Th. doct. européen--Biologie--Rouen, 1995. Titre de soutenance : Successions végétales secondaires des pelouses calcicoles de Haute-Normandie : approche multi-niveax et gestion conservatoire. / Textes en français ou en anglais. Bibliogr. p. 193-220. Résumés en français et en anglais.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Conductivité hydraulique non saturée est un paramètre important pour caractériser le comportement des sols non saturés. Ce paramètre peut être utilisé pour modéliser l'écoulement de l'eau dans les sols. Le défaut de mesure ou d'estimation de ce paramètre avec une précision fiable peut causer des incidents catastrophiques. La mesure de la conductivité hydraulique des sols non saturés peut être longue et coûteuse. Des méthodes directes et indirectes peuvent être utilisées pour établir ce paramètre. Dans cette étude, en vue de réduire le temps et le coût de la mesure de la conductivité hydraulique des sols non saturés nécessaires par les méthodes directes, la modélisation inverse a été utilisée comme une méthode indirecte pour estimer ce paramètre. Des essais de laboratoire ont été effectués pour trouver la courbe de rétention d'eau des différents échantillons de sol étudié. Les résultats expérimentaux obtenus ont été utilisés pour effectuer la modélisation inverse, et la conductivité hydraulique non saturée de chaque échantillon a été estimé. / Unsaturated hydraulic conductivity is an important parameter to characterize unsaturated soils behaviour. This parameter can be used to model flow of water in soils. Failure in measuring or estimating this parameter with a reliable precision can cause catastrophic incidents. Measuring unsaturated hydraulic conductivity can be expensive and time consuming. Direct and indirect methods can be used to determine this parameter. In this study, in order to decrease the time and the expense of measuring unsaturated hydraulic conductivity by direct methods, inverse modelling was used as an indirect method to estimate this parameter. Some laboratory tests were performed to find water retention curve of different samples of the studied soil. Obtained experimental results were used to perform inverse modelling, and unsaturated hydraulic conductivity of each sample was estimated.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La gestion des ressources hydriques passe inévitablement par une multitude de mesures qualitatives et quantitatives. Ces évaluations servent à accentuer la connaissance et la compréhension de l'eau qui se trouve à l'intérieur d'un territoire d'intérêt et représente des outils d'aide à la décision essentiels. Bien que les méthodes de mesures aient grandement évoluées avec le temps, il est toujours bien complexe d'évaluer les quantités d'eau présente dans les différents réservoirs compris dans le cycle de l'eau, tel que l'eau infiltrée dans les sols. Le mouvement perpétuel des ressources hydriques accentue cette complexité et pousse les chercheurs à continuellement proposer de nouvelles méthodes de mesure de la teneur en eau du sol. Les capteurs se distinguent par plusieurs aspects dont leur étendue spatiale mais servent bien souvent à alimenter ou calibrer des modèles d'apports hydriques. Ces modèles mathématiques visent à quantifier les processus hydrologiques qui influencent la gestion de l'eau (précipitation, écoulement, évapotranspiration, etc.). Cependant, les capteurs actuellement disponibles ont soit une étendue spatiale très fine (< m²) ou très large (≥ 100 km²) ce qui génère un manque à moyenne échelle. Pour pallier ce manque, le CS725 est un appareil qui a été conçu par Campbell Scientific principalement pour évaluer l'équivalent en eau de la neige, mais qui permet également d'estimer la teneur en eau du sol sur une surface allant jusqu'à 100 m². En captant le rayonnement gamma naturellement émis par le sol minéral, il est possible d'estimer la quantité d'eau qui y est contenue puisque cette eau représente la principale source d'atténuation de ce rayonnement, qu'elle soit sous forme solide ou liquide. La présente étude a permis de démontrer la capacité du CS725 à estimer le contenu en eau des premières couches de sol minéral (≤ 20 cm). De plus, une méthode d'intégration de variables décrivant l'humus de surface est proposée et les avantages de l'utilisation de cette méthode en forêt boréale sont démontrées. Les retombées de ces recherches permettront une utilisation du CS725 adaptée aux réalités pédologiques de la station et ce particulièrement en forêt boréale. De ce fait, le potentiel d'utilisation du CS725 pour l'estimation de la teneur en eau du sol minéral peut accroître la compréhension du comportement de l'eau infiltrée à moyenne échelle et ainsi alimenter davantage les modèles d'apports hydriques. / The management of water resources inevitably involves a variety of qualitative and quantitative measures. These measurements provide a better knowledge and understanding of the water in a specific area of interest and are essential decision-making aids. Although measurement methods have greatly evolved over time, it is still quite complex to estimate the amount of water present in the various reservoirs within the water cycle, such as infiltrated water. The perpetual movement of water resources increases this complexity and drives researchers to constantly propose new approaches to soil water content measurement. These sensors differ in several aspects such as spatial extent, but ultimately serve to supply or to adjust water supply models. These mathematical models which are intended to quantify the hydrological processes that influence water management (precipitation, runoff, evapotranspiration, etc.). Yet, currently available sensors have either a very fine (< m²) or very large (≥ 100 km²) spatial extent which generates a medium-scale deficiency. To address this limitation, the CS725 was designed by Campbell Scientific mainly to measure snow water equivalent, but also allows soil water content to be estimated over an area of up to 100 m². By capturing the gamma radiation naturally emitted by the mineral soil, it is possible to estimate the amount of water (solid or liquid) contained in the soil since this water represents the main source of the attenuation of this radiation. Subsequently presented research has shown the ability of CS725 to estimate the water content of the first few layers of mineral soil (≤ 20 cm). In addition, a method for integrating variables describing surface humus is proposed and the advantages of using this method are proven. The results of this research will allow the use of the CS725 to be adapted to the pedological characteristics of the station, particularly in the boreal forest. Thus, the potential use of CS725 for mineral soil water content estimation can increase the understanding of infiltrated water behavior on a medium scale and thus improve water supply modeling.

Les sols organiques cultivés sont reconnus pour leur excellente qualité agricole. Cependant, la nature des matériaux les constituant et les processus physico-chimiques et mécaniques liés à leur mise en valeur agricole les rendent exposés aux problèmes de drainage. Généralement, la formation de couches compactes qui stratifient le profil de sol limite progressivement l’infiltration de l’eau dans le sol et favorise la formation de nappes perchées à la surface du sol. Ces manifestations sont en grande partie néfastes pour les cultures ne tolérant pas que leur système racinaire soit inondé au-delà de 48 heures. Le but de cette étude a été : (1) de décrire le mouvement de l’eau dans le sol au cours de deux événements de drainage et de caractériser ses principales propriétés hydrauliques ; (2) de caractériser le niveau de compaction des profils non perturbés et (3) de déterminer la réponse de la mise en place d’une technique de perturbation mécanique en rapport avec l’amélioration du drainage. Les principaux résultats indiquent que le modèle hydraulique de van Genuchten décrit efficacement l’écoulement de l’eau et les propriétés hydrauliques du sol. Ils démontrent que les profils non perturbés se compactent et deviennent problématiques pour le drainage à partir de 30 centimètres de profondeur. Ils démontrent également que la perturbation du profil au-dessus des drains permet d’améliorer la perméabilité des zones critiques du sol et l’infiltration de l’eau à travers celles-ci. La mise en place d’un profil perturbé sur les drains permet d’améliorer significativement le drainage en comparaison avec un profil non perturbé et réduit considérablement le temps de ressuyage. Ces résultats peuvent servir à la caractérisation des sols organiques cultivés et à la détermination des zones critiques des profils à intervenir pour améliorer l’infiltration de l’eau, l’enracinement de certaines cultures, etc. / Cultivated organic soils are recognized for their excellent agricultural quality. However, the nature of their constitutive materials and physicochemical and mechanical processes associated with their agricultural development make them be susceptible to surface drainage problems over time. Usually, the compacted layers formation which contributes to the stratification of the soil profile gradually limits the soil water infiltration and tend to the formation of perched water table near the soil surface. These observations associated with drainage problems have largely negative impacts on crops which do not tolerate their root system being flooded beyond 48 hours. The purpose of this study was: (1) to describe the soil water movement during two soil drainage events and characterize its main soil hydraulic properties; (2) to characterize the undisturbed cultivated organic soil profile compaction level and (3) to determine the effects of a mechanical soil disturbance techniques in relation to the soil surface drainage improvement. The main results indicated that the van Genuchten hydraulic model describes efficiently the cultivated organic soils water flow and their soil hydraulic properties. They demonstrate that the undisturbed soil profile is compacted and is problematic for surface drainage from 30-cm-deep. They also demonstrate that the disturbance of the soil profile on the drain tile could improve the soil water permeability of the critical areas of the soil profile and the water infiltration. Implementation of a disturbed soil profile over the drain tile significantly improves the soil drainage compared to an undisturbed soil profile and considerably reduces the time to reach field capacity at the soil surface. These results could be useful for further characterization of cultivated organic soil profiles and determination of soil critical areas to take action for improving water infiltration, crops rooting, etc.

Un cas de glissement de terrain est survenu dans des matériaux d’argiles sensibles au village de La Romaine suite à des activités de sautage dans le roc. L’étude de ce cas de glissement a entraîné plusieurs questionnements, surtout à savoir si les vibrations de sautage peuvent être un élément déclencheur de glissement de terrain dans les argiles sensibles. Ce projet de doctorat a donc débuté ainsi, et avait pour but de répondre à la question, qu’est-ce qui a causé la rupture au site de La Romaine? Pour ce faire, le site a d’abord été investigué par des essais in situ ainsi que des essais de laboratoire. Une première campagne d’investigation a été réalisée en 2009. Les matériaux et la surface de rupture ont été bien caractérisés lors de cette campagne. Des analyses à l’équilibre limite ont été réalisées avec le logiciel Slope/W, et les coefficients de sécurité (C.S.) obtenus étaient supérieurs à l’unité avant les événements de sautage, ce qui signifie que la pente était stable avant le sautage. Une seconde campagne d’investigation comprenant de l’échantillonnage grand diamètre et du piézocône sismique a été réalisée en 2012. Des essais de laboratoire ont été réalisés (essai triaxial, DSS monotone et cyclique, essais à la colonne de résonnance) afin de caractériser les propriétés dynamiques du dépôt, dans l’objectif de faire des analyses dynamiques avec un logiciel de différences finies. Une méthode de simulation de sautage a été développée afin de simuler le sautage multi-trous, et cette méthode a été validée par un second cas d’étude, Eastmain-1. Les résultats obtenus de cette simulation sont cohérents avec les données recueillies sur le terrain. L’analyse dynamique du cas de La Romaine ont montré que les vibrations estimées survenues lors du sautage sont importantes (environ 500 mm/s), ce qui a entraîné des déformations de cisaillement entre 1 et 2% dans le dépôt argileux et certainement sa rupture. La surface de rupture observée dans l’analyse dynamique est représentative de la surface de rupture réelle. Des recommandations générales suite à l’étude de ce cas et aussi de 12 autres cas de rupture survenus suite à des travaux de sautage sont présentées dans la conclusion de cette thèse. / A landslide occurred in sensitive clay materials at the village of La Romaine following rock blasting activities. The study of this sliding case has led to several questions, especially whether blasting vibrations can be a trigger for landslides in sensitive clays. This doctoral project began like this, and was intended to answer the question, what caused the rupture at La Romaine site? The site was first investigated by in situ tests as well as laboratory tests. A first investigation campaign was carried out in 2009. The materials and the surface rupture were well characterized during this campaign. Limit equilibrium analyzes were performed with the Slope/W software, and the security coefficients (S.C.) obtained were greater than unity prior to the blasting events, which means that the slope was stable before blasting. A second investigation campaign involving large diameter sampling and seismic piezocone was carried out in 2012. Laboratory tests were carried out (triaxial test, monotonic and cyclic DSS, resonance column tests) to characterize dynamic properties of the deposit, with the aim of dynamic analysis with a finite difference software. A blasting simulation method has been developed to simulate multi-hole blasting, and this method has been validated by a second case study, Eastmain-1. The results obtained from this simulation are consistent with the data collected in the field. The dynamic analysis of La Romaine case showed that the estimated vibrations that occurred during the blasting are important (about 500 mm/s), which led to shear deformations between 1 and 2% in the clay deposit. The failure surface observed in the dynamic analysis is representative of the actual failure surface. General recommendations following the study of this case and also 12 other cases of rupture that occurred after blasting work are presented in the conclusion of this thesis

Titre de l'écran-titre (visionné le 29 février 2024) / Le phosphore (P) est un élément nutritif important pour la croissance des plantes. Cependant, les applications excessives du P dans les sols agricoles peuvent augmenter le risque de perte de cet élément par ruissellement de surface et contribuer à l'eutrophisation des cours d'eau. Ainsi, la gestion durable du P dans les sols de grandes cultures repose sur une fertilisation équilibrée entre la disponibilité en P du sol et la demande réelle du P des plantes. Il est donc important d'avoir une meilleure compréhension de la variabilité spatiale (VS) du P disponible pour les cultures, afin d'améliorer l'utilisation économique et rationnelle des engrais phosphatés, de promouvoir la rentabilité et la durabilité de l'entreprise agricole, tout en réduisant les pertes de P dans l'environnement. L'objectif général de cette thèse de doctorat a été d'évaluer la VS de la disponibilité du P des sols sous différents systèmes culturaux [ancienne prairie (AP) vs jeune prairie (JP)] et pratiques culturales [travail conventionnel (TC) vs semis direct (SD)] à l'aide d'outils statistiques et géostatistiques à des fins de recommandations agroenvironnementales. Pour répondre aux objectifs de la thèse, quatre champs en cultures commerciales ont été utilisés dont deux situés dans la région de Chaudière-Appalaches et les deux en Montérégie (province du Québec). Deux sols de la région de Chaudière-Appalaches, un sous jeune prairie (JP; 2.4 ha; 2 ans) et un sous ancienne prairie (AP; 2.5 ha; 10 ans sous pâturage permanent), classés comme podzols humo-ferriques, ont reçu des amendements organiques (fumier, lisier de bovin). Les résultats ont révélé un indice de saturation en P (ISP, (P/Al)$_\textup{M3}$) moyen de 3 % dans les deux couches (0-5 cm et 5-20 cm) sous JP contre 7 % dans la couche 0-5 cm et 4 % dans la couche 5-20 cm sous AP, suite à des applications à long terme de fumier. Pour les deux champs sous prairies (JP et AP), nous avons observé une intensité élevée de la variabilité du P (CV > 50 %) et une structure spatiale modérée (25-75 %). Les applications répétées de fumier et lisier de bovin peuvent avoir un impact à long terme sur l'accumulation de P du sol, réduisant ainsi la variabilité et la dépendance spatiales du P dans les prairies permanentes. En raison de la stratification de P observée, une stratégie d'échantillonnage du sol axée sur la couche 0-5 cm doit être retenue dans les prairies permanentes (AP) pour des recommandations durables d'engrais P dans les sols de la Province du Québec. De plus, cette étude a examiné les impacts du travail du sol sur la variabilité spatiale du P disponible de deux champs commerciaux en rotation maïs-soja depuis 20 ans, notés TC (10,8 ha) et SD (9,5 ha), à des fins d'amélioration des recommandations d'engrais phosphatés dans la région de Montérégie. Les résultats ont montré que la variabilité du P disponible du sol des deux champs allait de modérée à très élevée (32-60 %) sous TC et SD. Un ISP moyen de 3 % a été mesuré dans les deux couches sous TC, contre 8 % dans la couche 0-5 cm et 6 % dans la couche 5-20 cm sous SD. Les relations entre les indices de P et les autres propriétés physico-chimiques (CT, Fe$_\textup{M3}$, pH$_\textup{eau}$, Ca$_\textup{M3}$) différaient selon les pratiques de travail du sol. Cette étude a démontré l'importance de l'application à taux variable (ATV) à des fins d'amélioration des recommandations d'engrais P dans la Province du Québec. Par ailleurs, la délimitation des zones d'aménagement (ZAs) a été réalisée dans le champ sous SD (9,5 ha). Cette délimitation des ZAs est basée sur la relation conductivité électrique apparente (CEa)-P du sol afin de réduire la variabilité spatiale du P du sol pour des recommandations d'engrais P spécifiques au champ. Les données de la CEa (CEa₃₀; CEa₁₀₀) ont été mesurées sur deux profondeurs (0-30; 0-100 cm) à l'aide du Veris. Les ZAs ont été délimitées à l'aide de la méthode ISODATA selon trois stratégies de délimitation : mesures de l'ISP, mesures de la CEa, ou mesures combinées de l'ISP+CEa. Les résultats ont montré que l'ISP moyen était de 7,9 % sous SD. La variabilité du P du sol était modérée (32-36 %), indiquant qu'une recommandation uniforme d'engrais P ne peut pas être appliquée au champ. Les valeurs moyennes de CEa₃₀ et CEa₁₀₀ étaient respectivement de 15,8 et 32,6 mS m$^\textup{-1}$. Une corrélation significative entre la CEa₃₀ et le P du sol (0,22-0,23) a été observée. La délimitation en deux-trois ZAs à l'aide de mesures de l'ISP a généré les réductions plus importantes en P (40-74 kg P₂O₅), représentant ainsi la meilleure stratégie agronomique de délimitation des ZAs. Cette étude a mis en évidence le potentiel de réduction de la variabilité spatiale du P du sol, à l'aide de la stratégie de délimitation des ZAs, réduisant les pertes en P sous SD. Ainsi, l'ATV a généré 366 kg P₂O₅, tandis que la délimitation en deux-trois ZAs a généré 306 et 341 kg P₂O₅ dans le champ sous SD, soit des gains respectifs de 60 et 25 kg P₂O₅ comparativement à l'ATV dans la culture du maïs-grain. Par conséquent, la stratégie de délimitation en deux-trois ZAs a semblé plus efficace comparativement à l'ATV en termes de gain en P₂O₅ dans ce champ. Globalement, les résultats de cette thèse ont démontré l'importance de la prise en compte de la VS du P à des fins de gestion spécifique du P, pour une réduction des pertes en P dans les sols sous grandes cultures en agriculture de précision. / Phosphorus (P) represents an important soil nutrient for plant growth. However, excess P applications in agricultural soils relative to crop requirements may increase P loss risk through runoff, contributing to water eutrophication. Thus, field-scale sustainable management of soil P should be based on balanced fertilization between soil P supply and P real demand from crop requirements. Therefore, it is important to have a better understanding of spatial variability of soil available P under intensive managed crops, aiming to improve economic and rational use of P fertilizers, to promote profitability and sustainability of agricultural companies, while reducing P losses in the environment. The main goal of this PhD dissertation was to evaluate spatial variability of soil available P under contrasted crops [old grassland (OG) vs young grassland (YG)] and tillage systems [conventional (CT) vs no-tillage (NT)] using statistical and geostatistical tools, aiming to provide agrienvironmental recommendations. To reach the goals of this PhD dissertation, four commercial fields were used. Two fields were located in Chaudière-Appalaches region and two other in Montérégie region (Eastern Canada). Thus, the study aimed to investigate the field-scale variability of soil-test P (STP) under two contrasting grassland fields in Chaudière-Appalaches region using descriptive statistics and geostatistics for accurate recommedations on soil sampling strategy and sustainable approaches to P management. A young grassland (YG; 2 years) and an old grassland (OG; 10 years under permanent pasture) were classified as humo-ferric podzol and received organic fertilizers. Soil samples were collected in 16-m by 16-m triangular grids at two depths (0-5 and 5-20 cm). Results showed a P saturation index (PSI, (P/Al)$_\textup{M3}$) mean value of 3% in both YG soil layers (0-5 cm and 5-20 cm) against 7% in OG 0-5 cm layer and 4% in OG layer 5-20 cm, owing to long-term manure applications. Variability of soil P was high (CV > 50%) and spatial structure of soil P was moderate (25-75%) under both contrasted fields. Repeated applications of cattle and slurry manure may have a long-term impact on soil P accumulation, thereby reducing spatial variability and dependence of soil P under permanent grasslands. Owing to P stratification, a soil sampling strategy focused on 0-5 cm layer should be retained under permanent grasslands (OG) for sustainable P fertilizer recommendations in Eastern Canada. Moreover, the study examined tillage impacts on spatial variability of soil-available P, in two commercial fields under 20 years maize-soybean rotation, denoted CT (10.8 ha) and NT (9.5 ha), aiming to improve P fertilizer recommendations in Eastern Canada. Blends of NPK fertilizers were applied to the soils (Humic Gleysols) following local recommendations. Results showed that the variability of soil available P ranged from moderate to very high (32-60%) under CT and NT. The mean PSI value was 3% under both CT layers, against 8% and 6% under the 0-5 cm and 5-20 cm NT layers, respectively. Relationships between P indices and other soil chemical properties (TC, Fe$_\textup{M3}$, pH$_\textup{water}$, and Ca$_\textup{M3}$) differed between contrasted tillage practices. This study highlighted the importance of variable rate application (VRA) to improve P fertilizer recommendations in Eastern Canada. Furthermore, delineating management zones (MZs) was performed within the 9.5 ha NT field. This MZ delineation approach was based on apparent electrical conductivity (ECa)-soil P relationship, aiming to reduce spatial variability of soil P for predicting field-specific P fertilizer recommendations. The ECa data (ECa₃₀; ECa₁₀₀) were measured at two soil depths (0-30; 0-100 cm) using Veris system. The MZs were delineated using ISODATA method following three delineation strategies: ISP, ECa, and combined ISP+ECa measurements. Results showed that mean ISP value was 7.9% under NT field. Variability of soil P was moderate (32-36%), indicating that uniform P fertilizer recommendation cannot be applied in the field. The ECa₃₀ and ECa₁₀₀ mean values were 15.8 and 32.6 mSm$^\textup{-1}$, respectively. A significant correlation between ECa₃₀ and soil P (0.22-0.23) was observed. Delineating the field into two-three MZs using ISP measurements generated the highest P reductions (40-74 kg P₂O₅), thus representing the best agronomic strategy for delineating MZs. This study highlighted the importance of using MZ delineation strategy to reduce the spatial variability of soil P, decreasing P fertilizer applications and P losses under the NT field. Thus, VRA agronomy strategy generated 366 kg P₂O₅ , while delineation strategy into two-three MZs generated 306 and 341 kg P₂O₅, respectively under the NT field. This represented 60 and 25 kg P₂O₅ reductions compared to the VRA under corn-grain NT field. Therefore, delineation strategy into two-three MZs seemed more effective compared to VRA strategy in terms of P₂O₅ reduction in this field-scale. The results of this PhD dissertation demonstrated the importance for taking into account the spatial variability of soil P for field-specific P management, aiming to reduce P losses under large crop fields in precision agriculture.

Texte remanié de: Thèse de doctorat--Génie civil--Nantes, 2005. Titre de soutenance : Sensibilité des sols fins compactés à l'humidification : apport d'un modèle de microstructure. / Bibliogr. p. 278-289. Résumé en français et en anglais.

Texte remanié de: Th. doct.--Agron.--Montpellier--Centre international de hautes études agronomiques, 2002. / Bibliogr. p. 65-69. Résumé en français et en anglais.

Thèse de doctorat : Physique de l'environnement : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. : 183 réf.