Battance des sols

Auteur : Christian Valentin

Le point de vue de...
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Voir aussi (articles complémentaires)
De la terre battue à la battance
Limon : le mot
Structure du sol
Stabilité structurale
Dégradation mondiale des terres : comment l'évaluer ?
Autres langues
Anglais :	sealing ; crusting
Allemand :	Bodenkruste
Espagnol :	costra superficial
Italien :	crosta superficiale
Informations complémentaires
Article accepté le 2 juin 2026
Article mis en ligne le 8 juin 2026

Introduction

(Voir l’historique plus complet du mot battance dans l’article De la terre battue à la battance

L’histoire du mot « battance » s’enracine dans des pratiques agricoles anciennes, bien avant que le terme lui-même n’émerge au XX^e siècle. Dès le XVI^e siècle, les agronomes comme Estienne et Liébault (1564) ou Olivier de Serres (1600) décrivent la technique de « battre la terre » : un procédé manuel consistant à compacter et aplanir le sol, notamment pour préparer les aires de battage du blé en évitant que les graines ne se perdent dans les fissures. Cette terre « battue » était rendue solide et unie grâce à des mélanges d’argile, d’eau, et parfois de matières organiques comme du fumier ou de la lie d’olive. L’objectif était double : créer une surface lisse et résistante, tout en empêchant l’infiltration d’insectes ou la perte de récoltes.

Au XVIII^e siècle, la notion s’élargit pour englober des phénomènes naturels ou mécaniques. Les auteurs comme La Quintinie (1695) ou Duhamel du Monceau (1754) observent que la terre peut aussi être « battue » par les pluies, le piétinement des animaux, ou le passage des outils agricoles (charrues, rouleaux). Ces actions, qu’elles soient humaines ou météorologiques, transforment la structure du sol : la pluie, par exemple, durcit la surface en formant une croûte, tandis que le bétail tasse les couches superficielles ou la charrue tasse et lisse en fond de labour. Des synonymes apparaissent, comme « se plomber » Rozier (1783) ou « terre serrée », pour décrire ce compactage préjudiciable aux cultures, car il asphyxie les racines et empêche les jeunes pousses de percer.

Au XIX^e siècle, le terme « battant » se généralise pour qualifier les sols sensibles à ce phénomène, Royer (1839) et d’autres soulignent que les sols, sous l’effet des « pluies battantes » (une expression née à la fin du XVIII^e siècle), se transforment en surfaces dures et imperméables. Les conséquences sont dramatiques : les graines étouffent sous une croûte compacte, l’eau et l’air ne pénètrent plus, et les racines peinent à se développer. Les solutions proposées ([Herse, hersage|hersage]], chaulage, rotation des cultures) visent à briser cette croûte ou à améliorer la structure du sol.

Cependant, c’est seulement en 1960, dans l’ouvrage Le profil cultural de Hénin et collaborateurs, que le terme vernaculaire « battance » prend un sens plus scientifique. Les auteurs y décrivent un mécanisme physique précis : sous l’impact des gouttes de pluie, les agrégats du sol se disloquent, les particules fines sont entraînées, et une croûte se forme en surface, asphyxiant les cultures. Ce phénomène, déjà pressenti par les anciens, mais englobé dans un ensemble vaste et hétérogène, est alors circonscrit à une catégorie de processus plus restreinte, qu’il devient alors possible d’analyser, à travers le prisme de la physique des sols, avec des explications sur l’énergie des gouttes, la vitesse de pénétration de l’eau, ou l’effet de la rugosité du sol. Ainsi la « scientifisation » du terme s’accompagne d’une restriction de l’éventail des phénomènes qu’il recouvrait autrefois. La battance devient ainsi un concept clé pour comprendre la dégradation des sols et l’érosion, bien au-delà du simple vocabulaire empirique. Cet article présente les principales avancées dans ce domaine depuis ces années 1960 jusqu’à la période la plus récente.

Définition et principales conséquences agronomiques

La battance des sols correspond à la dégradation structurale de la surface sous l’impact des gouttes de pluie, conduisant à la formation de croûtes qui diminuent fortement l’infiltration de l’eau et la levée des plantules.

La battance se situe ainsi dans la chaîne de concepts, cruciale en physique du sol appliquée à l’agronomie : constitution-propriétés-comportements-états. La battance est un comportement, i.e. une dynamique d’évolution de la structure superficielle du sol, qui se déroule dans le temps en fonction des évènements météorologiques qui en constituent le moteur. A chaque instant, elle se traduit par un état plus ou moins avancé de développement des croûtes, dont les multiples formes seront décrites plus loin dans le texte. La propriété qui conditionne la sensibilité du sol à la dégradation d’un état structural initial fragmentaire, et la vitesse à laquelle se déroule le phénomène de battance, est la stabilité structurale, qui fait partie de l’ensemble des propriétés déterminées par la constitution physico-chimique du sol.

Quelles que soient les conséquences de la battance, elles ont pour point commun de dépendre fortement de la vitesse à laquelle se déroule ce comportement : ainsi la germination-levée correspond à une course de vitesse entre la plante et la formation des croûtes ; de même la vitesse de formation des croûtes conditionne la précocité du déclenchement du ruissellement et de l’érosion.

Les anglophones utilisent deux termes pour traduire ces deux conséquences : sealing pour l’imperméabilisation de la surface et crusting pour le durcissement superficiel du sol. Dans cet article, nous utiliserons le mot croûte pour désigner le même objet, qu’il soit à l’état humide (« seal ») ou sec (« crust »). En d’autres termes, c’est son état structural qui, selon nous, définit la notion de croûte, plutôt que telle ou telle propriété qui en résulte plus ou moins directement. La formation de ces croûtes constitue le premier processus d’érosion hydrique.

Levée des plantules

Comme nous venons de le voir, l’influence de la battance sur la levée des semences a été observée dès le XVIII^e siècle. En plus de la limitation de l’infiltration et des possibles restrictions des échanges gazeux (ce que les anciens appelaient « asphyxie »), les travaux plus récents ont surtout souligné l’obstacle mécanique à la levée des plantules (Ahmad & Roblin,1971 ; Holder & Brown, 1974 ; Ruiz Figueroa, 1983) ce qui a amené les agronomes à s’intéresser à la formation des croûtes superficielles, essentiellement en début de cycle de culture (Boiffin, 1984).

Albedo

En réduisant la rugosité du sol, la formation de croûtes superficielles crée une surface plus lisse et plus réfléchissante, ce qui peut augmenter localement l’albedo (Baumgardner et al., 1986 ; De Jong et al., 2011), le réchauffement de l’horizon de surface et influencer indirectement la levée des plantules (Tamet et al., 1996).

Diffusion gazeuse

Du fait de leur faible macroporosité, les croûtes restreignent la diffusion gazeuse, ce qui peut provoquer des risques d’anoxie en cours de germination (McIntyre, 1958a ; Richard, 1988). Dans certaines croûtes (voir infra), la faible diffusivité gazeuse se traduit par l’emprisonnement de bulles d’air (Valentin & Bresson, 1992), indice également d’une infiltrabilité très réduite.

Figure 1 : Croûtes structurales (en relief) et de dépôt (dans les dépressions), ayant favorisé sous une faible pluie le ruissellement et l’érosion en rigoles, Pays de Caux. Photo C. Valentin.

Ruissellement et érosion

Toutefois, la plupart des travaux à partir des années 1970 ont surtout porté sur l’impact de la formation des croûtes sur l’infiltration, avec pour conséquence une production de ruissellement (Collinet & Valentin, 1979 ; Boiffin, & Monnier, 1986). Comme nous le verrons dans le paragraphe suivant, aux différents processus de formation des croûtes, correspondent différents types de croûtes et de valeurs d’infiltrabilité (Bresson & Boiffin, 1990 ; Valentin, 1991). Du fait de ce ruissellement, la formation des croûtes favorise l’érosion hydrique (Valentin, 1989 ; Bissonnais & Singer,1992 ; Figure 1).

Récolte du ruissellement en milieu semi-aride

Le ruissellement produit par les croûtes de battance peut, dans les régions semi-arides, s’avérer bénéfique, et ceci à différentes échelles. Il fournit en effet un apport hydrique supplémentaire depuis les versants encroûtés vers les zones situées à l’aval. Par exemple, la production d’olives est rendue possible, sous 240 mm de pluie annuelle, grâce à des levées de terre avec déversoirs à travers des ravines (les jessours), dans le massif, très encroutés, des Matmatas en Tunisie (Bonvallot, 1986). Les bas-fonds sahéliens bénéficient aussi de l’apport de ruissellement de versants naturellement encroûtés (Rockström & Valentin, 1997). Ce principe est largement utilisé dans les systèmes de récolte du ruissellement, notamment à des échelles plus fines, par exemple pour réhabiliter des zones très sévèrement encroûtées en zone sahélienne, par la technique du zaï qui consiste à creuser un trou circulaire de faible profondeur dans une zone encroûtée et d’y mettre du fumier, avant de semer des graines. Cela permet à la plante cultivée de bénéficier, non seulement d’apports minéraux et organiques, mais aussi d’un supplément de ressources hydriques (Roose et al., 1993). Cette récolte de l’eau au champ a bien été comprise par des agronomes sudafricains (Hensley et al., 2000) qui, dans les régions semi-arides, préconisent de laisser 2 m de sol nu, encroûté, générer du ruissellement qui bénéficie alors à des rangs de maïs, séparés d’1 m de part et d’autre de buttes cloisonnées où se concentre cet apport d’eau.

Processus de formation des différents types de croûtes superficielles et leurs propriétés

Le développement de techniques de plus en plus perfectionnées d’analyse des microstructures du sol au microscope optique, puis électronique à balayage, couplé à l’emploi de plus en plus généralisé de simulateurs de pluie au laboratoire et sur le terrain a permis de mieux comprendre les processus de formation, de succession et de distribution des croûtes de battance sous les pluies. Il est ainsi apparu qu’il en existait de plusieurs types, chacun ayant des propriétés de dureté et d’infiltrabilité différentes, et pour, certains d’entre, eux à différents stades successifs de développement des croûtes (Valentin 1981 ; Bresson & Boiffin, 1990). Les données d’infiltrabilité indiquées ci-après ont été obtenues par simulation de pluie. Elles sont données à titre indicatif et surtout comparatif, sachant que cette infiltrabilité peut-être très variable d’un point à un autre.

Croûtes structurales (structural crusts)

Pour les sols à texture dominante limon : le moteuse, les croûtes structurales se caractérisent par le fait que les agrégats initiaux, bien qu’emprisonnés dans la croûte, restent facilement identifiables. Cela permet de conserver une rugosité en surface du sol. Selon leurs facteurs et processus de formation, plusieurs types de croûtes structurales ont pu ainsi être définies (Bresson & Boiffin, 1990 ; Valentin & Bresson, 1992 ; Valentin, 2018), en particulier, en France, sur les sols limoneux (fraction granulométrique 2-50 µm > 40%), particulièrement « battants » :

D’éclatement (slaking en anglais), infiltrabilité : 11-23 mm/h.

Historiquement, c’est le premier processus de formation de croûtes mis en évidence (Yoder, 1936 ; Hénin, 1938). Il résulte de l’humectation rapide d’un sol sec, du fait de la compression de l’air dans la porosité contenue dans les agrégats (micro-porosité). Elle peut donc se former même sous des pluies de relativement faibles intensités, ou résulter d’une irrigation par goutte-à-goutte ou par gravité (sans aspersion). Bien qu’elle soit assimilée à une croûte de battance, c’est la seule croûte structurale qui ne résulte pas réellement de la « battance » des pluies.

De coalescence (coalescing), infiltrabilité : 3-7 mm/h.

Elles se forment sous un tassement progressif d’agrégats déjà humides sous l’effet de pluies sur des sols où la fraction granulométrique 20-200 µm est supérieure à 30 %. Elles peuvent atteindre 1 cm d’épaisseur.

De remplissage (infilling), infiltrabilité : 4-6 mm/h.

La porosité entre les agrégats (macro-porosité), est peu à peu comblée par les limons fins détachés par une pluie survenant également sur un sol déjà humide, dont la fraction granulométrique 20-200 µm est inférieure à 30%.

Les travaux menés en dehors des grandes plaines limoneuses des États-Unis et d’Europe ont montré que des croûtes pouvaient également se former sous d’autres climats et sur quasiment tous les types de sols.

Dans les milieux tropicaux humides, les croûtes structurales sont de type :

Figure 2 : Croûte d’agglomération dans une plantation de teck en Thaïlande. Photo C. Valentin.

D’agglomération (packing ; Janeau et al., 2003), infiltrabilité : 24-44 mm/h.

Leur formation exige des pluies intenses pour provoquer le tassement en surface des micro-agrégats pourtant très résistants à la désagrégation (Figure 2) du fait de leur forte teneur en fer et en matière organique (>1% ; « pseudo-sables »). L’infiltrabilité de ces croûtes développées sur des sols argileux (Latosols, Oxysols) est nettement supérieure à celle des croûtes de battance sur limons en climat tempéré, mais du fait de la fréquence des pluies de fortes intensités, elles n’en génèrent pas moins un fort ruissellement (Janeau et al., 2003 ; Ribolzi et al., 2011 ; Ducharne et al., 2020).

Sur les sols sableux, le plus souvent pauvres en matière organique, particulièrement dans les régions arides et semi-arides, se forment très souvent des croûtes structurales :

Figure 3 : Croûte structurale de tamisage sur un champ au Niger. Photo C. Valentin.

De tamisage (sieving ; Valentin, 1981, 1991), infiltrabilité : 5-15 mm/h.

L’impact des gouttes de pluies provoque l’éjection des particules de la surface du sol (effet « splash », aussi appelé rejaillissement ou rebond), ce qui favorise leur tri granulométrique, avec un tassement des particules les plus fines à la base de la croûte, qui emprisonnent souvent des bulles d’air, les sables fins au-dessus, et les sables grossiers en surface (Figure 3). Ainsi, même sur des sols contenant plus de 90% de sable, un fort ruissellement peut apparaître dès que les pluies excèdent une dizaine de mm/h (Casenave & Valentin, 1989, 1992).

Figure 4 : Surface dominée par les croûtes gravillonnaires (à noter les bulles d’air emprisonnées pointées par le stylo), et quelques croûtes d’érosion colonisées par des cyanophycées. Photo C. Valentin.

Croûtes grossières (gravel crusts ; Valentin, 1994), infiltrabilité : 0,5-1,5 mm/h

Il s’agit de croûtes structurales contenant des éléments grossiers qui, à l’inverse d’éléments grossiers libres, ne peuvent pas être facilement détachés de la surface du sol (Figure 4). Dans les régions arides, elles peuvent couvrir de très grandes surfaces (« pavage désertique ») et sont quasi-imperméables. Comme les croûtes structurales de tamisage, elles contiennent des bulles d’air qui mettent en évidence une perméabilité très faible. Elles peuvent être à l’origine de crues éclairs. Ainsi, même par beau temps en régions semi-aride, un lit à sec de rivière peut soudainement voir arriver un flot important parce qu’une pluie sera tombée plusieurs dizaines de kilomètres en amont sur des croûtes grossières. Le ruissellement sur des surface très importantes, même pour des pluies faibles, favorise à l’aval l’alimentation de nappes qui permettent la présence d’agglomérations humaines même en plein désert (Agadez à l’aval de l’Aïr ; Tamanrasset à l’aval du Hoggar).

Figure 5 : Croûte d’érosion dans une jachère au Niger. Photo C. Valentin.

Croûtes d’érosion (erosion crust), infiltrabilité : 0,5-6 mm/h

Les croûtes d’érosion se caractérisent par une surface lisse et dure. Elles résultent de l’évolution des croûtes structurales sous l’effet répété des pluies et des épisodes de ruissellement qui compactent et aplanissent la surface. Dans le cas des croûtes structurales de tamisage, le ruissellement et le vent érodent peu à peu les micro-horizons superficiels, laissant apparaître en surface le micro-horizon d’éléments fins qui, quoique très peu épais, est très dur et empêche toute levée de semences. Ces grandes taches stériles qui apparaissent dans les champs sableux des régions semi-arides (Figures 5 et 8), sont bien identifiées par les paysans par des noms vernaculaires. Les sables érodés s’accumulent sous la forme de micro-buttes.

Croûtes de dépôt (depositional crusts), infiltrabilité : 1-3 mm/h

La formation, puis l’extension et l’épaississement des croûtes structurales précédentes préparent l’apparition des croûtes de dépôt en réduisant l’infiltrabilité. Après un travail du sol, l’apparition des croûtes sédimentaires correspond au premier épisode pluvieux au cours duquel l’intensité de la pluie devient supérieure à l’infiltrabilité de la croûte, ce que les hydrologues appellent un écoulement hortonien. Bien qu’elles puissent être toutes définies comme des croûtes sédimentaires, caractérisées par une succession de micro-horizons de texture différente, deux types peuvent être définis selon leurs processus de formation.

De ruissellement (runoff)

Elles résultent de dépôts de sédiments dans les voies de ruissellement, et donc dans une eau turbulente, avec une alternance, souvent en « mille-feuilles » de micro-horizons sableux et limoneux ou argileux.

Figure 6 : croûte de sédimentation dans un champ au Niger. Le ruissellement a été favorisé par les croûtes structurales de tamisage et d’érosion à la périphérie de cette petite dépression. Photo C. Valentin.

De sédimentation (sedimentation)

Elles sont constituées des sédiments qui se déposent dans un liquide non turbulent, typiquement des flaques ou des mares (Figure 6). Conformément à la loi de Stokes, ce sont les particules les plus grossières qui se déposent en premier, et les plus fines en dernier. Cette distribution granulométrique est donc l’inverse de cette observée dans les croûtes structurales de tamisage. Ces argiles superficielles, souvent gonflantes, sont sujettes aux processus de gonflement–retrait. A l’état sec, elles présentent souvent des fentes, voire des squames plus ou moins rebroussées.

Il est assez fréquent d’observer une succession dans le temps et dans l’espace, depuis les croûtes structurales de tamisage, suivies de croûte d’érosion (voir infra) et de croûtes gravillonnaires, et enfin de croûte de sédimentation, soit le long des versants (d’Herbès & Valentin, 1997), soit dans les zones nues des brousses tigrées (Valentin et al., 1999).

Croûtes biologiques (biocrusts)

Bien que ces croûtes ne soient pas des croûtes de battance, nous les mentionnons ici, parce que dans la plupart des cas, elles se forment sur des croûtes physiques, telles qu’elles viennent d’être présentées précédemment (Malam Issa et al., 2011). La majorité des recherches menées sur les croûtes superficielles au cours des dernières décennies a principalement porté sur ces croûtes biologiques (Belnap et al., 2001), sans que leur substrat physique ne soit toutefois explicitement mentionné. Pourtant, c’est la faible infiltrabilité de ce substrat qui favorise le maintien de l’humidité en surface, condition essentielle au développement d’organismes comme les cyanophycées.

Croûtes salines (saline crusts)

Ces croûtes se forment sous l’action de l’évaporation de solutions salines du sol et n’ont pas donc à apparaître dans un article sur la « battance ».

Principaux facteurs de formation des croûtes et principes de protection du sol

Caractéristiques du sol

Texture et matière organique

La formation de croûtes de battance résulte le plus souvent de l’interaction de plusieurs facteurs, et non de la texture seule (Monnier & Stengel, 1982). Dans les régions tempérées, les sols limoneux (contenant plus de 40 % de limon) sont particulièrement sensibles, surtout lorsque leur teneur en matière organique, ou la nature de celle-ci, ne confère pas une stabilité structurale suffisante (Hénin et al., 1958 ; Emerson, 1959 ; Monnier, 1965 ; Bresson & Boiffin, 1990). Selon Hénin, la stabilité structurale d’un sol se définit comme « l’aptitude des agrégats du sol à résister à l’action dégradante des pluies ». La matière organique, hydrophobe, ralentit notamment l’humectation et réduit, dès lors, les risques d’éclatement.

L’arrêt des apports organiques liés à l’association agriculture-élevage dans les régions de grandes cultures a favorisé la formation de croûtes de battance et l’augmentation du ruissellement, même dans des paysages à faible pente comme le bassin parisien ou la Picardie (Darboux & Algayer, 2013).

Figure 7 : Classes texturales et leur sensibilité à la battance (d’après Monnier & Stengel, 1982 ; article Granulométrie et diagrammes de texture.

Alors que les sols sableux et argileux sont considérés, en France, comme non ou peu sensibles à la battance (Kheyrabi & Monnier, 1968 ; Monnier & Stengel, 1982 ; Figure 7), il n’en est pas de même plus au sud. Dans les pays arides et semi-arides, avec des taux de matière organique souvent inférieurs à 1%, les sols sableux contenant au moins 5% d’éléments fins (argile et limons) développent souvent des croûtes structurales de tamisage, produisant ainsi du ruissellement même sur des dunes fixées (Casenave & Valentin, 1989). Dans les milieux tropicaux humides, la matière organique renforce la stabilité des agrégats des sols argileux, mais elle ne suffit pas à empêcher le processus de compaction superficielle sous l’effet des pluies intenses, et la formation de croûtes structurales d’agglomération (Janeau et al., 2003).

De nombreuses méthodes permettent d’enrichir le sol en matière organique et de réduire ainsi les risques de battance : l’apport régulier de résidus de culture (Chenu et al., 2011), de fumure organique (De Rouw, 1998), ou de compost (Annabi, 2005) ; une production supplémentaire de biomasse (plantes de couverture, cultures intermédiaires (Papy, 1988), les rotations culturales diversifiées (Janzen, 1987). Ces pratiques stimulent l’activité microbienne et tendent à renforcer la stabilité structurale (Godefroy & Jacquin, 1975).

Minéralogie

Les sols riches en argiles gonflantes (smectites, comme la montmorillonite) sont plus vulnérables à la battance que ceux dominés par des argiles moins gonflantes (kaolinites, illites ; Stern et al., 1991). Une fois formées, les croûtes sur ces sols sont plus dures (Lemos & Lutz, 1957). Sur les sols riches en éléments grossiers, la présence d’argiles gonflantes favorise la formation des croûtes gravillonnaires (Valentin, 1994).

Les oxydes de fer et d’aluminium, abondants dans les sols tropicaux, contribuent, en revanche, à la résistance à la battance (Deshpande et al. 1964).

Cations

Un pourcentage élevé de sodium échangeable (> 10% ; Tableau 1) favorise la dispersion de l’argile, l’obstruction des pores et la formation de croûtes superficielles, souvent très dures (Alperovitch & Dan, 1973) lors de l’impacts de gouttes de pluie (McIntyre, 1958b). A l’inverse, les cations divalents Ca²⁺ et Mg²⁺ renforcent la stabilité de la structure (Emerson, 1959), mais la proportion de Mg ne doit pas être trop élevée (Tableau 1). L’aluminium échangeable tend également à réduire la stabilité structurale (Boyer, 1976). Lors d’apports d’amendements calciques, l’amélioration de la stabilité structurale des sols ne s’observe que lorsque le pH excède 7,5 (Bussières, 1978).

Tableau 1 -Stabilité structurale selon les teneurs en cations échangeables

Paramètre	Seuil critique / Classe de sensibilité	Sources
Na échangeable	< 2% de la CEC : faible sensibilité ; 2 – 10% : sensibilité modérée ; >10% : très sensible à la battance.	Emerson, 1967 ; Alperovitch & Dan, 1973 ; Kazman et al., 1983.
Ca échangeable	Teneur optimale : 70 – 80% de la CEC ; < 60% : risque accru de battance.	Brooks et al., 1956 ; Emerson, 1959.
Mg échangeable	Teneur optimale : 5 – 15% de la CEC ; > 20% : risques de battance ; Mg/(Ca+Mg) > 0,20 : risques de battance.	Brooks et al., 1956 ; Emerson, 1959 ; Schulte & Kelling, 1985.
Al échangeable	Présence d’Al³⁺ (>5% de la CEC) : dégradation structurale, favorise la battance.	Boyer, 1976.

Composition ionique de la solution du sol

Une forte proportion de calcium (Ca²⁺) dans la solution du sol favorise la floculation des argiles et la formation d’agglomérats stables. À l’inverse, un excès de sodium (Na⁺), en dispersant les particules argileuses, affaiblit la cohésion du sol et accentue sa vulnérabilité à l’encroûtement (Hénin et al., 1958 ; Emerson, 1959). Par ailleurs, une concentration élevée en chlorures (Cl^-) peut aggraver ces effets, notamment dans les sols salins ou sodiques, en favorisant la dispersion des argiles et en réduisant la stabilité structurale (Shainberg & Letey, 1984 ; Sumner, 1993). Dans les sols de polders, souvent limoneux, la gestion de la battance repose sur des apports de gypse pour corriger les sols sodiques (Oster & Frenkel, 1980). L’amendement gypseux (CaSO4·2H2O) apporte du calcium (Ca²⁺) qui remplace le sodium (Na⁺), ce dernier étant ensuite éliminé par lixiviation.

Conditions climatiques

Pluie

La destruction des agrégats peut résulter de leur éclatement, comme évoqué précédemment, notamment en cas d’humectation très rapide, comme lors d’une pluie d’orage sur un sol sec. Au fur et à mesure que l’humidité augmente, ce mécanisme cède la place à un processus plus général : la destruction des agrégats sous l’effet de l’énergie cinétique des gouttes. Comme l’ont démontré les travaux pionniers d’Ellison (1944), le premier stade de l’érosion hydrique est précisément cette désagrégation des agrégats du sol sous l’action des gouttes de pluie. Jusqu’alors, les chercheurs considéraient que c’était le ruissellement en nappe qui était responsable du détachement des particules de sol, comme c’est le cas pour l’érosion linéaire (rigoles, ravines). Les gouttes détachent les particules du sol et les projettent à des hauteurs et des distances pouvant atteindre 60 cm, voire davantage (effet « splash » en anglais, rejaillissement en français). En même temps, les gouttes compactent le sol, et les particules en retombant se réorganisent différemment selon la texture du sol, colmatent les pores et forment des croûtes superficielles (§ précédent).

Gel et dessication

Les alternances de gel et de dégel, d’humectation et de dessication favorisent la fissuration des agrégats, et ainsi la sensibilité à la battance lors des pluies suivantes (Le Bissonnais et al., 1989). En séchant, les croûtes deviennent dures, gênant la levée des semences (Holder & Brown, 1974 ; Ruiz Figueroa, 1983). Ce phénomène s’accompagne fréquemment de la formation de fentes de retrait sur les sols argileux, et de microfissures sur les sols limoneux, ce qui favorise une augmentation éphémère de l’infiltration. Des squames rebroussées apparaissent souvent sur les croûtes de décantation ; elles résultent de la contraction différentielle entre les couches argileuses de surface et les couches sableuses sous-jacentes (Valentin & Bresson, 1992).

Conditions topographiques

Micro-relief

Le microrelief joue un rôle déterminant dans la distribution des types de croûtes superficielles, notamment en influençant les processus de détachement, de maintien de l’eau temporairement retenue dans les dépressions (= détention superficielle), et de sédimentation à l’échelle locale (Valentin, 1981, Boiffin, 1984). Sur les micro-buttes se forment les croûtes structurales et d’érosion, entre les buttes des croûtes de ruissellement. Lorsque les dépressions ralentissent considérablement ou même retiennent le ruissellement, les particules peuvent se déposer sous forme de croûtes de sédimentation. Si l’augmentation de la rugosité superficielle permet de ralentir le ruissellement et de limiter l’érosion, elle ne réduit pas les risques de battance.

Pente

Pour des pentes relativement modérées, aucune influence significative de la pente n’a été mise en évidence sur la formation des croûtes structurales (Casenave & Valentin, 1989). Les surfaces peu pentues favorisent le maintien d’une humidité superficielle et le développement des cyanophycées sur les croûtes structurales ou d’érosion (Malam Issa et al., 2011). Sur les pentes fortes (> 20%), l’énergie cinétique reçue par unité de surface diminue avec le cosinus de l’angle de pente, en sorte que le pourcentage de surface encroûtée, l’affaissement de la surface due à la compaction des gouttes, le ruissellement et les pertes en terres diminuent avec l’augmentation de la pente, sur des parcelles d’un mètre carré soumises sur le terrain à des pluies simulées (Janeau et al., 2003 ; Ribolzi et al., 2011).

Figure 8 : apport de tiges de mil sur une croûte d’érosion dans un champ du Niger pour attirer des termites et favoriser sa destruction. Photo C. Valentin.

Couvert végétal

L’énergie cinétique d’une goutte est égale à :

Ec = 1/2 m v²

où m représente sa masse et v sa vitesse d’impact au sol. Ainsi, plus une goutte est grosse (masse élevée) et plus elle tombe vite (vitesse élevée), plus son énergie cinétique est grande. Celle-ci dépend ainsi de la distribution de la taille des gouttes, et de la vitesse de leur hauteur de chute. L’énergie cinétique totale d’une pluie est la somme des énergies de toutes les gouttes (de tailles et vitesses différentes). Dès lors, les risques de battance sont très réduits lorsque la hauteur de chute est nulle, grâce à la présence de mulchs (Figure 8) ou de litière, ou restent faibles grâce à des couverts herbacés assez denses et bas : gazons, adventices, pois, fève, vesce, trèfle, phacélie ou moutarde (Martin et al., 1998 ; Lacombe et al., 2018 ; Neyret et al., 2020 ; Tableau 2). Par sa litière et son sous-bois, le couvert forestier assure une protection très efficace contre la battance (Valentin & d’Herbès, 1999). Il n’en est pas de même pour les plantations d’arbres qui, le plus souvent composées d’une seule strate et d’une seule espèce, peuvent être dépourvues de sous-bois et même de litière, sous l’effet du feu (Ribolzi et al., 2017) ou d’[[herbicide]s (Neyret et al., 2020). Comme la vitesse dans l’air des plus grosses gouttes devient constante après une dizaine de mètres de chute (Gunn & Kinzer, 1949), celle-ci ne diffère pas, que les gouttes tombent de 10 000 m ou des dernières branches situées à plus de 10 m. De plus, la traversée des gouttes par le feuillage tend à augmenter leur taille (Vis, 1986). Ainsi l’énergie cinétique reçue par la surface du sol sous une plantation d’arbres s’avère supérieure à celle mesurée sans aucun couvert. Il en résulte un développement des croûtes, un ruissellement et des pertes en terre, supérieurs à celles mesurées sur un sol nu (Wiersum, 1985 ; De Luna et al., 2000 ; Lacombe et al., 2018).

Tableau 2. Exemples de diamètre de gouttes et d’énergie cinétique, mesurées au sol par un distromètre, pour trois couverts végétaux au Laos, en comparaison d’un sol nu (d’après Lacombe et al., 2018).

Type de couvert	Diamètre des plus grosses gouttes (mm) pour une pluie de 60 mm/h	Énergie cinétique au sol (joules par m² par mm de pluie) pour une pluie de 60 mm/h
Sol nu	2,1	19,9
Herbacé : herbe à balai	1,1	11,0
Arboré : teck	3,3	28,8
Arboré : hévéa	5,5	46,4

Pratiques agricoles

En plus de la gestion des résidus de culture, de la matière organique et des amendements, présentés plus haut, plusieurs autres pratiques peuvent influencer la sensibilité à la battance comme :

Le travail du sol

Le risque de battance augmente lorsque la taille des agrégats diminue (Johnson et al., 1979 ; Boiffin, 1984). Ainsi, le labour forme des mottes grossières (10 à 50 mm) qui résistent mieux à l’impact des gouttes de pluie et limitent ainsi la formation de croûtes de battance, que les préparations superficielles d’avant semis (herse, rotative, vibroculteur) qui fragmentent ces mottes en agrégats plus fins (0,5 à 5 mm), et augmentent, dès lors, fortement la sensibilité à la battance. Le semis direct et le travail réduit du sol le protègent, essentiellement parce qu’ils sont le plus souvent associés à un mulch et qu’ils favorisent l’activité des vers de terres (Pelosi et al., 2009). Cependant, l’absence de travail du sol peut, à long terme, induire une compaction superficielle (Keller et al., 2025) qui, elle-même, peut favoriser les risques de ruissellement.

L’irrigation

L’irrigation gravitaire, qui consiste à inonder ou à faire ruisseler l’eau à la surface du sol, favorise la formation de croûtes de ruissellement et de sédimentation (Al-Qinna & Abu-Awwad, 1998). L’irrigation par aspersion, en projetant l’eau sous forme de gouttelettes, peut provoquer la formation de croûtes structurales si les gouttes tombent avec une énergie cinétique élevée, notamment avec des systèmes à canon ou à grande hauteur (Valentin & Ruiz-Figueroa, 1988 ; Van der Watt & Claassens, 1990 ; Abu-Awwad, 1998). En revanche, la micro-aspersion, en réduisant la taille et la vitesse des gouttes, limite ce risque (Cao & Zhu, 1999). Enfin, l’irrigation par goutte-à-goutte, en apportant l’eau directement au pied des plantes, minimise les risques de formation de croûtes superficielles, bien que pour les sols limoneux secs des croûtes structurales d’éclatement peuvent se former localement (Lafolie et al., 1989).

La qualité des eaux d’irrigation peut également influencer les risques de formation des croûtes. Les eaux riches en sodium les augmentent, tandis que les eaux bien équilibrées en ions calcium et magnésium les réduisent. Les eaux usées non traitées, souvent riches en sodium, peuvent également favoriser le développement de croûtes sous irrigation (FAO, 2003).

La période de « jachère » au cours de laquelle la terre n’est pas cultivée pendant plusieurs années, notamment dans les systèmes d’abattis-brûlis sous les tropiques, favorise la reconstitution des teneurs du sol en matière organique et entraîne une augmentation de la stabilité structurale (Quantin & Combeau, 1962) et limite les risques de formation de croûtes superficielles (Valentin et al., 2004 ; Patin et al., 2018). Ce n’est toutefois pas le cas dans les régions semi-arides où la réinstallation de la végétation piège les poussières éoliennes, ce qui entraîne un dépôt d’éléments fins en surface. Dès la première année de jachère, cet effet est sensible et favorise l’apparition de croûtes structurale de tamisage, puis des croûtes d’érosion (Ambouta et al., 1996).

Conclusion

Terme vernaculaire depuis le XVIII^e siècle, la battance est devenue au XX^e l’objet de recherches qui ont d’abord porté sur la sensibilité des sols en conditions contrôlées (laboratoire), en se concentrant sur la composition granulométrique et les teneurs en matière organique des sols. Progressivement, les scientifiques ont élargi leurs recherches à d’autres facteurs : énergie cinétique des pluies, pente, pratiques agricoles, ainsi qu’aux aux conditions réelles de terrain. L’utilisation de simulateurs de pluie et de techniques de micromorphologie, optique puis électronique à balayage, a permis d’affiner la compréhension des processus de formation et de succession des croûtes, en distinguant notamment les différents types et en les reliant à des valeurs d’infiltrabilité. Ces dernières décennies, une attention particulière a été portée sur les croûtes biologiques qui, pour la plupart, correspondent à la colonisation par des micro-organismes (cyanophycées, algues, lichens) de croûtes de battance.

Longtemps associée aux sols limoneux cultivés des régions tempérées, la battance s’avère en réalité un phénomène bien plus général. Les travaux ont montré qu’elle affecte aussi les sols très sableux, le plus souvent très pauvres en matière organique, notamment des régions semi-arides, où le tri granulométrique des particules sous l’effet des pluies favorise aussi la formation de croûtes superficielles qui génèrent du ruissellement. Il en est de même pour des sols argileux des régions tropicales humides où les agrégats de sols, pourtant riches en matière organique et en fer, très résistants à la désagrégation, se tassent sous l’effet des pluies intenses et forment aussi des croûtes de battance.

L’étude fine des facteurs et processus de battance a permis d’expliquer des phénomènes apparemment paradoxaux, comme le ruissellement sur les sables des régions semi-arides, même lorsque ces sols sont laissés en jachère, les crues éclairs dans les régions désertiques, la réduction des risques d’encroûtement sur les fortes pentes, le fort degré d’encroûtement, de ruissellement et de pertes en terres sous les plantations d’arbres dépourvues de sous-bois.

Si la battance est perçue comme un phénomène négatif en gênant la levée des semences, en réduisant l’infiltration, et en favorisant l’érosion hydrique, elle présente également des avantages majeurs dans les zones arides et semi-arides. Le ruissellement généré par les croûtes superficielles permet, en effet, de concentrer l’eau vers les bas-fonds ou les dépressions. Ces zones bénéficient ainsi d’une ressource en eau supplémentaire, rendant possible des cultures et une végétation qui seraient impossibles sous ces conditions d’aridité. Dans les régions où les pluies sont rares et irrégulières, ce mécanisme naturel de redistribution de l’eau contribue à la résilience des agroécosystèmes et à la survie des populations locales, en permettant l’agriculture grâce à de nombreuses techniques de collecte du ruissellement.

Ces avancées de ce dernier siècle ont ainsi transformé la battance d’un simple phénomène physique en un objet d’étude pluridisciplinaire, intégrant agronomie, pédologie, hydrologie et écologie.

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