Blanchoud et al., 2011). La rétention peut évoluer vers des interactions très fortes menant à la formation de "résidus liés" non extractibles, représentant jusqu'à 90 % des quantités de pesticides initialement appliquées (Blanchoud et al., 2011; Pirlot et al., 2025) → Vocabulaire d'eau disponible augmente en moyenne de 3,0 mm pour 100 mm de sol (soit 0,03 m³/m³), une valeur environ deux fois supérieure aux estimations classiques (Bagnall et al., 2022). Cette relation est particulièrement forte dans les sols non calcaires, où l'augmentation de la matière organique favorise la formation de groupes d'oxygène fonctionnels capables de lier les molécules d'eau (Khoirunnisak et al., 2024).

Les champignons mycorrhiziens à arbuscules jouent un rôle structurel fondamental dans la rétentionCapacité du sol à fixer et à conserver des molécules (eau, nutriments ou polluants) par des interactions physico-chimiques plus ou moins réversibles (Blanchoud et al., 2011). La rétention peut évoluer vers des interactions très fortes menant à la formation de "résidus liés" non extractibles, représentant jusqu'à 90 % des quantités de pesticides initialement appliquées (Blanchoud et al., 2011; Pirlot et al., 2025) → Vocabulaire hydrique par deux mécanismes :

• Sécrétion de glomaline : Cette glycoprotéine agit comme un « ciment » biologique, stabilisant les micro-agrégats et les macro-agrégats, ce qui augmente la porosité hétérogène et la capacité de rétention (Cheng et al., 2021).
• Architecture hyphale : Le réseau de filaments (hyphes) augmente la conductivité hydraulique dans les sols secs en créant des ponts entre les pores et en facilitant le mouvement de l'eau par capillarité vers les racines (Russell et al., 2025).
  Cependant, l'efficacité de cette symbiose dépend de la texture et de la compaction : dans les sols fortement compactés, l'effet bénéfique des CMA sur la capacité de rétention peut être annulé, voire inversé (Püschel et al., 2024).

La disponibilité de l'eau est intrinsèquement liée à la distribution de la taille des pores. L'eau utile réside principalement dans les mésopores (Khoirunnisak et al., 2024).

• Une augmentation de la microporosité (due par exemple à la dispersion des argiles) peut améliorer la rétentionCapacité du sol à fixer et à conserver des molécules (eau, nutriments ou polluants) par des interactions physico-chimiques plus ou moins réversibles (Blanchoud et al., 2011). La rétention peut évoluer vers des interactions très fortes menant à la formation de "résidus liés" non extractibles, représentant jusqu'à 90 % des quantités de pesticides initialement appliquées (Blanchoud et al., 2011; Pirlot et al., 2025) → Vocabulaire globale et la disponibilité en eau pour les plantes (Farahani, 2024).
• L'ajout de matières organiques ou de polymères super-absorbants permet de transformer la structure du sol pour maximiser la fraction d'eau disponible entre les potentiels limites (Khoirunnisak et al., 2024 ; Ngeno et al., 2023).

Des études récentes explorent également l'usage de la silice amorphe, qui modifie les courbes de rétention et de conductivité hydrauliqueParamètre physique (K) quantifiant la facilité avec laquelle l'eau circule à travers les pores du sol sous l'effet d'un gradient de potentiel (Roy et al., 2020). Elle dépend étroitement de la texture (plus élevée dans les sables), de la structure (présence de macropores) et de l'état d'humidité du sol, la conductivité diminuant drastiquement à mesure que le sol s'assèche (Pascault et al., 2008; Roy et al., 2020) → Vocabulaire en fonction de la texture du sol, améliorant ainsi la résistance des plantes (comme la tomate) lors des cycles de séchage (Zarebanadkouki et al., 2024).

Le SPAC joue un rôle de régulateur thermique biologique. La partition de l'énergie entre chaleur sensible et chaleur latente dépend de l'efficience de l'usage de l'eau par la végétation. Toutefois, l'augmentation des zones arides peut perturber la régulation thermiqueService écosystémique par lequel le système sol-végétation module le climat local et les températures de surface (Séré, 2018). Ce processus repose sur la transpiration des plantes, qui consomme de l'énergie thermique, ainsi que sur l'albédo et la gestion des flux de chaleur sensible, permettant de maintenir la parcelle plus fraîche qu'un sol nu (Pellerin et al., 2020) → Vocabulaire globale en affectant les cycles hydrologiques terrestres et atmosphériques (Parrochia, 2023). Les modèles de simulation récents intègrent les processus de précipitation saline et les cycles de gel-dégel pour améliorer la prédiction de la disponibilité de l'eau dans les environnements affectés par le sel (Xun et al., 2024).

La redistribution hydraulique se définit comme le mouvement passif de l'eau entre des zones du sol à potentiels hydriques contrastés, utilisant le système racinaire comme conduit à faible résistance (Amenu & Kumar, 2008 ; Yang et al., 2022). Ce processus, moteur du continuum sol-plante-atmosphèreSystème dynamique décrivant le mouvement continu de l'eau du réservoir du sol vers l'atmosphère à travers la plante, agissant comme une "pompe aspirante" pilotée par le gradient de potentiel hydrique (Gaudin, 2015; Oudin, 2004). Ce transfert est régulé par les résistances hydrauliques au niveau des racines (entrée) et des stomates (sortie), ainsi que par l'énergie fournie par le rayonnement solaire (Boulard, 2016; Corvi, 2025; Fichot, 2010) → Vocabulaire, inclut :

• Le hydraulic lift : remontée nocturne de l'eau des couches profondes humides vers les couches de surface sèches (Jun-Shan et al., 2007).
• La redistribution descendante : transfert de l'eau de surface vers les horizons profonds après une pluie, favorisant le stockage à long terme (Jun-Shan et al., 2007).
• Le transfert latéral : mouvement horizontal entre des zones de sol inégalement hydratées (Yang et al., 2022).

Des méta-analyses récentes confirment que la RH agit comme un mécanisme de rétroaction vital pour le statut hydrique de la plante. Elle peut retarder l'apparition du stress hydrique de 20 à 40 jours en maintenant la conductivité hydrauliqueParamètre physique (K) quantifiant la facilité avec laquelle l'eau circule à travers les pores du sol sous l'effet d'un gradient de potentiel (Roy et al., 2020). Elle dépend étroitement de la texture (plus élevée dans les sables), de la structure (présence de macropores) et de l'état d'humidité du sol, la conductivité diminuant drastiquement à mesure que le sol s'assèche (Pascault et al., 2008; Roy et al., 2020) → Vocabulaire du système racinaire (Katul & Siqueira, 2010). Le volume d'eau ainsi redistribué par le hydraulic lift peut représenter entre 17 % et 81 % du total de l'eau transpirée, jouant un rôle tampon crucial durant les périodes de sécheresse estivale (Sardans & Peñuelas, 2013).

L'efficacité de la redistribution hydraulique dépend étroitement de l'architecture du sol et des interactions symbiotiques :

• Texture du sol : Les sols limoneux favorisent davantage la RH que les sols sableux ou argileux grâce à un meilleur contact racine-sol et des gradients de potentiel optimaux (seuil de déclenchement observé entre -1,80 et -0,05 MPa) (Sha et al., 2024).
• Ingénierie biologique : Les champignons mycorhiziens amplifient la RH en étendant la zone de captage racinaire, réduisant les distances de transport de l'eau et améliorant la structure poreuse environnante (Sha et al., 2024).
• Espèces pivotantes : Les espèces d'arbres à enracinement profond agissent comme des "pompes hydrauliques" dont bénéficient également les espèces de sous-bois ou les cultures associées en agroforesterie (Bayala & Prieto, 2019).

Au-delà de l'hydratation, la RH stimule l'activité microbienne dans la rhizosphère sèche grâce à l'apport d'eau nocturne, facilitant la minéralisation de la matière organique (Yang et al., 2022). Ce processus favorise l'absorption de nutriments essentiels dont la disponibilité est normalement limitée dans les sols secs de surface (Sardans & Peñuelas, 2013). À l'échelle de l'écosystème, l'intégration de la RH dans les modèles de surface (comme CLM4.5) améliore significativement la précision des prévisions d'évapotranspiration (Fu et al., 2016).

Le maintien d'une couverture crée une barrière physique qui réduit l'impact direct du rayonnement solaire et de la vitesse du vent à la surface du sol, abaissant de manière significative les taux d'évaporationPhénomène thermodynamique de transition de phase où les molécules d'un liquide s'échappent vers la phase gazeuse sous l'effet de l'agitation thermique (Goy, 2021; Marty, 2019). Ce transfert de masse est régi par le gradient de pression partielle entre la surface du liquide et l'air environnant, et nécessite un apport d'énergie correspondant à la chaleur latente de vaporisation (Nassar, 2017; Ponticq, 2008) → Vocabulaire non productive (Naznin et al., 2025).

• Données récentes : Des études en zones semi-arides montrent que le paillage (mulching) peut augmenter l'efficience de l'utilisation de l'eau de 17,5 % à 62,8 % par rapport à un sol nu (Lv et al., 2025).
• Effet tampon : Le paillis stabilise également les fluctuations thermiques diurnes, offrant un environnement plus stable pour la rhizosphère (Naznin et al., 2025).

La couverture végétale et les résidus interceptent l'énergie cinétique des gouttes de pluie, prévenant la formation de croûtes de battance qui scellent la porosité de surface (Vadez et al., 2023).

• Réduction quantitative : Des expérimentations récentes indiquent que l'utilisation de paille de maïs peut réduire le ruissellement de surface jusqu'à 81,22 % et les pertes en terre par érosion de plus de 70 % comparativement au sol nu (Silva et al., 2023).
• Infiltration accrue : En favorisant une structure de sol plus ouverte et en augmentant la conductivité hydrauliqueParamètre physique (K) quantifiant la facilité avec laquelle l'eau circule à travers les pores du sol sous l'effet d'un gradient de potentiel (Roy et al., 2020). Elle dépend étroitement de la texture (plus élevée dans les sables), de la structure (présence de macropores) et de l'état d'humidité du sol, la conductivité diminuant drastiquement à mesure que le sol s'assèche (Pascault et al., 2008; Roy et al., 2020) → Vocabulaire à saturation, la couverture augmente la quantité d'eau infiltrée vers les horizons profonds (Beguerı́a et al., 2023 ; Dhouib, 2023).

L'intégration de couverts végétaux vivants (intercultures) introduit une complexité supplémentaire : la consommation d'eau par transpirationFlux de vapeur d'eau s'échappant de la plante vers l'atmosphère, principalement par les pores stomatiques (Transfer of Metallic Elements to Plants : Mecanisms and Risk Assessments in Environments Exposed to Anthropogenic Activities, 2017). Ce processus est indissociable de l'absorption de CO₂ pour la photosynthèse, la plante cherchant en permanence un compromis entre l'acquisition de carbone et la limitation des pertes en eau pour maintenir sa turgescence (Development of a New Physicaly Based Representation of Soil-Plant-Atmosphere Continuum Including Plant Hydraulics, 2025; Estimation of Evapotranspiration from Remote Sensing in West Africa : Toward a Better Knowledge of This Key Variable for the Region, 2018) → Vocabulaire du couvert lui-même.

• Gestion des risques : Si les couverts améliorent la rétention en eau, ils peuvent, dans certains contextes, réduire la recharge de la réserve hydrique pour la culture suivante s'ils ne sont pas détruits à temps (Alletto & Bustillo, 2023).
• Compensation : Toutefois, sur le long terme, les recherches montrent que la réduction de l'évaporation sous paillis compense largement l'augmentation de la transpiration, maintenant un bilan hydrique positif (gain moyen de 13,1 à 16,1 mm selon le type de mulch) (Lv et al., 2025).

Au-delà des cultures, les composants biologiques "spontanés" comme les biocrûtes et les mousses jouent un rôle prépondérant dans le bilan hydriqueComptabilité des flux d'eau entrants et sortants d'un système sol-plante pour simuler l'évolution du stock d'eau disponible (ΔS) (Battude, 2017; Cousin & Thérond, 2017). L'équation standard est , où sont les précipitations, l'irrigation, l'évapotranspiration, le ruissellement et le drainage profond (Cousin & Thérond, 2017; Granier et al., 2010; Morenne, 2018) → Vocabulaire des zones arides et forestières :

• Stockage hydrique : Les mousses retardent l'évaporation et augmentent la capacité maximale de stockage d'eau en surface (Kidron et al., 2021).
• Apport occulte : Les biocrûtes peuvent capter la rosée, compensant parfois partiellement le déclin des précipitations dans certains écosystèmes (Kidron et al., 2021).

Le couplage eau-énergie repose sur la répartition du rayonnement net en flux de chaleur sensible (H), qui augmente la température de l'air, et en flux de chaleur latenteÉnergie thermique absorbée ou libérée par une substance lors d'un changement d'état à température constante, principalement associée au flux d'évapotranspiration dans les agrosystèmes (Ershadi et al., 2014; Wang et al., 2025). Le flux de chaleur latente (λE) constitue un élément majeur du bilan énergétique de surface, permettant de réguler la température locale en dissipant l'énergie solaire par la vaporisation de l'eau (Avissar, 1995; Fatichi et al., 2015) → Vocabulaire (λE), consommé par l'évapotranspiration (Miralles et al., 2025). L'évapotranspiration agit comme un mécanisme de « refroidissement latent » : l'énergie utilisée pour la transition de phase de l'eau liquide en vapeur consomme de la chaleur qui, sans ce processus, élèverait drastiquement la température des surfaces foliaires et de l'air environnant (Bauer et al., 2023 ; Swoczyna et al., 2024).

L'intensité du refroidissement dépend de la synergie entre le déficit de pression de vapeur atmosphérique et la réserve en eau du sol (Bauer et al., 2023).

• Régime hypersensible : Des études récentes ont mis en évidence un « point de rupture » (breakpoint) de l'humidité du sol, situé légèrement au-dessus du point de flétrissement permanent. Lorsque l'humidité du sol descend sous ce seuil, le refroidissement évaporatif chute brutalement, provoquant une augmentation hypersensible des températures locales (Hsu et al., 2024).
• Modulation des vagues de chaleurForme d'énergie cinétique moléculaire mesurée par la température. Dans le sol, la chaleur gouverne l'activité enzymatique microbienne, la minéralisation de la matière organique et la germination des semences. La sensibilité thermique des processus biologiques suit la loi Q10, avec un facteur d'accélération de 2 à 3 par tranche de 10 °C. → Vocabulaire : Les sols secs exacerbent l'intensité des vagues de chaleur. En limitant le flux de chaleur latente, la sécheresse du sol force la conversion de l'énergie solaire presque exclusivement en chaleur sensible, créant une boucle de rétroaction positive qui amplifie les extrêmes thermiques (Bauer et al., 2023).

La végétation ne se contente pas de transporter l'eau ; elle structure le microclimat par plusieurs mécanismes biophysiques :

• Puissance de refroidissement : En conditions d'approvisionnement hydrique suffisantes, la transpirationFlux de vapeur d'eau s'échappant de la plante vers l'atmosphère, principalement par les pores stomatiques (Transfer of Metallic Elements to Plants : Mecanisms and Risk Assessments in Environments Exposed to Anthropogenic Activities, 2017). Ce processus est indissociable de l'absorption de CO₂ pour la photosynthèse, la plante cherchant en permanence un compromis entre l'acquisition de carbone et la limitation des pertes en eau pour maintenir sa turgescence (Development of a New Physicaly Based Representation of Soil-Plant-Atmosphere Continuum Including Plant Hydraulics, 2025; Estimation of Evapotranspiration from Remote Sensing in West Africa : Toward a Better Knowledge of This Key Variable for the Region, 2018) → Vocabulaire végétale peut évaporer entre 0,28 et 12 L/m² par jour, générant une puissance de refroidissement comprise entre 24,5 et 29,5 MJ/m² par jour dans les environnements arides (Santamouris, 2023).
• Réduction de la température de surface : La présence de couverts végétaux peut réduire la température de surface jusqu'à 2,18°C par rapport à un sol nu, grâce à l'effet combiné de l'ET et de la modification de l'albedo (Du et al., 2022).
• Effet tampon : La couverture végétale agit comme un frein à la diffusion de la vapeur d'eau et réduit le rayonnement net atteignant directement la surface du sol, limitant ainsi l'évaporation directe et protégeant la structure du sol des stress thermiques (Benaradj et al., 2021).

Le couplage entre l'eau et l'énergie est un levier majeur de mitigation thermique. Une gestion favorisant la rétention d'eau dans le sol et la densité de la biomasse permet de stabiliser les microclimats en maintenant des flux de chaleur latenteÉnergie thermique absorbée ou libérée par une substance lors d'un changement d'état à température constante, principalement associée au flux d'évapotranspiration dans les agrosystèmes (Ershadi et al., 2014; Wang et al., 2025). Le flux de chaleur latente (λE) constitue un élément majeur du bilan énergétique de surface, permettant de réguler la température locale en dissipant l'énergie solaire par la vaporisation de l'eau (Avissar, 1995; Fatichi et al., 2015) → Vocabulaire élevés, essentiels pour réduire le stress thermique de la faune du sol et de la flore (Bernard, 2021 ; Hassani, 2023).

La formation de ces microsites résulte d'un déséquilibre local entre la diffusion physique de l'oxygène et sa consommation par la respiration microbienne (Rohe et al., 2021).

• Moteur carbone : La prévalence de ces sites est fortement dictée par la demande biologique. Des études ont montré que la présence de microsites anoxiques est corrélée positivement à la concentration en carbone organique du sol (R²=0,80) (Lacroix et al., 2025).
• Remise en cause des agrégats : Contrairement aux modèles traditionnels, l'intérieur des agrégats peut présenter des conditions d'anoxie égales, voire inférieures, à celle de la matrice du sol global (bulk (sol global) soil), suggérant que la disponibilité du carbone prime sur la barrière physique de l'agrégat (Lacroix et al., 2025).
• Temporalité : Ces sites sont éphémères et transitoires, avec une durée de vie allant de quelques heures à quelques jours (Ceriotti et al., 2025). Ils représentent des « moments chauds » (hot moments) souvent déclenchés par des événements de précipitations intenses (Noël et al., 2024).

Les microsites anoxiques, dont la taille varie de quelques millimètres à quelques centimètres, sont les principaux sièges de la dénitrification dans les sols aérés (Schlüter et al., 2024).

• Fraction anoxique : La dénitrification est liée à la fraction de volume de sol anaérobie (ansvf), pour laquelle des niveaux de saturation en eau de 70 % à 83 % de la capacité de rétentionCapacité du sol à fixer et à conserver des molécules (eau, nutriments ou polluants) par des interactions physico-chimiques plus ou moins réversibles (Blanchoud et al., 2011). La rétention peut évoluer vers des interactions très fortes menant à la formation de "résidus liés" non extractibles, représentant jusqu'à 90 % des quantités de pesticides initialement appliquées (Blanchoud et al., 2011; Pirlot et al., 2025) → Vocabulaire ont été explorés (Rohe et al., 2021).
• Rôle de la POM distale : La matière organique particulaire (POM) dite « distale » — c'est-à-dire située loin des pores remplis d'air — est un principal moteur de la dénitrification dans les sols structurés (Lucas et al., 2024). En revanche, la POM proche des pores peut également contribuer aux émissions de gaz à effet de serre (Lucas et al., 2024).
• Mobilisation du fer : L'apparition de ces zones d'anoxie déclenche la réduction du fer (Fe³⁺ → Fe²⁺), un processus désormais suivi en temps réel par imagerie microfluidique pour comprendre la formation des gradients redox à l'échelle du micron (Ceriotti et al., 2025).

L'hydromorphie ponctuelle peut survenir même dans des sols considérés comme bien drainés sous l'effet d'amendements organiques (Zhang et al., 2023).

• Sursauts d'anoxie : L'apport de fumiers ou de résidus de culture agit comme un puits temporaire d'oxygène, créant une anoxie locale intense et des pics d'émissions de N₂O après une pluie (Zhang et al., 2023).
• Imagerie et quantification : L'utilisation de la micro-tomographie aux rayons X (X−rayCT) permet aujourd'hui de quantifier la distribution interne de l'air et de l'eau, fournissant des bases pour modéliser précisément l'étendue spatiale de l'anaérobiose (Rohe et al., 2021).

• Connectivité poreuse : Maintenir une structure de sol ouverte (via le non-labour et les biopores) pour faciliter la diffusion de l'oxygène et limiter l'extension des volumes anaérobies (Vogel et al., 2024).
• Équilibre des apports : Gérer la localisation et le moment des amendements carbonés labiles pour minimiser la formation de zones critiques d'anoxie lors des périodes de forte humidité (Zhang et al., 2023).

La salinisation est aujourd'hui reconnue comme une forme fonctionnelle d'aridité, car elle réduit la capacité des plantes à extraire l'eau même en présence d'une humidité du sol apparente (Abdalla et al., 2022). Des études récentes montrent que si les surfaces salinisées restent globalement stables, le degré de salinité s'intensifie, notamment dans les zones arides en raison de l'évaporationPhénomène thermodynamique de transition de phase où les molécules d'un liquide s'échappent vers la phase gazeuse sous l'effet de l'agitation thermique (Goy, 2021; Marty, 2019). Ce transfert de masse est régi par le gradient de pression partielle entre la surface du liquide et l'air environnant, et nécessite un apport d'énergie correspondant à la chaleur latente de vaporisation (Nassar, 2017; Ponticq, 2008) → Vocabulaire des eaux souterraines à proximité des réservoirs et de l'irrigation agricole intensive (Meng et al., 2025). Ce processus crée un gradient osmotique négatif qui nécessite des potentiels hydriques foliaires beaucoup plus bas pour maintenir le flux transpiratoire, simulant les effets d'une sécheresse sévère (Abdalla et al., 2022).

L'accumulation de sels modifie profondément la physique du sol :

• Conductivité hydrauliqueParamètre physique (K) quantifiant la facilité avec laquelle l'eau circule à travers les pores du sol sous l'effet d'un gradient de potentiel (Roy et al., 2020). Elle dépend étroitement de la texture (plus élevée dans les sables), de la structure (présence de macropores) et de l'état d'humidité du sol, la conductivité diminuant drastiquement à mesure que le sol s'assèche (Pascault et al., 2008; Roy et al., 2020) → Vocabulaire (K) : La salinité réduit drastiquement la conductivité hydraulique, cet effet s'accentuant à mesure que le sol s'assèche (Huber et al., 2021). Les modèles actuels sous-estiment souvent cette chute de conductivité, car ils ne prennent pas en compte l'interaction entre la chimie de la solution et le contenu en eau (Huber et al., 2021).
• Rétention d'eau : Une forte salinité augmente la rétention d'eau près de la saturation, ce qui ralentit le mouvement descendant de l'eau et limite le lessivage naturel des sels, créant un cercle vicieux de dégradation (Klopp & Daigh, 2020).
• Hystérésis et réversibilité : La dégradation de la structure poreuse induite par le sodium (sodicité) présente une hystérésis marquée, rendant la restauration de la perméabilité difficile même après l'apport d'eau douce (Kramer et al., 2021).

La salinité perturbe la relation entre le taux de transpirationFlux de vapeur d'eau s'échappant de la plante vers l'atmosphère, principalement par les pores stomatiques (Transfer of Metallic Elements to Plants : Mecanisms and Risk Assessments in Environments Exposed to Anthropogenic Activities, 2017). Ce processus est indissociable de l'absorption de CO₂ pour la photosynthèse, la plante cherchant en permanence un compromis entre l'acquisition de carbone et la limitation des pertes en eau pour maintenir sa turgescence (Development of a New Physicaly Based Representation of Soil-Plant-Atmosphere Continuum Including Plant Hydraulics, 2025; Estimation of Evapotranspiration from Remote Sensing in West Africa : Toward a Better Knowledge of This Key Variable for the Region, 2018) → Vocabulaire (E) et le potentiel hydrique du xylème foliaire (ψ_leaf-x_) (Abdalla et al., 2022). Sous conditions salines, la relation devient non linéaire beaucoup plus tôt lors du dessèchement du sol (Abdalla et al., 2022). Cela est dû à l'accumulation de sel à l'interface racine-sol, créant une chute brutale du potentiel osmotique qui devient la composante dominante de la dissipation d'énergie dans le continuum (Abdalla et al., 2022). L'omission des processus de précipitation-dissolution des sels dans les modèles de transfert peut mener à des erreurs significatives dans la prédiction de l'utilisation de l'eau par les plantes, particulièrement dans les zones à cycles de gel-dégel (Xun et al., 2024).

Le changement climatique exacerbe les risques de salinisation par deux leviers majeurs :

• Expansion des zones arides : Le réchauffement favorise l'augmentation de la salinité du sol (Pereira et al., 2020).
• Intrusion saline : L'élévation du niveau de la mer est liée à l'intrusion d'eau de mer et à la salinisation des eaux souterraines (Su et al., 2024). La gestion durable repose désormais sur la compréhension des interactions plante-sol, notamment l'utilisation de microbes et de symbioses pour atténuer le stress salin (Tang et al., 2024).