From spatial-continuous electrical resistivity measurements to the soil hydraulic functioning at the field scale

The aim of this article is to present a strategy to interpret the hydraulic functioning of a small field area by using measurements of the soil electrical resistivity. The spatial soil electrical resistivity was recorded at a high resolution on a 2 ha area by the MultiContinous Electrical Profiling (MuCEP) device at two dates. These apparent electrical resistivity measurements were firstly interpreted in terms of local electrical resistivity by 1D inverse modelling to estimate the real resistivity of the soil. These interpreted electrical resistivity data were then transformed into soil water content values and soil water potential values by the use of independent punctual data of water content and the use of the water retention curve determined by laboratory data. Our analysis has permitted us to describe the spatial variability and temporal evolution of the hydraulic functioning at high resolution from electrical resistivity data. The interpretation of the water content and matric potential maps demonstrated that some soil hydraulic processes, such as lateral overland flow, can occur in the studied zone. They would never have been detected by local measurements of soil characteristics or by the use of the soil map.

RésuméCes travaux ont pour objectif de proposer une stratégie permettant de discuter du fonctionnement hydrodynamique des sols à l’échelle parcellaire, à partir de mesures spatiales de la résistivité électrique. Celle-ci a été mesurée à deux dates, sur une parcelle de 2 ha, à l’aide du MultiContinous Electrical Profiling (MuCEP). Ces mesures électriques ont été analysées localement par un modèle 1D, de façon à estimer la résistivité vraie du sol, puis les données de résistivité vraie ont été interprétées en termes de teneur en eau et de potentiel matriciel, à l’aide de mesures ponctuelles de teneur en eau et de la courbe de rétention des sols étudiés, déterminée de façon indépendante au laboratoire. Cette analyse a permis de décrire la distribution spatiale et l’évolution temporelle de la teneur en eau du sol à haute résolution. L’interprétation des cartes de teneur en eau et de potentiel matriciel met en évidence certains processus hydrodynamiques, tels que des écoulements latéraux hypodermiques. Ceux-ci n’auraient pu être détectés par des mesures ponctuelles de teneur en eau et n’auraient pu être inférés à partir de la carte des sols de la parcelle.