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Tu as peut-être déjà remarqué que les scientifiques de l'environnement aiment les mathématiques. Tu peux trouver des équations pour presque tout - y compris le taux de perte de sol.
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Équipe enseignants L'Équation Universelle de Perte de Sol (USLE)
L'érosion et la dégradation des sols peuvent être influencées par l'environnement naturel, ainsi que par les activités humaines. Heureusement, tous ces détails se trouvent dans une simple multiplication appelée l'équation universelle de la perte de sol.
Tu es prêt à l'essayer toi-même ? Il n'y a rien à perdre... sauf le sol !
Commençons par définir l'USLE.
L'équation universelle de perte de sol (USLE) est un modèle mathématique utilisé pour prédire le taux annuel moyen d'érosion du sol à long terme.
Les scientifiques de l'environnement peuvent utiliser l'USLE pour estimer les taux d'érosion des sols. Cela peut les aider à évaluer l'efficacité des programmes de conservation des sols.
Il est important que nous utilisions le contrôle de l'érosion des sols comme mesure préventive pour protéger la planète et ses habitants de choses telles que la pollution de l'eau, la protection des habitats et la sauvegarde des propriétés.
La technologie USLE est l'aboutissement de décennies de recherche sur l'érosion des sols. Elle a été publiée pour la première fois en tant que technologie complète en 1965 dans le USDA Agriculture Handbook 282, puis mise à jour en 1978.
L'équation universelle révisée de perte de sol (RUSLE) est une version informatisée de l'USLE. Elle a été mise à la disposition du public en 1992. La RUSLE utilise la même formule que l'USLE, mais avec des améliorations dans l'estimation des facteurs affectant le sol.
La formule de l'USLE est relativement simple.
A = R × K × LS × C × P
Où :
A = perte annuelle moyenne de sol à long terme (mesurée en tonnes par hectare et par an).
R = facteur de pluviométrie et de ruissellement en fonction de la situation géographique
K = facteur d'érodabilité du sol
LS = facteur de longueur et de gradient de la pente
C = facteur de culture et de gestion
P = facteur relatif aux pratiques de soutien
Les facteurs R et K d'une zone ne peuvent pas être modifiés, mais il est possible de réduire la perte de sol en construisant des terrasses, en changeant de culture ou en modifiant les pratiques agricoles.
Nous avons appris précédemment que le facteur R représente le potentiel d'érosion, en fonction des précipitations et du ruissellement par emplacement géographique.
Leruissellement est l'écoulement de l'eau sur le sol lorsqu'elle ne peut pas s'infiltrer rapidement dans le sol.
Plus la durée et l'intensité des précipitations sont importantes, plus le potentiel d'érosion est élevé.
Fig. 1 - Érosion du sol après une période de fortes pluies à Sudeley, Gloucestershire. Source : Wikimedia Commons
Les régions occidentales du Royaume-Uni ont tendance à avoir un potentiel d'érosion plus important en raison des niveaux de précipitations plus élevés.
R = E x I30 ÷ 100
Où :
I30 est l'intensité maximale des précipitations (cm/h)
E est l'énergie cinétique totale des précipitations (J/m2)
Le facteur K est le facteur d'érodabilité du sol. C'est une mesure de la susceptibilité des particules du sol au détachement et au transport par les précipitations et le ruissellement. Le facteur K est principalement influencé par la texture du sol, mais il peut également être influencé par la structure, la matière organique et la perméabilité.
Le sable présente le facteur K le plus bas, avec seulement 0,04 tonne par hectare. Le type de sol ayant le facteur K le plus élevé (0,96) est le sable très fin, suivi de près par le limon (0,85).
Le facteur LS représente la perte de sol en fonction de l'inclinaison et de la longueur de la pente. Plus la pente est raide et longue, plus le risque d 'érosion du sol est élevé .
Le facteur LS est généralement obtenu à partir d'un tableau prédéterminé.
Si tu es un as des maths, tu seras peut-être intéressé par le calcul utilisé pour générer la valeur LS :
LS = [0,065 + 0,0456 (pente) + 0,006541 (pente)2](longueur de la pente ÷ constante)NN
Où :
| Pente | < 1 | ≤ Pente < 3 | 3 ≤ Pente < 5 | ≥ 5 |
| NN | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
Le facteur C combine la perte de sol d' une culture spécifique et la perte de sol d'une technique de gestion des terres spécifique.
| Type de culture | Facteur |
| Maïs grain | 0.40 |
| Maïs d'ensilage / haricots / canola | 0.50 |
| Céréales | 0.35 |
| Cultures horticoles saisonnières | 0.50 |
| Arbres fruitiers | 0.10 |
| Foin et pâturages | 0.02 |
| Méthode de travail du sol | Facteur |
| Charrue d'automne | 1.0 |
| Charrue de printemps | 0.9 |
| Travail du sol avec paillis | 0.6 |
| Travail du sol sur billons | 0.35 |
| Travail du sol en zone | 0.25 |
| Pas de travail du sol | 0.25 |
Les deux facteurs sont multipliés ensemble pour obtenir C.
Le facteur P représente l'impact d'une pratique agricole sur la perte de sol.
| Pratique agricole | Description | Facteur P |
| Pente ascendante et descendante | Faire pousser des cultures verticalement en haut et en bas d'une pente, plutôt qu'horizontalement en travers. | 1.0 |
| Pente transversale | Cultiver des plantes perpendiculairement à l'angle de la pente. | 0.75 |
| Agriculture en courbes de niveau | Faire pousser des cultures le long de lignes d'élévation constante. | 0.50 |
| Culture en bandes (pente transversale) | Cultiver différentes cultures en bandes perpendiculaires à l'angle de la pente. | 0.37 |
| Culture en bandes (contour) | Cultiver différentes cultures en lignes d'élévation constante. | 0.25 |
Fig. 2 - La construction de terrasses permet aux agriculteurs d'utiliser des stratégies de culture en bandes. Source : Wikimedia Commons
Maintenant que nous avons examiné les facteurs qui influent sur la perte de sol, élaborons ensemble un exemple.
Des scientifiques de l'environnement ont essayé de conserver le sol dans deux endroits différents.
Le site A est situé dans une région vallonnée et humide de l'ouest du Royaume-Uni.
Le site B est situé dans une région plus sèche et plus plate de l'est du Royaume-Uni.
Quel projet de conservation des sols a été le plus efficace ?
| Facteur | Site A | Site B | ||
| Facteur de précipitations et de ruissellement (R) | Forte pluviométrie | 1200 | Faible pluviométrie | 500 |
| Facteur d'érodibilité du sol (K) | Terreau | 0.67 | Loam sableux fin | 0.40 |
| Pente (LS) | Pente longue et raide | 3.99 | Paysage relativement plat | 0.54 |
| Type de culture (C) | Pommiers | 0.10 | Blé | 0.35 |
| Méthode de travail du sol (C) | Pas de labour | 0.25 | Labour de printemps | 0.9 |
| Pratique agricole (P) | Agriculture en courbes de niveau | 0.5 | Pente transversale | 0.75 |
Taux d'érosion sur le site A = 1200 × 0,67 × 3,99 × (0,10 × 0,25) × 0,5
Taux d'érosion sur lesite A = 1200 × 0,67 × 3,99 × 0,025 × 0, 5
Taux d'érosion du site A = 40,10
Taux d'érosion dusite B = 500 × 0,40 × 0,54 x (0,35 × 0,9) × 0, 75
Taux d'érosion dusite B = 500 × 0, 40 × 0,54 × 0,315 × 0,75
Taux d'érosion du site B = 25,52
Le site B a une perte moyenne annuelle de sol plus faible, ce programme de conservation a donc été plus efficace.
Le site A a minimisé la perte de sol grâce au type de culture, à la méthode de travail du sol et aux pratiques agricoles. Malheureusement, ces changements n'ont pas pu compenser les précipitations naturellement élevées et les pentes abruptes de la région.
J'espère que cet article t'a permis de mieux comprendre l'équation universelle de perte de sol (USLE). Rappelle-toi qu'il s'agit d'un modèle mathématique utilisé pour prédire le taux annuel moyen d'érosion des sols à long terme. L'équation intègre les précipitations et le ruissellement, l'érodabilité du sol, la pente, le type de culture, la méthode de travail du sol et les pratiques agricoles.
1. Service de recherche agricole, histoire de l'USLE, laboratoire national de recherche sur l'érosion des sols : West Lafayette, IN, 2016
2. Gabor Mezosi, Estimation des changements dans l'érosivité des précipitations en Hongrie, Journal of Environmental Geography, 2016.
3. Qiang Dai, Estimation de l'érosivité des précipitations basée sur les distributions de taille des gouttes de pluie dérivées de WRF, Hydrology and Earth System Science, 2020.
4. Robert P. Stone, Équation universelle de perte de sol (USLE), Imprimeur du roi pour l'Ontario, 2016.
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
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