Image analysis of soil thin sections for a non-destructive quantification of aggregation in the early stages of pedogenesis
Résumé
One major challenge facing soil micromorphology is the direct quantification of aggregation. This study proposes a generic protocol to quantify aggregation properties directly in undisturbed soil samples by image analysis of soil thin sections. We worked on a constructed Technosol proposed as an experimental model with controlled characteristics. Two sampling campaigns were conducted in 2008 and 2010 on an in situ plot, where 24 undisturbed soil samples were collected each year. Thin sections were prepared, scanned to generate images and processed using the protocol developed. Aggregates from 50 to 2000 m equivalent diameters were monitored. Six aggregate properties were quantified: number, area, perimeter, eccentricity, shape and equivalent diameter. A synthetic mean index of aggregation (MIA(ia)) was calculated from image analysis. We confirmed that aggregation is closely related to porosity, as highlighted by the MIAia. Three aggregate properties: number, area and shape were selected as the indicators most representative of aggregation evolution during the early stages of pedogenesis. In further developments, direct (image analysis) and indirect (stability tests) methods for the quantification of aggregation could be proposed as complementary ways of describing and quantifying total quantities of stable macroaggregates in soils.
L'un des défis de la micromorphologie en sciences du sol est de pouvoir quantifier globalement et de manière directe l'agrégation. Cette étude propose un protocole générique de quantification directe des paramètres d'agrégation par analyse d'images de lames minces d'échantillons de sols non perturbés. Nous avons travaillé sur un Technosol construit proposé comme un modèle expérimental présentant des caractéristiques connues. Deux campagnes d'échantillonnage ont été conduites en 2008 et 2010 sur une parcelle expérimentale in situ, au cours desquelles 24 échantillons non perturbés de Technosols ont été collectés chaque année. Des lames minces ont été réalisées, scannées et les images obtenues ont été analysées à l'aide du protocole spécifiquement développé. Les agrégats de diamètres compris entre 50 et 2000 µm ont été suivis au cours du temps. Pour cela six paramètres ont été quantifiés : nombre, surface, périmètre, excentricité, forme et diamètre équivalent. Un indice synthétique : Indice Moyen d'Agrégation en analyse d'image (IMAai) a été calculé. Nous avons confirmé que l'agrégation est étroitement corrélée à la porosité, cette relation étant plus marquée en utilisant l'IMAai. Trois paramètres descriptifs des agrégats sont sélectionnés comme indicateurs de l'évolution de l'agrégation dans les stades précoces de la pédogenèse. Des perspectives de développement résident dans l'utilisation complémentaire de méthodes directes (analyse d'images) et indirectes (tests de stabilité) de quantification de l'agrégation pour décrire et quantifier l'ensemble des macroagrégats et leur fraction stable dans les sols.