Rôle de l'encroûtement superficiel des sols sur leur fonctionnement hydrique : Conséquences hydrologiques et hydro-pédologiques

National audienceTous les sols, du climat tempéré à tropical, sont susceptibles de s'encroûter superficiellement pour de très larges conditions d'utilisation et d'environnement. Des études à différentes échelles montrent que ces croûtes contrôlent les flux hydriques superficiels des éco(agro)systèmes. En zone soudano sahélienne, elles sont à l'origine de la variabilité, à différents niveaux scalaires, des transferts hydriques, de fertilité, de matériaux érodés et de la salinité fortement modifiée par le changement climatique. Sur les périmètres irrigués, la formation des croûtes sous les pluies et sous le ruissellement est grandement accélérée par la salinisation croissante due à une eau du fleuve Niger déséquilibrée dans le pôle alcalin (Niger) ou de plus en plus chargée en sels dans le fleuve Syr Daria (Kazakhstan). L'encroûtement provoque alors la sécheresse édaphique avec chute des rendements. Aucune classification taxonomique pédologique ne prend en compte l'existence de ces croûtes et de leur effet hydropédologique ni hydrologique. On comprendra le parti que pourrait tirer la recherche pédologique et agronomique par la refondation d'une nouvelle classification taxonomique des sols prenant en compte ces processus en accord avec leur susceptibilité intrinsèques à s'encroûter

Influence géomorphologique et structurale des sols sur le report hydrique : Conséquences sur le fonctionnement hydrique des sols et la biomasse en zone soudano-sahélienne

21-22 nov. 2007Cette étude démontre qu'en zone soudano-sahélienne, en année à pluviosité déficitaire, à différentes échelles, plusieurs facteurs physiques, chimiques et anthropiques des sols régissent le report hydrique, part bénéfique du ruissellement représentant "une irrigation naturelle, complémentaire et simultanée à la pluie qui l'a générée en fonction des conditions topographiques et micro morphologiques avec transfert complémentaire de fertilité ". En condition pluviale, l'encroûtement décroissant le long du versant favorise l'infiltration du report hydrique dans les unités de sol en bas de pente. A l'échelle du champ, il est encore maximisé par le micromodelé concave, par une compaction profonde moins forte et par le labour. L'augmentation des nutriments est de 13,4 à 10% et en éléments fins de 16,3 à 12,5% respectivement sous labour et grattage. Cette maximisation du report hydrique provoque un drainage significatif très localement. Sur les périmètres irrigués la salinisation renforce les facteurs de formation des croûtes et le ruissellement, réduisant drastiquement la capacité d'infiltration des sols. Il en résulte une limitation des réserves en eau utile malgré l'irrigation non contraignante. Ceci provoque une sécheresse édaphique. Dans ces deux conditions culturales cette baisse drastique des stocks hydriques due à la formation d'un encroûtement conduit à la réduction voire à l'annulation du rendement des cultures. Ces résultats montrent la difficulté qu'ont les chercheurs à expliquer la complexité du comportement et du fonctionnement hydrique sur l'ensemble d'un versant et à l'intérieur du champ pour comprendre la variabilité des rendements. L'identification, à l'échelle de la parcelle et sur le versant, des causes du ruissellement et du report hydrique et d'en mesurer l'effet sur la modification des stocks hydriques sur de faibles distances est nécessaire pour conceptualiser un aménagement raisonné, innovant et efficace des flux de surface

Variabilité structurale et physico-chimique des croûtes superficielles des sols de la vallée du Syr Daria (Kazakhstan)

International audienceToutes les régions arides et semi-arides sont le lieu de nombreux types de croûtes physiques et micro ou cryptobiologiques (Afrique, Israël, Australie, USA, Chili). Les micro horizons durs formés sur la surface du sol sont le résultat de processus naturels principalement l'impact des gouttes de pluies, le ruissellement et le dessèchement et anthropiques tel que l'irrigation et le travail du sol. Une prospection réalisée au Kazakhstan, en 2003, a démontré, pour la première fois l'existence d'un tel encroûtement sur les sols cultivés ou non de la vallée du Syr Daria. L'étude de ces croûtes fait apparaître leur extrême variabilité physique, chimique et microbiologique. Toutefois le milieu spécifique du Kazakhstan conduit à la formation de nombreuses variantes et même à celle de croûtes apparemment spécifiques. L'analyse en composantes principales fait apparaître que seulement 4 variables sont suffisantes pour expliquer la variabilité des sites (longitude, épaisseur et largeur des fentes et couvert végétal). Les trois premiers axes expliquent 92,7% de l'inertie totale des données. Le premier axe, climatique, explique 54,4% de la variance des échantillons et le second, physique, explique 27,7%. Les quatorze échantillons de croûtes étudiés sont très bien classés par ces quatre facteurs physiques, géographiques et biotiques (R=0,90). Les analyses au RX indiquent une forte salinité de ces croûtes qui croit vers l'ouest, à l'exemple des sols. Les images microscopiques (MEB et classique) montrent une forte hétérogénéité structurale avec des micropores variables d'un site à l'autre. Les mesures porosimétrique confirment bien cette variabilité qui traduit les caractéristiques spécifiques de cette région. Cette variabilité des croûtes confère aux champs une variabilité des conditions hydrologiques, géochimiques et d'érodibilité qui devront être prises en compte dans le cadre de réhabilitation des sols des périmètres irrigués comme dans le contrôle d'un pâturage rationnel. Ces premiers résultats montrent que les politiques d'aménagement des périmètres irrigués et des zones de parcours d'élevage doivent intégrer le rôle spécifique des diverses croûtes en fonction de l'importance de leur effet dans la stabilité du milieu. Pour identifier ce rôle, leur étude doit être entreprise de façon systématique car leur présence est généralisée et dominante. Pour ce faire il faut démarrer une étude des mécanismes d'encroûtement et de la salinisation pour la compréhension et la prédiction des processus de ce type de dégradation des différents agro/écosystèmes

Nonlinear spin-polarized transport through a ferromagnetic domain wall

A domain wall separating two oppositely magnetized regions in a ferromagnetic semiconductor exhibits, under appropriate conditions, strongly nonlinear I-V characteristics similar to those of a p-n diode. We study these characteristics as functions of wall width and temperature. As the width increases or the temperature decreases, direct tunneling between the majority spin bands decreases the effectiveness of the diode. This has important implications for the zero-field quenched resistance of magnetic semiconductors and for the design of a recently proposed spin transistor.Comment: 5 pages, 3 figure

Spin Currents Induced by Nonuniform Rashba-Type Spin-Orbit Field

We study the spin relaxation torque in nonmagnetic or ferromagnetic metals with nonuniform spin-orbit coupling within the Keldysh Green's function formalism. In non-magnet, the relaxation torque is shown to arise when the spin-orbit coupling is not uniform. In the absence of an external field, the spin current induced by the relaxation torque is proportional to the vector chirality of Rashba-type spin-orbit field (RSOF). In the presence of an external field, on the other hand, spin relaxation torque arises from the coupling of the external field and vector chirality of RSOF. Our result indicates that spin-sink or source effects are controlled by designing RSOF in junctions.Comment: 3 figure

Identification and selection rules of the spin-wave eigen-modes in a normally magnetized nano-pillar

We report on a spectroscopic study of the spin-wave eigen-modes inside an individual normally magnetized two layers circular nano-pillar (Permalloy$|$Copper$|$Permalloy) by means of a Magnetic Resonance Force Microscope (MRFM). We demonstrate that the observed spin-wave spectrum critically depends on the method of excitation. While the spatially uniform radio-frequency (RF) magnetic field excites only the axially symmetric modes having azimuthal index $\ell=0$, the RF current flowing through the nano-pillar, creating a circular RF Oersted field, excites only the modes having azimuthal index $\ell=+1$. Breaking the axial symmetry of the nano-pillar, either by tilting the bias magnetic field or by making the pillar shape elliptical, mixes different $\ell$-index symmetries, which can be excited simultaneously by the RF current. Experimental spectra are compared to theoretical prediction using both analytical and numerical calculations. An analysis of the influence of the static and dynamic dipolar coupling between the nano-pillar magnetic layers on the mode spectrum is performed

Decreased resistin expression in mice with different sensitivities to a high-fat diet

The regulation of resistin, a new adipose-derived circulating factor, is the subject of controversy. In particular, the question of its modulation in obesity led to opposite results reported by two different groups. In the current study, we assayed adipocyte resistin mRNA using fluorescent real-time RT-PCR. We studied the expression of resistin in mice which are differently sensitive to diet-induced obesity: the FVB/n strain, which poorly responds to high-fat diet and transgenic mice that express human alpha 2A-AR in adipose tissue in the absence of beta 3-adrenergic receptor (AR) under the FVB genetic background which are highly sensitive to high-fat diet and develop hyperplastic obesity. We observed that FVB mice, which have no significant increased body weight after an 8-week high-fat diet period, exhibited no alteration of resistin expression. In contrast, the transgenic mice developing high-fat diet-induced obesity exhibited markedly downregulated adipocyte resistin mRNA. We also showed that obesity induced by gold thioglucose injection in FVB/n mice reduces the expression of resistin in isolated adipocytes. This argues for decreased expression of resistin as a hallmark of obesity. Moreover, our data show that feeding a high-fat diet is not a primary determinant of resistin regulation

Spin-accumulation in small ferromagnetic double barrier junctions

The non-equilibrium spin accumulation in ferromagnetic double barrier junctions is shown to govern the transport in small structures. Transport properties of such systems are described by a generalization of the theory of the Coulomb blockade. The spin accumulation enhances the magnetoresistance. The transient non-linear transport properties are predicted to provide a unique experimental evidence of the spin-accumulation in the form of a reversed current on time scales of the order of the spin-flip relaxation time.Comment: 4 pages, 3 figures, to appear in PR

Solar Magnetic Field Reversals and the Role of Dynamo Families

The variable magnetic field of the solar photosphere exhibits periodic reversals as a result of dynamo activity occurring within the solar interior. We decompose the surface field as observed by both the Wilcox Solar Observatory and the Michelson Doppler Imager into its harmonic constituents, and present the time evolution of the mode coefficients for the past three sunspot cycles. The interplay between the various modes is then interpreted from the perspective of general dynamo theory, where the coupling between the primary and secondary families of modes is found to correlate with large-scale polarity reversals for many examples of cyclic dynamos. Mean-field dynamos based on the solar parameter regime are then used to explore how such couplings may result in the various long-term trends in the surface magnetic field observed to occur in the solar case.Comment: Accepted to ApJ; comments/corrections to this article are welcome via e-mail, even after publicatio

Spin transport in inhomogeneous magnetic fields: a proposal for Stern-Gerlach-like experiments with conduction electrons

Spin dynamics in spatially inhomogeneous magnetic fields is studied within the framework of Boltzmann theory. Stern-Gerlach-like separation of spin up and spin down electrons occurs in ballistic and diffusive regimes, before spin relaxation sets in. Transient dynamics and spectral response to time-dependent inhomogeneous magnetic fields are investigated, and possible experimental observations of our findings are discussed.Comment: 7 pages, 4 figures; revised and extended version, to appear in PR