Prélèvement de sol : quand les bordures faussent le diagnostic
Une analyse de laboratoire, aussi précise soit-elle, ne peut compenser un prélèvement peu représentatif. Tournières, lisières, anciens chemins ou zones de stockage peuvent appartenir à un fonctionnement différent du reste de la parcelle. À plus petite échelle, l’effet pépite rappelle également que deux points voisins ne fournissent pas nécessairement des résultats similaires.
Une parcelle uniforme peut conserver la trace de ses anciens usages
Le laboratoire ne travaille que sur quelques centaines de grammes de terre, censées représenter plusieurs milliers de tonnes de sol. La multiplication des carottes permet de moyenner une partie de la variabilité locale, mais seulement si elles sont prélevées au sein d’une zone suffisamment homogène. Mélanger des prélèvements issus de secteurs au fonctionnement différent peut produire une valeur moyenne qui ne représente réellement aucun d’entre eux.
Les tournières, entrées de parcelle et passages répétés d’engins peuvent notamment se distinguer par leur niveau de tassement. Les bordures de haies ou de bois, les cuvettes, les anciennes zones de stockage de fumier, les ruptures de pente ou les changements de type de sol constituent d’autres situations à écarter du prélèvement principal. Lorsqu’une zone atypique est suffisamment étendue, récurrente ou susceptible de recevoir une conduite particulière, elle gagne toutefois à être prélevée séparément plutôt qu’ignorée.
L’apparence actuelle de la parcelle ne suffit pas toujours à repérer ces différences. Dans un mémoire consacré à une parcelle expérimentale de 2,6 ha de l’INRA d’Avignon, M. Bernardini montre que d’anciennes haies de cyprès, des chemins, des cultures et des itinéraires techniques différents avaient laissé une organisation spatiale après le regroupement des surfaces. Les répartitions du phosphore et du potassium présentaient des similitudes, tout comme celles du carbone et de l’azote. Sur ce site, les corrélations spatiales s’étendaient sur une quarantaine de mètres, une valeur propre à la parcelle qui ne peut pas être convertie en règle générale d’échantillonnage.
Dans son dispositif sur maïs, l’auteur avait placé les premiers points à 10 m des limites du champ afin d’éviter les effets de bordure. Là encore, cette distance répondait aux caractéristiques du site et au protocole expérimental. Au champ, le recul nécessaire dépend notamment de la largeur de la tournière, de la présence d’une haie, de la pente et de l’historique des interventions.
L’effet pépite, une variabilité sous le pas d’échantillonnage
Les bordures correspondent à des zones que l’observation ou l’historique permettent souvent de délimiter. L’effet pépite, ou nugget effect, décrit un autre niveau de variabilité. En géostatistique, il désigne la discontinuité observée à l’origine d’un variogramme : deux mesures réalisées à très faible distance peuvent présenter un écart, en raison d’une variabilité intervenant à une échelle inférieure au pas d’échantillonnage, mais aussi d’éventuelles erreurs de prélèvement ou de mesure.
Dans l’étude de Bernardini, cet effet apparaît nettement pour plusieurs variables biologiques, comme la biomasse ou le nombre de pieds, traduisant une faible dépendance spatiale entre les observations. Dans le cas d’une analyse de sol, une carotte prélevée à proximité d’un granulé d’engrais, d’un fragment d’effluent ou d’un microvolume particulier peut illustrer cette hétérogénéité très localisée. L’effet pépite ne se limite toutefois pas à ces situations accidentelles.
Multiplier les carottes, conserver une profondeur constante et homogénéiser soigneusement la terre réduisent le poids de ces microvariations. Ces précautions ne corrigent cependant pas le mélange de zones ayant des histoires ou des fonctionnements différents, comme le rappelle Arvalis. Avant de sortir la tarière, l’objectif doit donc être défini : établir une référence moyenne, comprendre une anomalie ou délimiter plusieurs unités de gestion. Selon le diagnostic recherché, la zone atypique sera exclue, analysée séparément ou deviendra elle-même l’objet du prélèvement.