Spatial variability of topsoil characteristics within one silty soil type. Effects on clay migration

In order to understand and to model soil runoff erosion as well as to optimize sampling schemes, improved understanding of spatial variability of clay and some other soil erosion parameters is needed. For this purpose, two complementary approaches to the study of spatial variability of silty topsoil characteristics, the pedological approach and the fractal approach applied to geostatistics, were carried out in the context of soil erosion within the intensive cereal agriculture zone of northwestern Europe. Fractals geometry provides one synthetic key to the description of classical geostatistical tools such as variograms. Spatial structure of soil properties of each of the three topsoil pedological units were mostly characterized along the slope by the ranges of the fractal one-dimensional space domains and their scale invariants : the fractal dimensions. Results suggest that, within each topsoil pedological unit, these scale invariants are relevant qualifiers of the intrinsic topsoil variability, which can be modelled as a fractal Brownian process and should be incorporated in simple recursive or complex network soil erosion models. / Afin de comprendre et de modéliser l'érosion du sol par ruissellement et d'optimiser les schémas d'échantillonnage, une meilleure compréhension de la variabilité spatiale de l'argile et d'autres paramètres d'érosion du sol sont nécessaires. Dans cet objectif, deux approches complémentaires de l'étude de la variabilité spatiale des caractéristiques de la couche arable silteuse, l'approche pédologique et l'approche fractale appliquée à la géostatistique ont été appliquées dans le contexte de l'érosion du sol à l'intérieur de la zone céréalière du nord-ouest de l'Europe. La géométrie fractale fournit une clé synthétique de description des outils géostatistiques classiques comme les variogrammes. La structure spatiale des propriétés du sol de chacune des trois unités pédologiques de la couche arable étaient principalement caractérisées le long de la pente par les plages des domaines unidimensionnels fractals et de leurs invariants d'échelle : les dimensions fractales. Les résultats suggèrent que dans chaque unité pédologique de la couche arable, ces invariants d'échelle sont des qualificateurs de la variabilité intrinsèque de la couche arable, qui peuvent être modelés comme un procédé Brownien et doivent être intégrés dans des modèles d'érosion du sol à réseau complexe ou simples et récurrents.