Rapport annuel 2021

Le CCSols a connu une année 2021 riche en événements. Nos travaux ont progressé à plusieurs niveaux sur les thématiques de la recherche, de l’exécution et de la pratique sur le terrain. Le développement de la cartographie des sols suscite un grand intérêt, et ce d’autant plus que des mises à niveau sont nécessaires dans de nombreux domaines. Ce rapport annuel présente une rétrospective des multiples activités du CCSols durant l’année 2021.

Projets en lien avec le développement de la cartographie des sols

Grâce aux innovations techniques et à l’expérience pratique des bureaux d’ingénieurs, la cartographie des sols devrait, dans le futur, coûter moins cher et prendre moins de temps pour des surfaces plus grandes qu’aujourd’hui. Dans ce but, le CCSols a prévu des projets pilotes dans différents cantons ces prochaines années. Dans le cadre ce ceux-ci, de nouvelles méthodes et techniques préexistantes permettant d’améliorer les relevés, l’évaluation et la mise à disposition des données pédologiques, pourront être testées sur le terrain. De plus, le CCSols continuera à apporter son aide avec de nouvelles méthodes ciblées aux cartographies cantonales en cours. Ces différents projets permettent d’acquérir une précieuse expérience pratique.

Premier projet pilote du CCSols à Diemerswil dans le canton de Berne

En automne 2021, le CCSols a débuté un projet pilote dans la commune de Diemerswil (BE). Une cartographie des sols axée sur l’optimisation de nouvelles méthodes a été réalisée sur environ 200 ha de sols agricoles. En supplément des habituels relevés pédologiques, des méthodes d’analyse spectroscopique des propriétés du sol ont été utilisées sur le terrain et en laboratoire. Ces données seront évaluées jusqu’en mai 2022 et des cartes seront établies à partir de celles-ci.

Les progrès techniques des appareils d’analyse servant à la détermination des propriétés du sol ont beaucoup progressé ces dernières années. Cela ouvre la porte à de nouvelles analyses des propriétés du sol plus efficientes en termes de coûts et de temps pour la cartographie des sols. En collaboration avec la ZHAW, l’Agroscope et le bureau d’étude EnviBioSol, des analyses de marché ont été réalisées sur l’état de la technique des méthodes d’analyse des propriétés chimiques, physiques et biologiques du sol adaptées au travail sur le terrain. Les premières investigations sur le terrain visant à tester et à optimiser de nouvelles méthodes de cartographie des sols ont débuté à l’automne 2021. Pour la première fois en Suisse, des méthodes d’analyse spectroscopique ont été utilisées pour déterminer les propriétés du sol sur le terrain et en laboratoire. En supplément de la traditionnelle visite sur le terrain des cartographes, des analyses numériques de terrain avec différentes résolutions spatiales (par exemple 8 m x 8m, 16 m x 16m, etc.) ainsi que des données de télédétection ont été utilisées afin de réaliser le plan d’échantillonnage durant la phase conceptuelle en automne 2021.

Exemple d’analyse numérique de terrain multiéchelle représentant l’indice d’accumulation des flux d’eau pour la zone du projet pilote de Diemerswil (bleu : accumulation élevée dans les dépressions ; rouge : accumulation élevée sur les crêtes).

Les emplacements des profils ont été choisis grâce à une combinaison entre la géomatique et l’expertise pédologique. Un plan d’échantillonnage à plusieurs niveaux a été développé pour les différents types de relevés. Par exemple, les différents capteurs utilisés sur le terrain ont chacun une densité d’échantillonnage qui leur est propre. La sélection de 13 emplacements pour les profils a été faite avant le commencement de la campagne de terrain. Celle-ci a débuté à la suite de la comparaison des avis des différents pédologues sur le terrain (appelée journée d’harmonisation). La majorité des quelque 160 sondages pédologiques a été réalisée en grande partie grâce au nouveau véhicule de sondage du CCSols. Les exploitants ont été consultés avant la réalisation des sondages creusés grâce à ce véhicule afin de réduire au maximum les dégâts causés aux cultures.

Fin août, une séance d’information a été organisée pour les agriculteurs dans la commune de Diemerswil. Les relevés et l’échantillonnage des sols ont été réalisés selon un plan hiérarchique (H1 : profils, H2 : sondages accompagnés d’une description pédologique, H3 : spectroscopie NIRS et H4 : spectroscopie gamma).

Projet pilote de Diemerswil (environ 200 ha) : plans d’échantillonnage des H2 (carottages réalisés avec le véhicule de sondage et ayant une description pédologique, n = 187) et des H3 (spectroscopie NIRS, n = 366) conçus avec l’aide de la géomatique. Les relevés H3 ont également été réalisés sur les emplacements des H2.

La campagne de terrain a été achevée fin novembre 2021. Nos équipes travaillent actuellement à la préparation en laboratoire des échantillons récoltés et effectuent un contrôle qualité des descriptions pédologiques. Les premiers résultats des évaluations et les cartes d’applications sont attendus pour juin 2022. Une autre séance d’information pour les agriculteurs est prévue pour julliet 2022.

Utilisation d’un nouveau type de véhicule de sondage à Fribourg-Chamblioux

Des données pédologiques permettant d’évaluer la qualité des sols d’environ 50 ha à Fribourg-Chamblioux ont été relevées en automne 2021. Au vu du nouveau centre urbain prévu dans ce secteur, le canton de Fribourg désire, dans un souci de gestion durable des sols, intégrer la qualité des sols le plus tôt possible dans les processus décisionnels concernant l’aménagement du territoire.

Pour cette cartographie des sols de 50 ha, un nouveau type de véhicule de sondage jusqu’alors jamais testé en situation réelle a été utilisé. Ce nouveau procédé rend possible non seulement un relevé pédologique approfondi, mais aussi un prélèvement d’échantillons permettant de conserver le volume du sol. De plus, les propriétés du sol sont déterminées en laboratoire par des méthodes d’analyses spectroscopiques. Diverses optimisations telles que l’amélioration technique du véhicule, de la tour ou de la couronne de forage ont été réalisées au cours des premières semaines d’exploitation. Les échantillons pédologiques prélevés sont actuellement analysés en laboratoire et des cartes de la zone vont être établies.

Soutien apporté à la cartographie des sols dans le canton de Lucerne

Le CCSols soutient, grâce à différents moyens, la cartographie des sols en cours dans le canton de Lucerne. Par exemple, les échantillons prélevés sur les profils sont analysés spectroscopiquement, l’introduction au programme SOILDAT et le suivi de la saisie numérique des données pédologiques avec cette application web sont pris en charge ainsi que la mise à disposition de cartes d’analyses de terrain.

Les échantillons pédologiques des profils provenant de cette cartographie cantonale seront analysés dans le laboratoire de spectroscopie et évalués de manière groupée au printemps 2022. L’objectif est qu’à l’avenir, les principales propriétés du sol des profils pédologiques telles que le pH, la texture, le taux de matière organique et la capacité d’échange cationique soient presque exclusivement déterminées grâce à la spectroscopie et que seules quelques analyses de référence chimiques par voie humide soient encore nécessaires. Des analyses de terrain et d’autres produits utiles issus de la télédétection ont été mis à disposition pour la phase conceptuelle de la cartographie des sols. Des ateliers ont été organisés entre le canton et les bureaux d’ingénieurs. Le canton de Lucerne souhaite intégrer progressivement ces nouvelles méthodes pour la future cartographie des sols d’ici 2023.

Projet de recherche à la BFH-HAFL sur la cartographie des sols dans le canton de Berne

Le groupe « Utilisation et protection des sols » de la BFH-HAFL mène depuis 2020 dans la région de Wohlen (canton de Berne) un projet de recherche sur la cartographie des sols comprenant de nouvelles possibilités d’application technique. Le projet est financé par la Wyss Academy for Nature.

Dans le cadre de ce projet de recherche, la mise en pratique de nouvelles techniques pour la cartographie des sols sera testée sur environ 1200 ha de surface forestière et agricole. Le projet vise à cartographier de grandes surfaces plus rapidement qu’auparavant tout en gardant une résolution spatiale et une qualité comparable. Le CCSols soutient le canton de Berne dans ce projet de recherche de différentes façons, et ce notamment en effectuant des analyses de terrain pour la phase conceptuelle, du travail de terrain, des analyses spectroscopiques en laboratoire et l’évaluation de celles-ci, ainsi que de la création de produits et de cartes d’application.

Services offerts aux cantons : nouvelles méthodes, standards et conseils

Nouvelles méthodes d’analyse des propriétés du sol

Le prélèvement, la préparation et l’analyse des propriétés du sol des échantillons pédologiques font partie des coûts les plus importants lors d’une cartographie des sols. Les innovations techniques sur le terrain et en laboratoire, qui permettent de déterminer les propriétés pédologiques de manière efficace en termes de coûts et de temps, sont donc d’une importance capitale.

En collaboration avec la ZHAW, l’Agroscope et le bureau d’étude EnviBioSol, des recherches ont été menées en Suisse et à l’étranger sur l’état de l’art des méthodes analytiques de détermination des propriétés chimiques, physiques et biologiques du sol. Les résultats de ces recherches ont été examinés lors d’un atelier réunissant différents experts techniques et les rapports techniques sur celles-ci ont été soumis à une révision externe. Le rapport sur les méthodes de détermination des propriétés physiques du sol est déjà disponible sur le site internet du CCSols. Les rapports sur les méthodes de détermination des propriétés biologiques et chimiques du sol seront mis en ligne.

Analyse de terrain utilisée pour la réalisation de la carte conceptuelle et la cartographie sur le terrain

Pour une cartographie des sols, différents produits issus de la télédétection à différentes échelles peuvent être très utiles. Le CCSols met notamment à disposition des cantons des analyses de terrain multiéchelles pour leurs cartographies des sols.

Il peut s’agir, par exemple, de cartes sur l’utilisation du sol dans l’espace et dans le temps, sur les caractéristiques de la végétation ou d’analyses de terrain (voir ci-dessus la cartographie des sols du canton de Lucerne). Une fiche d’information succincte met en lumière les analyses de terrain et les possibilités d’interprétation des données de télédétection en relation avec l’utilisation du sol.

Fiche d’information « Covariables couvrant l’ensemble du territoire pour les cartographies numériques des sols : terrain et utilisation du sol »

Cartographie spectrale complète de la surface terrestre sans végétation

La carte BareSoil à l’échelle nationale est une carte de base importante pour la phase conceptuelle et la régionalisation des cartographies des sols et représente une carte de base importante pour les projets pilotes du CCSols à venir ainsi que pour les cartographies cantonales.

Depuis 2017, les satellites Sentinel fournissent des séries temporelles de mesures spectroscopiques de la surface de la terre. Pour les sols sans végétation (baresoil), ce signal fournit des informations sur la couleur des sols à la surface. Les sols à teneur élevée en matière organique sont notamment bien détectés. Les données intègrent toutes les scènes provenant des satellites Sentinel disponibles depuis 2017 et représentent la réflexion spectrale de la surface terrestre non recouverte et sans végétation avec une résolution spatiale de 10 m x 10m.

En parallèle, la même procédure a été appliquée aux séries temporelles Landsat comprenant des relevés effectués depuis 1985 (résolution spatiale de 30 m x 30 m).

Elaboration de capteurs de terrain

Pour une détermination rapide et efficace des principales propriétés du sol telles que le pH, la texture et la teneur en matière organique, des appareils de terrain utilisant la spectroscopie sont proposés sur le marché. Leur utilisation, leur maniabilité, la procédure de préparation des échantillons pédologiques et la teneur en eau de ceux-ci sur le terrain jouent un rôle important dans le choix de l’appareil.

Trois capteurs de terrain spectroscopiques ont été utilisés dans le cadre du projet pilote de Diemerswil, un spectromètre permettant de capter la lumière visible et partiellement la lumière infrarouge (de 410-940 nm) de la société AMS, un spectromètre permettant de capter le domaine du proche infrarouge de 1350-2500 nm de la société SiWare (NeoSpektra) et un spectromètre gamma de la société GF Systems (Vario). A Diemerswil, plus de 1000 mesures individuelles ont été effectuées grâce à ces derniers. D’autres appareils permettant de mesurer l’humidité du sol (TDR, FDR) ont été utilisés en parallèle. L’utilisation de tel matériel sur le terrain implique également une gestion complexe des données du point de vue des interfaces et des logiciels. L’influence de l’humidité du sol sur les mesures sensorielles sur le terrain doit être évaluée en comparant les spectres obtenus grâce aux échantillons de sol frais sur le terrain et ceux obtenus avec des échantillons de sol séchés en laboratoire. Les analyses de référence telles que le pH, la texture, la capacité d’échange cationique et le taux de matière organique réalisées sur une partie des échantillons seront reportées à l’aide d’un modèle de données spectrales à tous les échantillons pédologiques.

Standardisation des relevés pédologiques

Le projet de l’OFEV sur la révision de la KLABS/KA « Description, classification et cartographie des sols de Suisse » (voir sur www.boden-methoden.ch), développe actuellement le standard national qui devrait permettre d’avoir des relevés pédologiques les plus homogènes possibles. Le CCSols apporte son soutien à plusieurs lots de tâches de ce projet, notamment pour la systématique des roches, les bases et les méthodes de terrain, les caractéristiques des sites, les listes de codes, la gestion des données, la révision des classes d’aptitudes agricoles (CA) ainsi que sur l’état de l’art des méthodes de laboratoire permettant de déterminer les propriétés du sol.

Comparaison de différents systèmes de sondage sur le terrain

Les systèmes de sondage utilisés pour la cartographie des sols conviennent à différentes applications. Au cours des dernières années, ils ont fait l’objet d’un développement technique continu.

Le 23 novembre dernier, le GT Sols 4.0 de la BGS/SSP a organisé, en collaboration avec la BFH-HAFL et le CCSols, une plateforme de démonstration de véhicules de sondage à Säriswil BE (dans le périmètre du projet Wyss). L’événement a permis aux personnes intéressées de découvrir différents systèmes de sondage et de discuter de leur utilisation pour la cartographie des sols. Tant les fournisseurs que les utilisateurs actuels étaient disponibles pour répondre aux questions.

Les principaux facteurs influençant la configuration technique des systèmes de sondage sont l’utilisation des sols (p. ex. agriculture, forêt), le type de sol (minéral ou organique) ainsi que la profondeur et le diamètre de sondage. De plus, les couronnes de forage sont différentes si les sols doivent être décrits uniquement de manière pédologique ou s’il s’agit également de prélever des échantillons pour le laboratoire.

De plus amples informations sur la journée de démonstration des véhicules de sondage

Conception d’une bibliothèque spectrale pour les sols

Dans l’optique d’une détermination à bas prix des principales propriétés du sol ainsi que des spectres dans l’infrarouge proche (NIRS) et l’infrarouge moyen (MIR) différents types de sols sont mesurés en laboratoire et archivés dans une bibliothèque spectrale. Le but futur de cette dernière est de représenter autant que possible la diversité des sols en Suisse.

Depuis l’automne 2020, des échantillons de sol du NABO, du WSL et des échantillons provenant de profil issus de différents projets cantonaux sont mesurés avec des spectromètres NIRS et MIR. Dans un premier temps, l’attention sera portée uniquement aux échantillons de sol disposant d’analyses de référence. Une première série de donnée du WSL a été évaluée par chimiométrie et les résultats sont prometteurs. En raison de la diversité des sites forestiers, d’autres échantillons provenant de cartographies cantonales des sols, d’institutions de recherche ou de réseaux de mesure devront être analysés par spectroscopie en laboratoire. La construction proprement dite de la bibliothèque spectrale, au sens de banque de données, ne pourra toutefois avoir lieu qu’à partir de 2022.

Saisie numérique des données pédologiques sur le terrain à l’aide de Soildat

SOILDAT est une application web (re)développée, qui permet une saisie sécurisée des données, et ce, même sans connexion au serveur (en hors-ligne). Elle peut être utilisée sur n’importe quel smartphone ou tablette. La saisie numérique des données pédologiques requiert des interfaces spéciales ; ceci a été pris en compte et réalisé à l’aide d’un masque de saisie adapté pour un traitement efficace. De plus, la qualité des données relevées est améliorée grâce à des champs de saisie définis sur la base de la « Classification des sols de Suisse (KLABS) ».

Avec les versions 2.1 et 2.2 de Soildat, le modèle de données a été étendu et rendu compatible au système national d’information pédologique NABODAT. Il est désormais également possible d’adapter le masque de saisie aux besoins individuels des utilisateurs. Cette fonction augmente et facilite la flexibilité de l’interface utilisateur. En outre, le calcul de la profondeur utile (PU) a été automatisé. Les facteurs de calcul sont désormais explicités de manière entièrement transparente. Le calcul de la PU est documenté et peut être reproduit. La lecture des codes-barres et des codes QR a été intégrée et des filtres de recherche ont été ajoutés. Les observations relevées précédemment peuvent ainsi être plus facilement filtrées, sélectionnées et préparées. La documentation du modèle de données et la page d’aide seront mises en ligne au cours du premier semestre 2022. Soildat a déjà été utilisé dans plusieurs projets et a fait l’objet de tests intensifs.

Centre de services NABODAT

Dans le futur but d’une gestion des données et d’un système national d’information pédologique communs avec le Centre de services NABODAT, des concepts pour une saisie standardisés, une administration et une mise à disposition des informations pédologiques suisses sont en cours d’élaboration. A l’avenir, les fonctions de saisie des données pédologiques sur le terrain et l’amélioration de la mise à disposition des informations pédologiques pour un large nombre d’utilisateurs seront davantage ciblées.

Les tâches principales du Centre de services NABODAT sont la saisie des données existantes, le soutien à la saisie de nouvelles données, l’exploitation de l’application spécialisée et la mise à disposition des informations pédologiques au public. Après 10 ans d’exploitation du système national d’information pédologique NABODAT et en vue de la nouvelle version NABODAT 2.0, il est nécessaire de réfléchir à l’application spécialisée actuelle, à son organisation et aux conditions-cadres de celle-ci. Un concept contenant des variantes et des solutions concrètes à ces questions sera proposé au printemps 2022.

Valeurs caractéristiques standardisées issues de la cartographie des sols — révision des classes d’aptitudes agricoles (CA)

En collaboration avec des partenaires, les tableaux permettant l’estimation de la CA ont été corrigés et documentés. Les documentations contiennent des tables d’estimation corrigées pour la CA ainsi qu’un rapport explication de la CA selon la FAL24. De la même manière, des recherches comparatives sur l’application de la CA dans le contexte agronomique au moment de la création de la méthode d’estimation et à l’heure actuelle ont pu être menées à bien. Un atelier, durant lequel les différentes méthodes de corrections ont pu être débattues, a été organisé avec les offices fédéraux et les cantons. L’estimation de la CA dispose dorénavant d’une méthode révisée et standardisée qui sera intégrée dans la prochaine version du manuel de cartographie des sols de Suisse (projet de révision KLABS/KA) — disponible d’ici fin 2022.

Visualisation des fonctions et de la qualité des sols

En collaboration avec la Haute école des arts de Berne, quatre storyboards ont été élaborés afin d’améliorer la communication visuelle des données et des fonctions des sols. Pour le storyboard 1, un film sur le déroulement d’une cartographie des sols a été réalisé et accompagné de commentaires audio (avec des sous-titres en français et en italien). Le film, accessible au public sur le site internet du CCSols, a reçu de nombreux retours positifs jusqu’à présent. De plus, un dépliant à l’intention du grand public et présentant de manière simplifiée les propriétés du sol pour les profils pédologiques a été réalisé.

Services offerts à la confédération

Diverses expertises, conseils et prises de position ont été traités par différentes personnes au sein du CCSols sur demande des offices fédéraux. L’accent principal a été mis sur l’élaboration et le développement d’un concept technique et opérationnel pour la cartographie des sols à l’échelle de la Suisse. Celui-ci a été présenté et discuté lors de différentes rencontres cantonales et d’ateliers avec les offices fédéraux.

Des prises de position à l’intention de l’Office fédéral du développement territorial (ARE), concernant des concepts cantonaux de cartographie des sols, ont été élaborées et des conseils ont été donnés aux cantons et à l’ARE sur des questions de cartographie. Des expertises sur des rapports et des réunions de travail pour le postulat Bourgeois (séquestration du carbone dans les sols) ont été réalisées pour l’Office fédéral de l’environnement (OFEV). Des bases techniques pour une mise en œuvre efficace des analyses de sol PER pour l’Office fédéral de l’agriculture (OFAG) ont été développées en collaboration avec le groupe de recherche de l’Agroscope « Protection des eaux et flux des substances ». De plus, le CCSols apporte son aide au groupe de recherche de l’Agroscope « Protection et utilisation des sols » concernant le développement de cartes de risques sur la compaction des sols.

Communication & transferts de connaissances

Le CCSols fait office de passerelle entre la recherche, l’exécution et le travail pratique sur le terrain. Dans ce but, un concept de communication et des mesures orientées vers les groupes cibles ont été élaborés. Les canaux de communication tels que le site internet du CCSols et la newsletter sont actualisés en permanence. La structure actuelle de la page d’accueil du CCSols sera progressivement complétée par des méthodes et de la documentation sur les prestations de services. Les newsletters permettent de communiquer en temps réel les nouveaux résultats et les informations spécialisées.

En 2021, le CCSols a contribué aux échanges et aux transferts de connaissances par le biais de présentations, d’organisation d’ateliers et d’excursions ainsi que par sa participation à différentes rencontres avec les services cantonaux, les offices fédéraux, des institutions de recherche et des bureaux d’ingénieurs. Il convient de mentionner la plateforme CercleSol et ses groupes régionaux, y compris le ROSOL. Lors de la dernière rencontre annuelle du CercleSol à St-Gall, le CCSols a fait deux présentations, une sur l’état d’avancement des cartographies des sols dans les cantons et une sur les nouvelles méthodes de cartographie des sols. Des collaborateurs du CCSols sont représentés dans les groupes de travail « Protection physique du sol — application » (VBphy) et « Biologie du sol – application » (VBbio) du Cercle Sol ainsi que dans les groupes de travail « Classification » et « Sol 4.0 » de la BGS/SSP. Le CCSols a également participé à la séance du groupe de consultation concernant le concept de cartographie des sols à l’échelle de la Suisse organisée par les offices fédéraux OFEV, ARE et OFAG en présentant un exposé d’introduction aux méthodes techniques et opérationnelles.

De plus, le CCSols a rendu visite à de nombreux services cantonaux — aussi bien pour la protection des sols que pour l’agriculture — afin de discuter des demandes et besoins des cantons envers le CCSols ainsi que des questions relatives à la cartographie des sols. Des réunions spécifiques concernant des questions de méthodologie spécialisée et de mise en réseau ont été organisées avec des instituts de recherche tels que l’Agroscope, le WSL, l’EPF de Zurich et des bureaux de cartographie issus de bureaux d’études privées. Lors de ces séances, des liens ont été tissés et les personnes ont été sensibilisés à la l’utilisation durable des sols et à l’utilisation des produits d’information issus de la cartographie des sols (par exemple, Agridea, SANU, Agroscope, Réseau thématique Sol, etc.). Enfin, une communication privilégiée avec les propriétaires, les agriculteurs et les communes est une condition essentielle pour assurer le bon déroulement des campagnes de terrain dans les projets de cartographie.

Organisation

Le recrutement de l’équipe s’est achevé au printemps 2021. Le CCSols disposait alors de 11,5 postes à plein temps. Il existe une connexion étroite sur le plan technique entre le CCSols et les autres projets de l’OFEV tels que le Centre de services NABODAT et la Révision de la Classification des sols de Suisse. Ces projets sont gérés par des structures distinctes dont l’OFEV est le mandant.