Calculer la réserve utile d'un sol (RU et RFU)

Retrouvez sous le calculateur toutes les définitions des notions techniques utilisées dans le calculateur, ainsi que son mode d’emploi.

Mode d’emploi du calculateur de réserve utile

Le calculateur se remplit dans l’ordre de ses trois étapes : votre culture, votre sol, puis la lecture du résultat. Chaque changement de réglage met à jour le schéma du profil de sol et le résultat.

1. Choisir votre culture et sa profondeur d’enracinement

Le choix de votre culture fixe deux valeurs : la fraction p et une fourchette de profondeurs d’enracinement. Ce sont les valeurs qu’utilise le hub, l’application web des sondes d’humidité connectées Akuasense. La fraction p vient, selon la culture, du tableau 22 de la FAO⁴ ou de sa mise à jour de 2021 par Pereira et ses collègues^5,6. La profondeur vient de la FAO-56 révisée en 2025 pour les légumes et les grandes cultures⁷, et du tableau 22 pour la luzerne et les prairies⁴. Pour les arbres, la vigne, les petits fruits et le houblon, elle dépend aussi de votre mode d’irrigation (voir plus bas).

La fraction p est la part de la RU que votre culture peut consommer sans souffrir du manque d’eau. Tant que le sol est bien pourvu en eau, il la fournit assez vite pour répondre à la demande de la culture, qui transpire normalement. À mesure qu’il s’assèche, l’eau restante est retenue de plus en plus fortement et parvient de plus en plus lentement aux racines. En dessous d’un seuil, elle n’arrive plus assez vite pour couvrir la transpiration : la culture réduit sa transpiration, et le stress hydrique commence, bien avant le point de flétrissement⁴. La fraction p fixe ce seuil : avec une fraction p de 0,50, la culture peut consommer la moitié de la RU avant que le stress ne commence. Multipliée par la RU, elle donne la RFU.

La profondeur d’enracinement est la profondeur jusqu’à laquelle les racines de la culture prélèvent l’eau. Elle dépend de l’espèce et de son âge, mais aussi du sol : un horizon compact, une roche ou une nappe d’eau arrêtent les racines. Elle s’observe dans une fosse, de préférence, ou à la tarière⁸.

La FAO précise que la valeur haute de la fourchette vaut pour un sol sans couches marquées ni autre caractéristique qui limite l’enracinement, et que la valeur basse peut servir à piloter l’irrigation, la valeur haute à modéliser le stress hydrique ou une culture non irriguée⁴. Pereira et ses collègues ajoutent que la valeur basse convient aux sols lourds et aux irrigations fréquentes, la valeur haute aux sols légers et aux irrigations espacées⁵. Le calculateur retient la valeur basse, comme le hub, et rappelle la fourchette de la culture.

Pour les arbres, la vigne, les petits fruits et le houblon, le calculateur vous demande aussi votre mode d’irrigation. La FAO ne leur donne qu’une profondeur maximale, valable dans un sol sans obstacle⁴, et sa révision de 2025 ne leur en donne aucune⁷. Or, sous goutte-à-goutte, l’essentiel des racines et du prélèvement d’eau reste bien plus haut, d’après les études de terrain et les guides de vulgarisation : 30 à 60 cm pour la plupart des arbres fruitiers, 60 à 100 cm pour la vigne et l’amandier, 90 à 150 cm pour le pistachier et le noyer (tableau 6). Une partie des racines descend plus bas. Si vous irriguez au goutte-à-goutte ou en micro-aspersion, le calculateur retient donc cette zone ; en aspersion, en gravitaire ou sans irrigation, il retient le tableau 22 de la FAO.

Si les racines s’arrêtent plus haut sur votre parcelle, ou descendent plus bas, le bouton « Régler manuellement » ouvre un curseur pour indiquer la profondeur observée, de 20 à 250 cm. Pour « Autre culture », ce curseur est affiché d’emblée.

2. Décrire votre sol, horizon par horizon

Un horizon est une couche de sol aux caractéristiques homogènes. Dans une fosse, ou sur les carottes remontées à la tarière, on passe d’un horizon à l’autre lorsque la couleur, la texture, la structure ou la charge en cailloux changent. Le calculateur accepte jusqu’à cinq horizons, décrits de la surface vers la profondeur ; chaque onglet en décrit un, avec son épaisseur.

Sur cette photo, prise au bord d’une route près de Libědice, en Tchéquie, la limite entre l’horizon de surface, brun foncé et chargé de cailloux, et l’horizon clair qu’il recouvre se voit à l’œil nu.

Pour chaque horizon, trois façons d’indiquer l’eau qu’il retient sont proposées, de la plus simple à la plus précise.

• Sa texture. Une classe du triangle USDA, la classification américaine qu’utilise le hub, avec les valeurs de Saxton et Rawls¹ ; ou une classe du triangle de l’Aisne, utilisé en France, avec les valeurs de Bruand, Duval et Cousin². Ces dernières ont été mesurées sur des mottes de sol non perturbées, et distinguent l’horizon travaillé (A) des horizons plus profonds (E, B ou C). Elles ne couvrent pas les horizons calcaires, et certaines classes n’ont pas de valeur : le calculateur le signale.
• Une analyse granulométrique. Les proportions de sable, de limon et d’argile du bulletin d’analyse, et la teneur en matière organique (2,5 % si le bulletin ne la donne pas). Le calculateur en déduit les humidités à la capacité au champ et au point de flétrissement par les équations de Saxton et Rawls¹, et situe le point sur le triangle USDA.
• Des mesures au laboratoire. Les humidités volumiques mesurées à la capacité au champ (pF 2) et au point de flétrissement (pF 4,2), sur des mottes prélevées sans être déformées³. Un laboratoire donne souvent une teneur en eau massique, en grammes d’eau par gramme de sol sec : on la convertit en humidité volumique en la multipliant par la masse volumique apparente du sol, en g/cm³³. Exemple : une teneur en eau massique de 22 % dans un sol de 1,4 g/cm³ correspond à une humidité volumique de 22 × 1,4 = 30,8 %.

Cailloux et graviers. Pour chaque horizon, le calculateur demande enfin la part de cailloux et graviers, ou éléments grossiers. Ils occupent une part du volume de l’horizon, qui ne contient donc pas de terre fine. Leur proportion s’estime à l’œil, à l’aide de grilles de référence, ou par une mesure sur un prélèvement d’une vingtaine de kilogrammes ; les deux méthodes peuvent donner des résultats assez différents³. Arvalis considère qu’on peut négliger les éléments grossiers en dessous de 10 % du volume³.

Leur nature compte aussi : un silex ne retient presque pas d’eau, un calcaire ou une craie en retiennent. Le calculateur applique les valeurs retenues par Arvalis pour chaque nature (tableau 4). Pour un horizon argilo-limoneux contenant 30 % de cailloux, Tetegan et ses collègues ont calculé qu’ignorer cette eau sous-estime la RU de 5 % avec des chailles et de 33 % avec de la craie⁹.

3. Lire le résultat et partager le calcul

Le profil dessine chaque horizon à l’échelle. La surface bleue représente l’eau utilisable qu’il retient dans la zone racinaire, et sa valeur en mm d’eau s’affiche dans l’horizon ; la partie d’un horizon située sous les racines n’est pas comptée. Le résultat donne la RU, la RFU et la RFU en vague de chaleur, expliquées dans la partie suivante.

Le bouton « Copier le lien de ce calcul » copie une adresse qui contient tous les réglages : ouverte dans un navigateur, elle affiche le même calcul. Elle permet de conserver la description d’un sol, ou de la transmettre à un conseiller.

Interpréter le résultat : RU, RFU et RFU en vague de chaleur

Ce que signifient les trois chiffres

La RU est l’eau que le sol peut céder à la culture sur toute la zone racinaire : l’eau comprise entre la capacité au champ et le point de flétrissement permanent⁴. Elle s’exprime en mm d’eau ; 1 mm d’eau correspond à 1 litre par mètre carré, soit 10 m³ par hectare. Une RU de 73 mm représente ainsi 730 m³ d’eau par hectare.

La RFU est la part de la RU que la culture extrait sans réduire sa transpiration. En dessous, l’eau restante est retenue plus fortement ; la culture ferme partiellement ses stomates, et le stress hydrique commence. La FAO publie pour chaque culture la fraction p qui donne la RFU, établie pour une ETc de 5 mm d’eau par jour ; elle varie en général de 0,30 à 0,70, et une valeur de 0,50 est couramment retenue pour de nombreuses cultures⁴.

La RFU en vague de chaleur tient compte de ce que la fraction p diminue lorsque l’ETc augmente : les racines ne parviennent plus à extraire l’eau assez vite. La FAO l’ajuste selon la formule ci-dessous, la fraction restant comprise entre 0,1 et 0,8⁴. Le calculateur l’applique pour une ETc de 10 mm d’eau par jour : c’est l’ETP relevée par Arvalis au pic de la vague de chaleur de fin juin 2026¹⁰, et l’ETc d’une culture dont le feuillage couvre le sol est du même ordre.

Ce que le résultat permet de faire

• Estimer combien de jours la RFU couvre. Sans pluie ni irrigation, une RFU pleine couvre en première approximation un nombre de jours égal à la RFU divisée par l’ETc : 37 mm d’eau pour une ETc de 5 mm d’eau par jour couvrent 7 jours environ. Ce délai raccourcit vite lorsque l’ETc augmente, puisque la RFU diminue en même temps : pour une ETc de 10 mm d’eau par jour, les 22 mm de RFU de l’exemple couvrent 2 jours environ (figure 2).
• Situer une dose d’irrigation. La FAO précise que la dose nette d’une irrigation doit être inférieure ou égale à l’eau manquante dans la zone racinaire, et que l’eau apportée au-delà de la capacité au champ s’écoule sous les racines⁴. Sur une zone racinaire dont la RFU vient d’être consommée, une dose nette supérieure à la RFU, 37 mm dans l’exemple, dépasse donc la capacité au champ. En goutte-à-goutte, seule une partie de la surface du sol est humidifiée, de l’ordre de 30 à 40 % selon la FAO⁴ : l’eau se répartit dans un volume de sol plus réduit, et ce calcul ne s’applique pas tel quel.
• Comparer. Deux horizons, deux parcelles, deux profondeurs d’enracinement : le calculateur montre quel horizon retient le plus d’eau, et ce que quelques centimètres de racines en plus ou en moins changent à la RU.

Situer le résultat

Pour un horizon homogène sans cailloux, la RU par cm de sol dépend d’abord de la texture : de l’ordre de 0,5 à 1,1 mm d’eau par cm pour un sable, de 1,3 à 1,9 mm pour un loam ou un loam limoneux, selon les humidités publiées par la FAO⁴ (tableau 1).

Sur un profil réel, la RU dépend aussi de la profondeur que les racines exploitent et des cailloux : elle est bien plus faible dès qu’un horizon calcaire ou une roche arrête les racines près de la surface, ou que les cailloux sont nombreux. Deux exemples français :

• Boigneville (Essonne), domaine d’Arvalis. La RU d’un sol argilo-calcaire dont les 40 premiers centimètres reposent sur un horizon très calcaire est de l’ordre de 55 mm d’eau ; celle d’un limon argileux voisin, où le calcaire dur n’apparaît qu’au-delà de 120 cm, est de l’ordre de 120 mm¹¹.
• Poitou-Charentes. Le référentiel régional des sols retient de 60 à 80 mm d’eau pour les terres de groies superficielles et de 110 à 130 mm pour les groies profondes, classes de ce référentiel¹².

Précision et limites

Le résultat est un ordre de grandeur, pour quatre raisons.

• Une classe de texture regroupe des sols différents. Pour des sols français, l’erreur quadratique moyenne d’une RU estimée à partir de la seule classe de texture est de 0,047 à 0,058 cm³ d’eau par cm³ de sol, soit 0,47 à 0,58 mm d’eau par cm¹³. Sur un horizon de 60 cm, cela représente de l’ordre de 30 mm d’eau. Au sein d’une même classe du triangle de l’Aisne, l’écart type de la RU va de 0,15 à 0,50 mm d’eau par cm, en raison d’états structuraux différents².
• Deux définitions de la capacité au champ coexistent. Saxton et Rawls la fixent à une succion de 33 kPa¹, les références françaises à pF 2, soit 10 kPa². Pour un même sol, la seconde donne une capacité au champ plus élevée, donc plus d’eau retenue : pour un sable, 0,49 mm d’eau par cm avec les classes USDA, contre 0,60 à 0,73 mm avec le triangle de l’Aisne (tableaux 2 et 3).
• La profondeur d’enracinement pèse autant que la texture. Dans un sol homogène, la RU lui est proportionnelle : retenir 80 cm au lieu de 60 cm l’augmente d’un tiers.
• Les cailloux et le tassement modifient l’eau retenue. Le calculateur tient compte des cailloux selon leur nature, mais pas du tassement, que seule une mesure intègre.

Les méthodes fondées sur des mesures locales sont les plus précises³ : des humidités mesurées au laboratoire sur chaque horizon, ou le suivi de l’humidité du sol à plusieurs profondeurs, qui montre l’eau que la culture exploite réellement.

Les valeurs utilisées par le calculateur

Le calculateur n’utilise que les valeurs ci-dessous et les formules de cette page : le même calcul peut être refait à la main.

S = sable (%) / 100        C = argile (%) / 100        MO = matière organique (%)

θ1500t = 0.031 - 0.024 S + 0.487 C + 0.006 MO + 0.005 S×MO - 0.013 C×MO + 0.068 S×C
θpf    = θ1500t + (0.14 θ1500t - 0.02)                     point de flétrissement (1 500 kPa)

θ33t   = 0.299 - 0.251 S + 0.195 C + 0.011 MO + 0.006 S×MO - 0.027 C×MO + 0.452 S×C
θcc    = θ33t + (1.283 θ33t² - 0.374 θ33t - 0.015)          capacité au champ (33 kPa)

mm d'eau par cm de terre fine = (θcc - θpf) × 10            humidités en m³ par m³

Ces calculs dans le hub

Le hub fait le même calcul pour chaque sonde, et le confronte à la mesure. Dans les réglages de la sonde, la texture du sol se déclare à chaque profondeur de mesure, par une classe USDA ou à partir d’une analyse granulométrique, matière organique comprise ; le hub en déduit l’eau retenue par les équations de Saxton et Rawls. La culture déclarée fixe la fraction p et la profondeur d’enracinement, les mêmes que dans ce calculateur, et un plafond peut limiter cette profondeur lorsqu’un obstacle arrête les racines plus haut.

Le hub calcule alors la RU et la RFU de la zone racinaire (« réserve totale » et « réserve facile » dans son interface), puis, à partir de l’humidité mesurée chaque heure à chaque profondeur, le déficit, la part de la réserve restante et l’état hydrique de la sonde.

Le calculateur de cette page va plus loin sur quatre points :

• les cailloux, selon leur nature ;
• les références du triangle de l’Aisne ;
• les mesures de laboratoire ;
• la RFU en vague de chaleur.

La mesure montre ce que le calcul ne peut qu’estimer :

• la profondeur atteinte par une irrigation ou une pluie ;
• les horizons où les racines prélèvent l’eau ;
• le rythme auquel l’humidité baisse.

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Sources

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