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Conference Poster Year : 2024

ASTAVIT : A fast, easy and cost-effective new method for soil stability measurement

ASTAVIT : une méthode rapide, simple et efficace pour la mesure de la stabilité structurale des sols

Julien Wengler
Cottenot Lionel
Saby Nicolas
Lacoste Marine
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Abstract

The strength of the soil structure is a key parameter in determining the susceptibility of the soil to erosion and in allowing for proper water infiltration. One way to assess soil structural stability is to measure the stability of soil aggregates in water. Methods already exist, such as the ISO-certified standard by Le Bissonnais et al., but it is rather time-consuming and can introduce operator-related biases. We present a rapid and cost-effective tool for assessing soil structural stability: ASTAVIT, for Aggregate STability Assessment using VIdeo Tests. Originating from the work of Fajardo et al. in Sidney, the the principle of ASTAVIT involves visually monitoring the spread of slaking aggregates upon wetting, and has already been implemented in the SLAKES smartphone application (now renamed Moulder). Although attractive due to its minimal equipment requirements, this method could not easily sample enough individual aggregates to meet the statistical needs of soil research. The goal of our work was to develop a robust, adaptable, and sufficiently representative method that could be widely used in soil science laboratories. The protocol has been modified to use a 3D-printed plate that allows the simultaneous immersion of up to 96 individual aggregates in water. This amount of soil used per test is similar to that used in the Le Bissonnais tests, ensuring representative results. The increase in projected area of the aggregates during slaking is tracked using image recognition software, ImageJ. The final stability index, named ς∞ ("sigma infinite"), is determined based on this area increase. Soil structural stability can be assessed within one hour using a procedure that involves placing aggregates on a plate, filming and analyzing. This method provides an objective assessment of soil stability in a timely manner. The ASTAVIT index shows the expected behavior of aggregate stability, as evidenced by its correlation with other soil characteristics and its ability to discriminate between soils that have undergone different tillage practices. An indicative classification of the ASTAVIT index into four categories of soil stability, similar to the Le Bissonnais tests, is proposed. The ASTAVIT method is expected to facilitate a wider implementation of structural stability studies.
La stabilité de la structure du sol est un paramètre clé pour déterminer la susceptibilité du sol à l'érosion et pour permettre une bonne infiltration de l'eau. Une façon d'évaluer la stabilité structurelle du sol est de mesurer la stabilité d’agrégats du sol dans l'eau. Des méthodes existent déjà, comme la norme certifiée ISO de Le Bissonnais et al, mais elles demandent beaucoup de temps pour être mise en œuvre et peuvent introduire des biais liés à l'opérateur. Nous présentons un outil rapide et accessible pour évaluer la stabilité structurelle des sols : ASTAVIT, pour Aggregate STability Assessment using VIdeo Tests (Évaluation de la stabilité des agrégats grâce à un film vidéo). Issu des travaux de Fajardo et al. à Sidney, le principe d’ASTAVIT consiste à surveiller visuellement l'étalement des agrégats lors de leur désagrégation dans l’eau. Il a déjà été mis en œuvre dans l'application pour smartphone SLAKES (désormais rebaptisée Moulder). Bien qu'attrayante en raison de ses exigences minimales en matière d'équipement, cette méthode ne pouvait pas facilement échantillonner suffisamment d'agrégats individuels pour répondre aux besoins statistiques de la recherche sur les sols. L'objectif de notre travail était de développer une méthode robuste, adaptable et suffisamment représentative pour être largement utilisée dans les laboratoires de science du sol. Le protocole a été modifié pour utiliser une plaque imprimée en 3D qui permet l'immersion simultanée de 96 agrégats individuels dans l'eau. La quantité de sol utilisée par essai est similaire à celle utilisée dans les essais de Le Bissonnais, ce qui garantit des résultats représentatifs. L'augmentation de la surface des agrégats au cours de leur désagrégation est évaluée à l'aide du logiciel de reconnaissance d'images ImageJ. L'indice de stabilité final, noté ς∞ ("sigma infini"), est déterminé sur la base de cette augmentation de surface. La stabilité structurelle du sol peut être évaluée en une heure en utilisant une procédure qui consiste à placer les agrégats sur une plaque, à les filmer et à les analyser. Cette méthode permet d'évaluer objectivement et rapidement la stabilité du sol. L'indice ASTAVIT montre le comportement attendu de la stabilité des agrégats, comme en témoignent sa corrélation avec d'autres caractéristiques du sol et sa capacité à distinguer les sols ayant subi différentes pratiques de travail du sol. Une classification indicative de l'indice ASTAVIT en quatre catégories de stabilité du sol, similaire aux tests de Le Bissonnais, est proposée. La méthode ASTAVIT devrait faciliter une mise en œuvre plus large des études de stabilité structurelle.
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Dates and versions

hal-04631004 , version 1 (01-07-2024)

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  • HAL Id : hal-04631004 , version 1

Cite

Julien Wengler, Cottenot Lionel, Saby Nicolas, Frédéric Darboux, Lacoste Marine. ASTAVIT : A fast, easy and cost-effective new method for soil stability measurement. EJP Soil Annual Science Days 2024, Jun 2024, Vilnius, Lithuania. 2024. ⟨hal-04631004⟩
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