Particle size and shape of growing media constituents. Relationships with their physical properties - Thèses & HDR à l'Université d'Angers
Thèse Année : 2023

Particle size and shape of growing media constituents. Relationships with their physical properties

Taille et forme des particules des constituants des supports de culture horticoles. Relations avec leurs propriétés physiques

Résumé

In soilless culture, a wise management of water is necessary to increase the yield of a crop. The water and air retention properties of horticultural substrates are closely linked to the morphology of the particles, which determines their arrangement and from which a pore space is formed that makes up at least 85% of the volume. The detailed morphology of the particles has never been really studied for growing media, partly because the analysis is complex, due to the great diversity of particle sizes and shapes. Only sieving has been used to characterize the particles, however this method has many limitations (inaccurate, not very informative, not adapted to all particle shapes). In order to detail the links between physical properties and particle morphology, the presented research relies on the use of dynamic image analysis, offering more precise anddetailed results.Various measurements of particle size distributions and physical properties on a wide variety of materials have been performed. The results reveal a very large diversity of particle size and shape within each material. The morphology of the particles can be summarized by their circularity and length. The smaller the particle size, the more fine pores the growing media has, the more water it retains, and conversely the less air. Also, the evolution of the material structure is impacted by finer particles. Finally, the mean length of the particles is a good estimator of its physical properties. This work gives growing media manufacturers keys to better design their materials, and encourages to characterize the physical properties by studying particle morphology.
En culture hors-sol, une gestion raisonnée de l’eau est nécessaire pour augmenter le rendement d’une culture. Les propriétés de rétention en eau et en air des substrats horticoles sont étroitement liées à la morphologie des particules, elle conditionne leur arrangement duquel se dessine un espace poral composant au moins 85% du volume. La morphologie détaillée des particules n'a jamais été réellement étudié pour les substrats horticoles, en partie parce que l’analyse est complexe, en raison de la grande diversité des tailles et des formes des particules. Seul le tamisage a été utilisé pour caractériser les particules, cependant cette méthode rencontre beaucoup de limites (imprécise, peu informative, pas adaptée à toutes formes de particules). Pour détailler les liens entre propriétés physiques et morphologie des particules, les recherches présentées reposent sur l’utilisation de l’analyse d’images dynamique, offrant des résultats plus précis et détaillés. Diverses mesures de répartitions granulométriques et de propriétés physiques sur une grande diversité de matériaux, ont été effectuées. Les résultats révèlent une très grande diversité des tailles et des formes des particules au sein de chaque matériau. La morphologie des particules peut être résumée par leur circularité et leur longueur. Plus la taille des particules est petite, plus le substrat est composé de pores fins, plus retient d’eau, et inversement moins d’air. Aussi l’évolution de la structure du matériau est impactée par les particules fines. Finalement, la longueur moyenne des particules est un bon estimateur de ses propriétés physiques. Ces travaux donnent des clés aux fabricants de supports de culture pour mieux designer leurs matières et encouragent à caractériser les propriétés physiques par l'étude de la morphologie des particules.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04769864 , version 1 (06-11-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04769864 , version 1

Citer

Stan Durand. Particle size and shape of growing media constituents. Relationships with their physical properties. Agricultural sciences. Agrocampus Ouest, 2023. English. ⟨NNT : 2023NSARC168⟩. ⟨tel-04769864⟩
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