Protocole d'échantillonnage des sols du SECO

Protocole d'échantillonnage des sols du SECO
version 1.8 (décembre 2023)
Auteurs : Timothy Baker, Kyle Dexter, Casey Ryan, Oliver Phillips, Mathew Williams
Contexte
L'objectif de ce protocole est d'obtenir des mesures comparables de la teneur et des
concentrations en nutriments du sol dans les forêts, les zones boisées et les savanes des
biomes secs pan-tropicaux. Le protocole vise également à être suffisamment similaire aux
travaux précédents dans les biomes tropicaux humides et secs, afin de permettre des
comparaisons pantropicales, intra- et inter-biomes en combinant des ensembles de données
nouveaux et existants.
Les questions auxquelles le protocole vise à nous permettre de répondre sont les suivantes :
1. Dans quelle mesure les propriétés du sol contrôlent-elles la structure, la dynamique
et la composition des écosystèmes des zones tropicales sèches, par rapport à
d'autres variables environnementales et à l'historique des perturbations ?
2. Quels sont les stocks de carbone et de nutriments des différents écosystèmes des
zones tropicales sèches ?
3. Comment le rôle des propriétés du sol en tant que contrôle i) de la dynamique et de la
composition des arbres et ii) de la biomasse et de la composition des graminées varie-t-il entre
les tropiques humides et secs ?
Le protocole s'appuie sur les travaux antérieurs du RAINFOR (les deux protocoles
d'échantillonnage "rapide"+ "intensif" des sols), du projet NERC Biome switching, des protocoles
SEOSAW et TROBIT. Le protocole couvre l'ensemble du processus de fourniture de données,
de la collecte des données sur le terrain à la gestion et au stockage des données.
Approche
L'objectif global est d'obtenir une valeur unique pour chaque paramètre pour chaque parcelle où
nous mesurons la dynamique des arbres et de l'herbe, pour le sol de surface (0 - 30 cm),
similaire au protocole pour TROBIT et SEOSAW. Notre approche globale consiste à prélever
plusieurs échantillons sur chaque parcelle, à les mettre en vrac et à les sécher à l'air. Outre la
mesure de la densité apparente, les analyses de sol seront effectuées à l'école de géographie
de Leeds pour être analysées en laboratoire, sauf dans les cas où l'exportation n'est pas
possible.

Paramètres à mesurer
Sur le terrain :
Couleur du sol (Munsell)
Texture du sol (contrôle utile pour les données de laboratoire
ultérieures) Densité apparente
En laboratoire :
Taille des
particules N
total C total
P total (total, par digestion acide) pH
Disponible Mg, Ca, Na, Al, K
Equipement
• Maillet (en bois, en plastique ou en métal)
• Bloc de bois à placer sur le noyau
• Carotte en acier : 40-50 cm de long, 6-10 cm de diamètre - il peut être découpé dans
un tube d'acier, dont le bord est légèrement aiguisé à une extrémité, et un petit trou (1
cm) percé à travers un diamètre à l'autre extrémité. Prenez des pièces de rechange,
car les noyaux sont facilement déformés par un choc avec une pierre.
• Tige d'acier, <1 cm de diamètre, 60 cm de long
• Tamis de 2 mm
• Sacs en plastique refermables
• Balance (précision à 1g, poids maximum 3 kg)
• Carnet de terrain
• Crayon
• Spade
• Truelle
• Couteau ou machette
• Ruban adhésif (pour marquer la profondeur sur la carotte)
• Lime métallique (pour réaffûter les carottes sur le terrain - facultatif)
• Étuve pour le séchage des échantillons en vue de la mesure de la densité apparente (en
option)
Échantillonnage sur le terrain : sélection des sites
Il convient de prélever au moins cinq échantillons par placette et de les regrouper pour obtenir un
seul échantillon à analyser pour chaque placette. Pour une parcelle carrée standard, un point
d'échantillonnage est situé au centre de la parcelle et quatre sont situés dans chaque coin, à 10
m des bords de la parcelle (Fig. 1).
Toutefois, la répartition optimale et le nombre de points d'échantillonnage peuvent varier en
fonction de la forme de la parcelle ou de la nature du paysage. Le principe est d'obtenir un
seul échantillon groupé qui reflète l'hétérogénéité au sein de la parcelle.

Figure 1. Protocole d'échantillonnage du sol sur le terrain. Une parcelle forestière carrée typique de 100 x
100 m doit être échantillonnée en cinq endroits ; à chaque emplacement d'échantillonnage, représenté par
des cercles noirs, une carotte de 0-30 cm de profondeur doit être prélevée.
Pour les "parcelles transect" (par exemple 10 x 1000 m), il est recommandé d'échantillonner à
intervalles réguliers (par exemple tous les 200 m). Pour les parcelles d'autres dimensions (par
exemple 20 x 500 m), il est conseillé d'échantillonner en "zigzag", tous les 100 m.
L'échantillonnage doit éviter les sentiers qui traversent les parcelles.
S'il existe de très forts gradients environnementaux au sein d'une parcelle (par exemple, zones
saisonnièrement inondées et zones sèches), des échantillons indépendants doivent être
prélevés dans chaque type de végétation, et les sous-parcelles auxquelles ces types de
végétation se rapportent doivent être enregistrées.
Les sols doivent être échantillonnés à la [fin] de la saison sèche, si les zones de basse altitude
(par exemple les dambos) sont inondées de façon saisonnière.
Échantillonnage sur le terrain
À chaque point d'échantillonnage, deux carottes de sol sont prélevées. L'une d'entre elles sert
à prélever l'échantillon de sol qui sera utilisé pour une analyse plus approfondie et pour
déterminer la densité apparente ; la seconde sert à mesurer sur le terrain la couleur et la
texture du sol.
Noyau 1 : échantillon pour analyse en laboratoire et densité apparente
1. À chaque lieu d'échantillonnage, enlevez la litière d'une surface de 40 x 40 cm,
sans perturber le sol.
2. Enfoncez la carotte dans le sol à une profondeur de 30 cm, à l'aide du maillet. Placez un
morceau de bois solide au-dessus de la carotte pour aider à répartir le poids du maillet et
minimiser les dommages causés à la partie supérieure de la carotte. Veillez à ce que la
tige métallique soit placée dans les trous de la carotte au cours de ce processus. Si la
carotte arrête de descendre dans le sol et ne peut pas atteindre la profondeur totale (par
exemple, si elle heurte une couche dure), arrêtez l'échantillonnage et notez la profondeur
à laquelle la carotte a été prélevée. Vérifiez la compression en mesurant la hauteur du
sol à l'intérieur de la carotte. Utilisez la tige d'acier pour tourner et extraire la carotte. Il
peut être nécessaire de creuser un peu à l'aide d'une bêche ou d'une truelle pour
10 m
10 m

retirer la carotte la plus profonde. Veillez à ce que la carotte retirée soit remplie de terre.
Utilisez un couteau pour découper la terre qui adhère à l'échantillon sous la carotte.
3. À chaque lieu d'échantillonnage, recueillez le sol de la carotte dans un sac en
plastique Ziploc. Étiqueter chaque sac avec le code de la parcelle, le numéro de
l'échantillon et la date.
4. Remarque : si plus de 30 % du poids de l'échantillon est constitué de fragments de
plus de 2 mm (mesurés à l'œil nu), prélever un nouvel échantillon ailleurs dans la
placette, en notant ce fait. Si l'ensemble du site est dominé par des fragments
grossiers (>30% dans les échantillons), prélever un autre échantillon à chaque lieu
d'échantillonnage et le combiner.
5. Calculer le volume total de la carotte pour chaque échantillon et l'enregistrer. Le volume
de la carotte doit être calculé en fonction de la profondeur de pénétration et de la
section transversale de la carotte.
6. Sécher le sol soit au soleil (à l'abri de la poussière), soit dans un four à basse
température (idéalement 40 (o) C; max. 60(o) C). Le temps de séchage dépend du taux
d'humidité initial, mais il est généralement d'une semaine dans un sac en plastique.
Brisez les gros agrégats à la main pour accélérer le séchage. Vous devez peser à
plusieurs reprises un petit nombre de sacs représentatifs des parcelles (par exemple 3)
jusqu'à ce que le poids de l'échantillon reste constant pour indiquer que le séchage est
terminé. Veillez à enregistrer les poids ainsi que la date et l'heure de la pesée.
7. Passez l'échantillon sec à travers un tamis de 2 mm pour enlever les pierres et les
débris ligneux (par exemple les racines). Il peut être nécessaire de casser les mottes de
terre pour qu'elles passent à travers le tamis. Pesez les fractions minérales fines (<2
mm) et grossières ; seule la fraction fine est utilisée pour déterminer la densité
apparente et pour d'autres analyses. Pesez et notez également la masse des débris
ligneux.
8. Calculer la densité apparente de la fraction fine (BD, g cm(-3) ) comme (poids sec de la
fraction fine, g)/(volume de la carotte, cm3) . Si >30% de la carotte est constituée de
fragments grossiers, calculer la densité apparente en utilisant le poids sec de tout le
sol, y compris les fragments grossiers.
9. Réduisez chaque carotte (par exemple à 1/8(ème) du volume original) avant de combiner
tous les échantillons de la fraction minérale fine (<2 mm) du sol de chaque parcelle, puis
divisez cet échantillon en deux moitiés. Assurez-vous que l'échantillon est bien mélangé
avant le sous-échantillonnage : ne prenez pas seulement la moitié supérieure de
l'échantillon dans le sac, car elle aura une texture différente de la moitié inférieure. Pour
ce faire, vous pouvez utiliser un diviseur à riffles (figure 2, une boîte contenant un certain
nombre de fentes par lesquelles le sol passe, produisant deux sous-échantillons
également divisés dans les boîtes ci-dessous), ou un cône et une moitié (figure 3, en
versant l'échantillon de manière à ce qu'il prenne une forme conique, puis en l'aplatissant
et en le divisant). Veillez à nettoyer le séparateur entre les parcelles.
10.Conserver 100 g de sol pour l'analyse de chaque moitié de l'échantillon. Pour chaque
échantillon de sol de chaque parcelle, un des doubles est envoyé à Leeds pour analyse,
l'autre est archivé. Les sols archivés doivent être placés dans un sac en plastique dans
un endroit sec.

Le produit doit être stocké, et de préférence réfrigéré ou congelé, afin de fournir un
échantillon de remplacement en cas de besoin pour l'analyse.
Figure 2. Exemple de diviseur à riffle, utilisé pour homogénéiser et réduire les échantillons.
1. Mélanger l'échantillon à la main pour l'homogénéiser
2. Former un cône
3. Aplatir en un disque
4. Couper le disque en quatre quarts
5. Jeter les deux quartiers opposés
6. Rassembler les deux quarts restants en un cône
7. Répéter l'opération jusqu'à ce que le volume
de l'échantillon soit suffisamment réduit
Figure 3. Instructions pour l'homogénéisation et la réduction des échantillons par la méthode du cône et de
la moitié.
Noyau 2 : échantillon pour l'enregistrement de la couleur et de la texture sur le terrain
Il n'est pas nécessaire d'apporter au laboratoire des échantillons de sol pour l'enregistrement de
la couleur et de la texture. Une deuxième carotte peut être utilisée pour prélever les échantillons
nécessaires à ces observations.
1. À chaque lieu d'échantillonnage, à côté de la première carotte, enlever la litière sur une
surface de 40 x 40 cm, sans perturber le sol.
2. Enfoncez la carotte dans le sol à une profondeur de 30 cm, à l'aide du maillet. Placez un
morceau de bois solide au-dessus de la carotte pour aider à répartir le poids du maillet et
minimiser les dommages causés à la partie supérieure de la carotte. Veillez à ce que la
tige métallique soit placée dans les trous de la carotte au cours de ce processus. Si la
carotte arrête de descendre dans le sol et ne peut pas atteindre la profondeur totale (par
exemple, si elle heurte une couche dure), arrêtez l'échantillonnage.