Cartographie de la diversité des sols viticoles de versant par imagerie à haute résolution : contribution à la connaissance des terroirs

The Burgundian vineyard hillslopes (Côte-d’Or, France) exhibit a high diversity of soils resulting from the combination of several natural and anthropogenic factors acting at various spatio-temporal scales. The soil types have major role in viticulture, since they partly determine wine-growing quality. However, soil undergoes important degradation caused by hydric erosion and vineyard management practices. To control this soil heritage for a sustained viticulture in Côte-d’Or, a better knowledge of soil is necessary. The objectives of this work is to characterise vineyard soils and to identify the factors governing their diversity using an interdisciplinary approach crossing geology, geomorphology, pedology and history of soil land use and vineyard management practices. Data have been acquired at a high spatial resolution from different imagery methods i.e. remote sensing, subsurface geophysics, and digital terrain model. At the hillslope scale, high resolution soil maps permit to predict soil agronomical comportment and discuss the spatial soil organisation of vineyard hillslope soils. At the plot scale, these maps highlight the human impact on soil diversity through its role on landscape structure and erosion intensity. Our work shows that the soil diversity of the vineyard hillslopes depends on the spatial scale used to analyse this diversity. At the hillslope scale, soil is gradually evolving along the slope, and is controlled by the geological substrate and topographical variations, and responds to topolithosequence model. At the plot scale, variations of soil thickness and organic status are taken into account and permit to predict soil agronomic behaviour. This soil diversity is partly related to human impact, due by both historical and present vineyard management practices. It appears that human activities have a past and present influence on the terroir construction in Côte-d’Or, through its action on soil diversity.Les versants viticoles en Côte-d’Or (Bourgogne, France) présentent une forte diversité de sols résultant d’interactions entre des facteurs naturels et des facteurs anthropiques opérant à diverses échelles spatio-temporelles. Le sol représente un enjeu majeur en viticulture, car il détermine en partie la qualité de la production viticole. Or, il est soumis à d’importantes dégradations causées par l’érosion. Pour mieux gérer ce patrimoine sol et pérenniser la viticulture côte d’orienne, une meilleure connaissance de celui-ci est nécessaire. Ce travail a pour objectifs de caractériser les sols viticoles et d’identifier les facteurs qui contribuent à leur diversité par une approche interdisciplinaire croisant la géologie, la géomorphologie, la pédologie, l’histoire de l’occupation du sol et des pratiques. Les données ont été acquises à très haute résolution spatiale à partir de diverses méthodes d’imagerie i.e. télédétection par imagerie, géophysique de subsurface et modèle numérique de terrain. À l’échelle du versant, les cartes pédologiques produites à grande échelle permettent de discuter du modèle d’organisation des sols. À l’échelle de la parcelle, ces cartes mettent en évidence l’impact de l’homme sur la diversité des sols, par son rôle sur la structure du parcellaire et l’intensité de l’érosion notamment. La diversité des sols viticoles dépend de l’échelle spatiale à laquelle ils sont observés. À l’échelle du versant, les sols évoluent en fonction des variations du substrat géologique et de la topographie, suivant le modèle de topolithoséquence. À l’échelle de la parcelle, les variations du sol, telles que son épaisseur et son statut organique, peuvent être appréhendées, permettant d’en prédire le comportement agronomique. L’influence de l’homme se marque à la fois sur la structure du parcellaire et par les pratiques culturales anciennes et actuelles. Il participe ainsi à la construction des terroirs, à travers son action sur la diversité des sols

Discriminating impacts of geomorphological and human factors on vineyard soil erosion (Burgundy, France)

International audienceThe Burgundy vineyards have been recognized for the high diversity of Terroirs, controlled by complex interactions between natural features, historical parameters and soil management practices. Vineyards are known to undergo substantial soil loss in comparison with other types of agricultural land. Hydric erosion on vineyards is controlled by complex interactions of natural and anthropogenic factors leading to intra-plot spatial heterogeneities of topsoil at a scale of a metre. Studying the relationship between soils and their degradation is crucial in this situation where soil sustainability is threatened. This study explores the relative influences of historical and present-day anthropogenic factors and geomorphological processes controlling soil erosion on vineyard hillslopes. The selected area was located in the Monthelie vineyard (Côte de Beaune, France) where intensive erosion occurred during high-intensity rainfall events. Soil erosion quantification was performed at a square-metre scale using dendrogeomorphology. This method is based on the measurement of the unearthing of the stock located on the vine plants, considered as a passive marker of soil-surface vertical displacement since the year of plantation. The obtained maps, together with various complementary datasets, such as geological and geomorphological data, but also historical documents (cadastral plans, cadastral matrices and old aerial photographs) allow landscape evolution to be assessed. The combination of all these data shows that spatial distribution and intensity of erosion are controlled mainly by lithology and slope value. However, our study highlights that the sediment dynamics in this vineyard plot is highly related to historical former plot limits and present-day management practices. Nonetheless, quantification of sediment dynamic for the last decade reveals that the impacts of historical structures are disappearing gradually, in response to present-day management practices and geomorphological factors. Finally, this study shows that it is crucial to take into account the pre-plantation history of vineyard plots in order to increase our understanding of sediment dynamics on vineyard hillslopes

Mapping soil and substratum at a very high spatial resolution in the hillslope of Couchey (France)

International audienceIn this work, we present a method based on very high spatial resolution (VHSR) aerial images acquired in the visible domain and that map soil surface diversity at the hillslope scale with a spatial resolution of a few centimeters. This method combines aerial VHSR image classification with local soil sampling. Principal component analysis (PCA) and non-supervised classification was performed on image characteristics to define soil surface characteristic classes (SSC). Then soil surface mapping was combined with soil surface descriptions and soil profiles to define soil types by physical and chemical characteristics. As soil results from parent material alteration, identifying the geological substratum can help to explain the diversity of vineyard soils. The confrontation between soil map and geological map at a 1:10000 scale highlights a good correlation between the geological substratum and soils classes for this hillslope

L’archéologie forestière dans le Châtillonnais de la prospection pédestre aux relevés LiDAR

National audienc

Hillslope vineyard soil diversity mapping from very high special imagery : a contribution of terroir knowledge

Les versants viticoles en Côte-d’Or (Bourgogne, France) présentent une forte diversité de sols résultant d’interactions entre des facteurs naturels et des facteurs anthropiques opérant à diverses échelles spatio-temporelles. Le sol représente un enjeu majeur en viticulture, car il détermine en partie la qualité de la production viticole. Or, il est soumis à d’importantes dégradations causées par l’érosion. Pour mieux gérer ce patrimoine sol et pérenniser la viticulture côte d’orienne, une meilleure connaissance de celui-ci est nécessaire. Ce travail a pour objectifs de caractériser les sols viticoles et d’identifier les facteurs qui contribuent à leur diversité par une approche interdisciplinaire croisant la géologie, la géomorphologie, la pédologie, l’histoire de l’occupation du sol et des pratiques. Les données ont été acquises à très haute résolution spatiale à partir de diverses méthodes d’imagerie i.e. télédétection par imagerie, géophysique de subsurface et modèle numérique de terrain. À l’échelle du versant, les cartes pédologiques produites à grande échelle permettent de discuter du modèle d’organisation des sols. À l’échelle de la parcelle, ces cartes mettent en évidence l’impact de l’homme sur la diversité des sols, par son rôle sur la structure du parcellaire et l’intensité de l’érosion notamment. La diversité des sols viticoles dépend de l’échelle spatiale à laquelle ils sont observés. À l’échelle du versant, les sols évoluent en fonction des variations du substrat géologique et de la topographie, suivant le modèle de topolithoséquence. À l’échelle de la parcelle, les variations du sol, telles que son épaisseur et son statut organique, peuvent être appréhendées, permettant d’en prédire le comportement agronomique. L’influence de l’homme se marque à la fois sur la structure du parcellaire et par les pratiques culturales anciennes et actuelles. Il participe ainsi à la construction des terroirs, à travers son action sur la diversité des sols.The Burgundian vineyard hillslopes (Côte-d’Or, France) exhibit a high diversity of soils resulting from the combination of several natural and anthropogenic factors acting at various spatio-temporal scales. The soil types have major role in viticulture, since they partly determine wine-growing quality. However, soil undergoes important degradation caused by hydric erosion and vineyard management practices. To control this soil heritage for a sustained viticulture in Côte-d’Or, a better knowledge of soil is necessary. The objectives of this work is to characterise vineyard soils and to identify the factors governing their diversity using an interdisciplinary approach crossing geology, geomorphology, pedology and history of soil land use and vineyard management practices. Data have been acquired at a high spatial resolution from different imagery methods i.e. remote sensing, subsurface geophysics, and digital terrain model. At the hillslope scale, high resolution soil maps permit to predict soil agronomical comportment and discuss the spatial soil organisation of vineyard hillslope soils. At the plot scale, these maps highlight the human impact on soil diversity through its role on landscape structure and erosion intensity. Our work shows that the soil diversity of the vineyard hillslopes depends on the spatial scale used to analyse this diversity. At the hillslope scale, soil is gradually evolving along the slope, and is controlled by the geological substrate and topographical variations, and responds to topolithosequence model. At the plot scale, variations of soil thickness and organic status are taken into account and permit to predict soil agronomic behaviour. This soil diversity is partly related to human impact, due by both historical and present vineyard management practices. It appears that human activities have a past and present influence on the terroir construction in Côte-d’Or, through its action on soil diversity

Typologie des enclos dans les forêts du Châtillonnais (Côte d'Or): Enclos d'habitats et enclos cultuels

Alors que de nombreux parcellaires sous forêts sont révélés par le Lidar et le plus souvent attribués à la période gallo-romaine, les parcellaires du Châtillonnais étudiés à travers les habitats par différents moyens ( relevés GPS, indices Lidar et prospections pédestres) donnent des indices d'une occupation plus ancienne. Ces habitats appréhendés par les structures externes en élévation se répartissent en groupes distincts par la forme de l'enclos qui les entourent, la présence ou non d'une construction en pierres. Pour une partie des enclos de forme quadrangulaire, la spécificité du matériel recueilli oriente vers une fonction cultuelle

Mise en évidence de structures anthropiques gallo-romaines sur le versant viticole de la Côte de Beaune et de leur influence sur les sols. Exemple du lieu-dit de « l’Ile des Hautes Vergelesses » (Pernand-Vergelesses, Côte d’Or)

International audienc

Caractérisation et fonctionnement physico-hydrique des sols viticoles bourguignons. Rôle de l’homme dans la construction des terroirs

National audienceDes opérations de recherches interdisciplinaires sont conduites – en associant pédologues, archéologues, géomorphologues et professionnels – sur les sols viticoles bourguignons pour permettre de développer une viticulture de précision durable. Trois thématiques sont abordées : (i) la cartographie à haute résolution de la diversité des sols viticoles permettant de faire la part des processus naturels et de l’action de l’homme incluant les pas de temps longs (plusieurs siècles) sur la formation des sols et leur fonctionnement actuel (4, 5) ; (ii) le régime hydrique des sols viticoles qui détermine l’alimentation en eau de la vigne et la qualité du produit : un stress hydrique modéré favorisant la concentration en sucre et composés phénolique des baies ou au contraire, une alimentation hydrique non limitante pouvant jouer sur l’expression des maladies du bois (ESCA, BDA). La spatialisation de la réserve utile du sol à l’échelle du cep couplée à l’utilisation de modèles de bilan hydrique du sol viticole permet une caractérisation spatio-temporelle du régime hydrique à cette échelle qui est mis en relation avec le comportement de la vigne au sein des réseaux de parcelles de suivi de la maturité ou de l’extension des maladies du bois (3). (iii) Les modes d’entretien des sols viticoles et leurs incidences sur les transferts d’eau (infiltration et ruissellement) et l’érosion. Le plan écophyto 2018 a conduit une régression très forte des pratiques de désherbage chimique intégral qui favorisaient le ruissellement entrainant la pollution des eaux superficielles, pour des pratiques de travail du sol avec une recrudescence des phénomènes d’érosion qui doit être questionnée (1, 2). Curmi P, Chatelier M & Trouche G (2006) Characterization and modelling of water flow on vineyard soils. Effect of compaction and grass cover. VIth International Terroir Congress, Bordeaux-Montpellier, 2-7 July 2006, 6 p Curmi P, Chomette O, Carraretto A, Ubertosi M, Crozier P (2010) Incidence du mode d’entretien des sols viticoles sur leurs propriétés physiques et l’enracinement de la vigne. AFPP – 21e conférence du COLUMA, Journées internationales sur la lutte contre les mauvaises herbes, Dijon, 8 & 9 décembre 2010, Com. orale, 374-381 Curmi P, Ayachi S, Taoutaou S, Louamba J, Brayer JM, Guérinot M, Monamy C, Guérin L, Bois B (2012) Characterization of water reserve of the burgundy vineyard soils in the monitoring network of grape maturation and for epidemiology of wood diseases understanding. B. Bois Ed., IX International Terroirs Congress, Dijon – Reims, France, June 25-29 2012, Session 4, 35-37 Chevigny E, Quiquerez A, Petit C, Curmi P (2012) Mapping intra-plot topsoil diversity of Burgundy vineyards (Aloxe-Corton, France) from very high spatial resolution (VHSR) images. B. Bois Ed., IX International Terroirs Congress, Dijon – Reims, France, June 25-29 2012, Session 4 Chevigny E, Quiquerez A, Petit C, Curmi P (2013) Discriminating impacts of geomorphological and human factors on vineyard soil erosion (Burgundy, France). Catena soumi

La résilience de l’érosion du sol en réponse à l’évolution des occupations culturales du sol en contexte viticole (Monthelie, Côte de Beaune)

National audienceLes événements naturels extrêmes sont à l’origine de l’essentiel du transfert de matière observé sur les versants. Outre des enjeux sociétaux et économiques, ces événements peuvent également avoir des répercussions environnementales et culturales irréversibles en modifiant les répartitions spatiales des surfaces cultivables, en affectant aussi bien quantitativement que qualitativement les sols de ces versants. Il apparaît donc essentiel de comprendre, quantifier et prévoir les transferts de matière sur les versants en réponse à des événements naturels extrêmes.Parmi les différents contextes agricoles, les versants viticoles sont reconnus comme des versants particulièrement sensibles à l’érosion. A ce jour, il est reconnu que la topographie joue un rôle majeur dans les processus érosifs sur ces versants à l’échelle de la parcelle. Cependant, elle n’explique pas l’hétérogénéité spatiale des vitesses d’érosion que l’on peut observer au sein d’une même parcelle. Dans ce contexte anthropisé, l’objectif de ce travail est d’étudier les arrière-effets de pratiques culturales anciennes sur l’érosion des sols sur l’exemple d’une parcelle viticole située à Monthelie (Côte de Beaune). Cette parcelle d’un hectare, plantée en 1972, est entretenue de façon mécanique par désherbage chimique. Les rangs sont parallèles à la pente. La quantification de l’érosion a été effectuée par la méthode de SUM basée sur la mesure du déchaussement des ceps de vignes en 2004 et 2011 (Stock Unerathing Measurement, Brenot et al., 2008). Sur cette parcelle, le SUM atteint -25cm et la vitesse moyenne d’érosion est de 1,1 mm/an. L’érosion présente de nombreux motifs linéaires non corrélés avec la pente et à l’orientation actuelle des rangs. Pour comprendre l’origine de cette hétérogénéité spatiale, un SIG intégrant les valeurs spatialisées de l’érosion, des photographies aériennes actuelles et anciennes, des plans cadastraux, ainsi qu’une carte de résistivité a été élaboré. L’analyse combinée des cartes d’érosion et des photographies aériennes montrent que ces hétérogénéités correspondent aux motifs d’un ancien parcellaire. Cette hypothèse est confortée par les mesures de résistivité électrique du sol. Elles montrent une bonne corrélation entre les zones de faible résistivité et les valeurs de faible érosion.Par ailleurs, l’acquisition d’une nouvelle carte d’érosion établie en 2011 montre la persistance temporelle du motif érosif lié au paléo-parcellaire, et montre également que l’érosion actuelle est contrôlée par la pente et les labours.L’homogénéisation des sols par les labours successifs pourrait aboutir à une disparition progressive de l’érosion différentielle liée au paléo-parcellaire au profit de la pente.Cette étude permet d’illustrer la résilience des sols et de l’érosion en réponse aux pratiques culturales passées