L’application de la relaxation magnétique nucléaire (RMN) est largement développée dans le domaine des géosciences, comme par exemple l’exploitation pétrolière et les sciences des matériaux. Comme cette technique est non-destructive et non-invasive, elle peut être adaptée aux analyses du sol pour améliorer les connaissances ; les échantillons de sol peuvent être également réutilisés pour d’autres analyses. Le stage est proposé par l’IFPEN et l’INRA pour préparer une thèse sur la relation entre la structure du sol, son état d’hydratation et les émissions de N2O. Les objectifs sont donc (i) d’appliquer aux sols les techniques avancées de relaxation et d’imagerie RMN, (ii) de tester une cellule de mesure compatible avec l’appareil RMN utilisé, adaptée aux sols et permettant de faire varier son hydratation, et (iii) de tester un préleveur d’échantillon de sols qui conserve leur structure. Le phénomène RMN permet aux spins des protons d’une molécule d’avoir une réponse mesurable dans un champ magnétique statique. Sous l’effet d’un champ magnétique oscillant initial, une aimantation est générée. On peut alors suivre le temps de relaxation transversal T2 qui donne une information sur l’environnement des protons. S’ils sont confinés dans un espace assez petit et la viscosité du liquide saturant est faible (eau par exemple), le temps de relaxation T2 sera court et significativement différent des protons dans l’eau libre. Ce mécanisme nous permet d’en déduire une information sur la structure des sols. Par ailleurs, les signaux mesurés sont proportionnels à la quantité des protons et permettent d’en déduire le contenu en eau. L’état hydratation d’un sol est gouverné par les mécanismes gravitaires et le potentiel de rétention, ce dernier contenant le potentiel matriciel et le potentiel osmotique en fort lien avec la structure du sol. Normalement, le potentiel osmotique peut être négligé, on regarde ainsi principalement le potentiel matriciel provoqué par la force capillaire des pores et la force d’adsorption des constituants du sol. Selon l’équation de potentiel matriciel, il est défini par la pression causée par la différence de hauteur entre la surface et un niveau totalement saturé en eau. Pour tracer la courbe de rétention d’eau dans un échantillon du sol, on a remplacé le potentiel matriciel par la différence de hauteur. Les échantillons de sols ont été collectés avec l’équipe de l’INRA dans un sol sableux et un sol forestier sur le site de l’INRA à Orléans, et un sol agricole à Villamblain faisant également partie des sites suivis par l’INRA. Un préleveur de sols minimisant les modifications de structure du sol a été fabriqué lors de ce stage et testé avec succès. Lors du prélèvement, le sol glisse dans un tube en verre qui sera ensuite introduit directement dans l’appareil RMN, après insertion d’embouts, dont l’un comporte une céramique poreuse. Avec le dispositif RMN, un processus de drainage d’eau peut être réalisé en augmentant la différence de hauteur entre le haut de l’échantillon et un récipient d’eau connecté à la céramique poreuse. On programme alors un suivi régulier de mesures RMN comprenant un profil vertical de saturation et une distribution de temps de relaxation. On peut ensuite réaliser un processus de succion à l’inverse. Dans le graphique de rétention d’eau, nous avons observé un grand écart entre la courbe de drainage et la courbe de succion qui indique une faible capacité de rétention d’eau. Les détails de l'évolution des profils nous informent que le niveau de l'eau baisse de manière non uniforme au début lorsque l'échantillon est saturé. Lorsque les macropores sont drainés, le drainage est uniforme le long de l’échantillon. L'évolution des distributions T2 indique que les macrospores peuvent être vidées totalement mais ne peuvent pas être remplis complètement par succion.