AGROCLIMATOLOGIE : De l’eau gravitaire à l’eau hygroscopique : comprendre ce que devient réellement chaque millimètre de pluie dans un sol vivant

19 août 202619 août 2026BILLAUT Fabrice

LES DIFFÉRENTES FORMES DE L’EAU DANS LE SOL

De l’eau gravitaire à l’eau hygroscopique : comprendre ce que devient réellement chaque millimètre de pluie dans un sol vivant

L’expression « eau du sol » semble désigner une réalité unique. En réalité, l’eau présente dans un sol peut se trouver sous des états physiques et fonctionnels très différents.

Deux sols contenant exactement la même quantité totale d’eau peuvent présenter des comportements radicalement différents pour une plante.

Dans l’un, l’eau peut être :

rapidement drainée ;
facilement absorbée ;
stockée dans les pores ;
accessible aux racines.

Dans l’autre, elle peut être :

fortement retenue par les particules ;
piégée dans des micropores ;
difficilement accessible ;
pratiquement inutilisable par les végétaux.

La question fondamentale devient donc :

Où se trouve l’eau, sous quelle forme est-elle retenue et quelle énergie faut-il dépenser pour l’extraire ?

C’est cette distinction qui permet de passer d’une simple mesure de l’humidité du sol à une véritable hydrologie fonctionnelle.

1. Une même eau, plusieurs comportements

Dans le sol, on distingue classiquement plusieurs catégories fonctionnelles :

eau gravitaire ;
eau capillaire ;
eau hygroscopique ;
eau disponible ;
eau indisponible.

Attention cependant :

ces catégories ne sont pas toujours strictement séparées physiquement.

Elles représentent surtout des domaines de comportement hydrique.

L’eau peut progressivement passer d’un comportement à l’autre lorsque le sol sèche.

2. L’eau gravitaire

L’eau gravitaire est l’eau qui est principalement soumise à la gravité et qui peut circuler rapidement à travers les pores suffisamment grands.

Elle apparaît notamment après :

une forte pluie ;
une irrigation importante ;
une saturation du sol ;
une remontée de nappe.

Elle se déplace vers le bas lorsque le drainage est possible.

3. Les macropores : autoroutes de l’eau

L’eau gravitaire circule préférentiellement dans :

macropores ;
fissures ;
galeries ;
anciens conduits racinaires ;
zones très perméables.

On peut représenter le phénomène :

              PLUIE                ↓        ┌──────────────┐        │    SURFACE   │        └──────┬───────┘               ↓          infiltration               ↓        ║      ↓      ║        ║  macropore  ║        ║      ↓      ║        ║      ↓      ║        ║      ↓      ║        ╚══════╧══════╝             DRAINAGE

Les macropores permettent donc des transferts beaucoup plus rapides que les micropores.

4. L’eau gravitaire n’est pas nécessairement « perdue »

Une erreur fréquente consiste à considérer toute eau gravitaire comme une perte.

Elle peut :

recharger une nappe ;
alimenter une zone humide ;
rejoindre une nappe perchée ;
alimenter une source ;
humidifier des horizons profonds ;
être captée ultérieurement par des racines profondes.

Dans un système hydrologique complet :

le drainage peut être un transfert, et non une perte.

5. Le problème du drainage excessif

Un sol très drainant peut toutefois perdre rapidement une partie de l’eau hors de la zone racinaire.

Par exemple :

Pluie ↓Infiltration rapide ↓Drainage profond ↓Eau hors zone racinaire

Cela peut être particulièrement problématique dans :

sols sableux ;
sols peu profonds ;
cultures à enracinement superficiel ;
périodes de sécheresse prolongée.

6. L’eau capillaire

Lorsque le sol n’est plus saturé, une partie de l’eau reste retenue dans les pores par les forces capillaires et matricielles.

Cette eau constitue une fraction essentielle du stockage hydrique du sol.

Elle peut être :

retenue dans les pores ;
redistribuée latéralement ;
remonter vers les racines ;
être progressivement extraite par les plantes.

7. L’eau capillaire et les racines

L’eau capillaire constitue souvent une fraction majeure de l’eau utilisable par les végétaux.

Le schéma général est :

        ATMOSPHÈRE             ↑        transpiration             ↑          FEUILLE             ↑           RACINE             ↑       eau capillaire             ↑          SOL

La plante établit ainsi un continuum hydraulique avec le sol.

8. Le rôle de la taille des pores

La taille des pores contrôle fortement la manière dont l’eau est retenue.

Gros pores

drainage rapide ;
faible rétention ;
forte conductivité lorsqu’ils sont remplis d’eau.

Petits pores

forte rétention ;
drainage lent ;
déplacement plus difficile.

Cela conduit à une idée fondamentale :

un bon sol doit disposer d’une distribution équilibrée de tailles de pores.

9. L’eau hygroscopique

Lorsque le sol devient très sec, certaines molécules d’eau restent fortement associées aux surfaces des particules.

Cette eau est appelée :

eau hygroscopique.

Elle est particulièrement associée :

aux argiles ;
à la matière organique ;
aux surfaces minérales.

Elle forme des films extrêmement fins autour des particules.

10. Pourquoi l’eau hygroscopique est-elle difficile à extraire ?

Les forces de rétention deviennent extrêmement importantes.

L’eau est alors maintenue par :

adsorption ;
interactions de surface ;
forces électrostatiques ;
forces matricielles.

La plante ne dispose plus de suffisamment de force pour l’extraire à un rythme compatible avec ses besoins.

On entre alors dans la zone de très faible disponibilité biologique.

11. Visualisation simplifiée

PARTICULE DU SOL██████████████████▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓░░░░░░░░░░░░░░░░░░↑ film d'eau très fortement retenu

Plus le film devient mince, plus l’eau est difficile à mobiliser.

12. Eau disponible et eau indisponible

Il est essentiel de distinguer :

Eau présente

Toute l’eau contenue dans le sol.

Eau disponible

Fraction pouvant être extraite par les racines dans des conditions données.

Eau difficilement disponible

Eau retenue suffisamment fortement pour devenir difficile à extraire.

Eau pratiquement indisponible

Eau résiduelle fortement adsorbée ou située dans des pores extrêmement fins.

13. La réserve utile

La notion agronomique de réserve utile (RU) permet de quantifier approximativement la quantité d’eau située entre deux états conventionnels :

capacité au champ ;
point de flétrissement permanent.

On peut écrire :RU=(θCC−θPFP)Z

avec :

θCC : teneur en eau à la capacité au champ ;
θPFP : teneur en eau au point de flétrissement permanent ;
Z : profondeur de sol considérée.

Pour une surface de 1 m², cette relation permet directement d’obtenir un volume d’eau.

14. Exemple de calcul

Supposons :

θCC=0,30 ;
θPFP=0,15 ;
profondeur racinaire Z=0,60 m.

Alors :RU=(0,30−0,15)×0,60RU=0,09 m

soit :90 L/m2

Le sol peut donc théoriquement fournir environ 90 litres d’eau par m² entre ces deux états conventionnels.

15. Mais la réserve utile n’est pas une constante biologique

Cette valeur dépend notamment :

de l’espèce végétale ;
de la profondeur racinaire ;
de la densité racinaire ;
de la structure ;
de la température ;
de la salinité ;
de l’état physiologique de la plante ;
de la demande atmosphérique.

Il faut donc éviter de considérer la RU comme un simple « réservoir universel ».

16. L’eau facilement disponible

À l’intérieur de la réserve utile, toute l’eau n’est pas nécessairement utilisée avec la même facilité.

On peut définir une fraction de la RU comme eau facilement disponible.

Lorsque le sol sèche :

100 %│ Eau très facilement disponible│████████████│████████│ Eau moins facilement disponible│████││ Eau fortement retenue│██└──────────────────     sécheresse

La plante doit progressivement augmenter son effort d’extraction.

17. Le seuil de stress hydrique

La plante peut commencer à subir un stress avant d’atteindre le point de flétrissement permanent.

C’est une distinction essentielle.

Il existe donc une différence entre :

survie de la plante

fonctionnement optimal de la plante.

Une plante peut être vivante mais :

ralentir sa croissance ;
fermer ses stomates ;
réduire sa photosynthèse ;
abandonner certaines feuilles ;
limiter sa transpiration.

18. L’eau indisponible

Une partie de l’eau reste pratiquement inaccessible aux racines.

Elle peut être :

fortement adsorbée ;
contenue dans des micropores extrêmement fins ;
associée à des surfaces minérales ;
située hors de la zone racinaire.

Cette eau ne doit donc pas être comptabilisée comme une réserve réellement exploitable.

19. Un même sol peut changer de catégorie

La classification fonctionnelle dépend de l’état hydrique.

Après une pluie :

SATURATION↓eau gravitaire↓drainage↓eau capillaire↓assèchement↓eau fortement retenue↓eau hygroscopique

Il s’agit donc d’un continuum, et non de cinq compartiments parfaitement étanches.

20. Le rôle de la texture

La distribution des différentes formes d’eau dépend fortement de la texture.

Sol sableux

Tendance à :

forte proportion de pores relativement grands ;
drainage rapide ;
faible stockage ;
dessiccation rapide.

Sol argileux

Tendance à :

forte proportion de pores fins ;
stockage important ;
forte rétention ;
eau plus difficile à extraire à faible teneur en eau.

Sol limoneux

Comportement intermédiaire, avec une sensibilité particulière à la dégradation structurale.

21. Le rôle de la structure

La structure peut profondément modifier cette classification.

Un sol bien agrégé peut présenter simultanément :

macropores ;
mésopores ;
micropores.

Il peut donc :

infiltrer rapidement

tout en

stockant une quantité importante d’eau.

C’est précisément l’un des objectifs fondamentaux d’un sol vivant.

22. Le sol idéal n’est pas celui qui retient tout

Un sol qui retient extrêmement fortement l’eau peut devenir difficile à exploiter par les racines.

À l’inverse, un sol qui ne retient rien se dessèche rapidement.

L’objectif est donc :Infiltrer + stocker + rendre disponible + drainer l’exceˊdent

C’est une notion centrale de l’hydrologie régénérative.

23. Le rôle des organismes vivants

La biologie modifie continuellement la distribution des pores.

Racines

Création et stabilisation de canaux.

Lombrics

Galeries et bioturbation.

Champignons

Hyphes traversant la matrice du sol.

Bactéries

Production de substances contribuant à l’agrégation.

Matière organique

Formation et stabilisation d’agrégats.

Ainsi :

la biodiversité du sol devient indirectement un acteur de la gestion de l’eau.

24. Le cycle quotidien

Un sol vivant peut subir en permanence :

nuit

→ refroidissement

→ condensation éventuelle

→ redistribution hydrique

→ matin

→ réchauffement

→ évaporation

→ transpiration

→ assèchement progressif.

Le stockage hydrique doit donc être analysé dans le temps.

25. Échelle horaire, journalière et saisonnière

L’eau du sol évolue selon plusieurs échelles.

Heure

infiltration ;
évaporation ;
transpiration.

Jour

bilan hydrique ;
recharge ;
consommation végétale.

Saison

recharge hivernale ;
croissance printanière ;
déficit estival.

Année

bilan hydrologique ;
recharge des nappes ;
évolution du carbone et de la structure.

26. Le concept Omakëya™ : « chaque millimètre compte »

Une pluie de :1 mm

représente :1 L/m2

Ainsi, sur :1000 m2

cela représente :1000 L

soit :1 m3

Une pluie de 20 mm sur 1 000 m² représente donc :20 m3

Cette eau peut :

ruisseler ;
s’infiltrer ;
être stockée ;
alimenter les plantes ;
recharger une nappe.

La différence entre ces scénarios dépend largement de la conception du système.

27. Le véritable objectif : augmenter la fraction utile

La Vision Omakëya™ peut donc être formulée comme une recherche de :eau rec¸ueeau effectivement valoriseˊe

Cette fraction peut être améliorée par :

couverture du sol ;
amélioration structurale ;
augmentation de la matière organique ;
racines profondes ;
diversité végétale ;
réduction du ruissellement ;
infiltration ;
stockage ;
ralentissement des écoulements ;
réduction de l’évaporation directe.

28. Le bilan hydrique du sol

On peut établir un bilan simplifié :ΔS=P+I−R−ET−D

où :

P = précipitations ;
I = irrigation ;
R = ruissellement ;
ET = évapotranspiration ;
D = drainage ;
ΔS = variation du stockage dans le sol.

C’est une équation fondamentale pour le futur modèle hydrologique Omakëya™.

29. Vers un véritable modèle hydrique

Le système peut maintenant être représenté comme :

                         PLUIE                           ↓                     INTERCEPTION                           ↓                    ┌──── INFILTRATION                    │          ↓                    │     EAU GRAVITAIRE                    │          ↓                    │       DRAINAGE                    │                    ↓                EAU CAPILLAIRE                    ↓             ┌──────┴──────┐             ↓             ↓          RACINES       STOCKAGE             ↓        TRANSPIRATION             ↓        ATMOSPHÈRE              ↓       ASSÈCHEMENT              ↓      EAU FORTEMENT RETENUE              ↓      EAU HYGROSCOPIQUE

30. Tableau de synthèse

Forme / catégorie	Localisation dominante	Mobilité	Accessibilité aux plantes	Fonction principale
Eau gravitaire	Gros pores	Très élevée	Variable	Drainage, transfert
Eau capillaire	Pores moyens/fins	Moyenne à faible	Souvent importante	Réserve hydrique
Eau facilement disponible	Zone racinaire	Moyenne	Élevée	Croissance
Eau moins disponible	Pores fins	Faible	Réduite	Maintien hydrique
Eau hygroscopique	Surfaces minérales/organiques	Très faible	Très faible	Hydratation des surfaces
Eau indisponible	Micropores / surfaces	Très faible	Pratiquement nulle	Réserve résiduelle

31. Une notion fondamentale pour le Tome 7

Le véritable enjeu n’est donc pas de maximiser :

la quantité totale d’eau contenue dans le sol.

Il faut maximiser :

la quantité d’eau correctement stockée, accessible aux racines, au bon moment et au bon endroit.

Cela change complètement la manière de concevoir un jardin, un verger ou une ferme.

Un système hydrologiquement performant cherchera à :

ralentir → infiltrer → stocker → redistribuer → alimenter → restituer.