Transcript Dynamique de l`érosion au niveau des versants en zone

Atelier scientifique International
“Relations homme/environnement et transports solides : une approche spatialisée”
Mardi 7 & Mercredi 8 Juin 2011; Alger- Algérie
Dynamique de l’érosion au niveau des versants
en zone méditerranéenne algérienne : facteurs explicatifs de variation
du ruissellement et de l’érosion sous différentes occupations du sol
Boutkhil MORSLI, Mohamed HABI & Mohamed MEDDI
Les questions environnementales en général et celles liées à l’érosion en particulier,
sont devenues aujourd’hui par leurs ampleurs, leurs urgences et leurs complexités, une des
préoccupations centrales de l’humanité.
L’Algérie, à l’instar des pays de la méditerranée, connaît actuellement de sérieux
problèmes de dégradation des sols due à l’érosion hydrique et à ses effets.
Un territoire
différencié
Un territoire
essentiellement
aride et semi-aride
Des ressources naturelles mal réparties, limitées, fortement menacées
Les zones de montagne, du Nord ouest algérien sont soumises à une érosion
assez sévère sous l’effet conjugué des facteurs physiques et de l’homme.
Facteurs d’érosion
Anthropiques
Physiques
 Augmentation galopante de population
 Déforestation (usages domestiques)
 Défrichement
Techniques culturales inadaptées
 Surpâturage…
Climatiques
 Diminution de la pluviométrie
Agressivité des pluies et des vents
Augmentation de température
sécheresse
 Nature lithologique du substrat: Tendre
 fortes pentes
Erosion et Dégradation des ressources naturelles
Déséquilibre écologique et social
CONSEQUENCES
Sur le plan écologique
- Dégradation continue des ressources naturelles (eau, sol, végétation);
- Envasement des barrages (Dégradation spécifique jusqu’à 4000t/km2);
- Inondations et une réduction des ressources hydriques;
Sur le plan socio-économique
- Chute de la production et des revenus;
- Amplification de l’exode rurale;
- Augmentation des coûts d’entretien des infrastructures.
- Catastrophes naturelles (inondations, glissements, crues torrentielles);
- Conflit d’usage
Si la dynamique érosive est liée à la fragilité du milieu, nous remarquons que
l’occupation du sol et l’activité humaine restent prédominantes dans cette
dynamique. C’est sur la base de ce postulat que nous avons menés cette étude.
Objectif
La compréhension de la dynamique de l’érosion
L’analyse de l’influence de l’occupation du sol et de l’activité humaine sur la
variation du ruissellement et de l’érosion au niveau des versants, en vue de
mieux contrecarrer le phénomène érosif.
Matériel et Méthode
L’approche est basée sur le suivi de critères morphologiques et analytiques et sur des
études de quantification et de comportement hydrodynamique, sur des transects homogènes
sur le plan lithologique et le long duquel plusieurs occupations de sol se succèdent.
Étude morphologique
et analytique des profils
Utilisation de la simulation de pluie
Quantification de l’érosion et du ruissellement sur parcelles de 100 m2.
Utilisation de la technique Césium-137 pour la quantification de l’érosion
Deux transects ont fait l’objet d’étude : l’un sur terrain marneux , l’autre sur terrains
gréseux. Ces transects qui représentent des toposéquences caractéristiques de la région, se
situent dans les monts du Nord ouest algérien: l’un dans les monts de Beni Chougrane,
l’autre dans les monts de Tlemcen.
Mostaganem
e
ra
er
dit
r
Me
Mé
né
Relizane
Oran
Mascara
Ain Temouchent
Tiaret
Saida
Tlemcen
Sidi Bel Abbès
Légende
Naama
Zone d'echantillonnage
0
25 k m
Le premier transect est occupé essentiellement de sols à caractères morphologiques
rouges reposant sur du grès. Ce sont des reliques d’anciens sols rouges fersiallitiques. La
zone est caractérisé par un climat semi aride supérieure, une lithologie composée de grés, et
de pentes moyennes à fortes. Sur cette toposéquence, se succède différentes occupations de
sol:
- formations arbustives, formations buissonnantes qui régressent d’une année à l’autre
- des zones cultivées (arboriculture et céréales), ainsi que des aménagements.
UTILISATION DE QUELQUES
ELEMENTS RADIOACTIFIS
PRINCIPALEMENT LE
CESIUM- 137
DANS LE SUIVI DE LA DYNAMIQUE DE
DEGRADATION DES SOLS
Profondeur
(cm)
Activité du Cs137 (Bq/kg)
5
4,12846741
10
4,00792619
15
3,78338429
20
2,36185349
25
1,64837353
45
0,93818069
Activité(bq/kg)
5
4
Activité(bq/kg)
3
2
Log.
(Activité(bq/kg))
1
0
0
20
40
60
Le deuxième transect est occupé essentiellement de sols argileux à caractères vertiques
reposant sur des marnes. Il s'agit dans la plus part des cas de sols jeunes.
Céréaliculture
Succession de cultures de
céréales et de légumineuses
en rotation avec des
jachères pâturées
Exemple de chaine de sols sur marne,
caractéristique des zones marneuses
Culture en billon
Jachère
Arboriculture
Culture en
légumineuses
Résultats
Transect gréseux
A la variation d’occupation du sol, correspond également une variation pédologique.
Les caractères morphologiques et analytiques différenciant les sols d’une occupation à
une autre sont: la couleur, la texture, la teneur en matière organique, la profondeur, la
différenciation des horizons et l’état de surface du sol (charge caillouteuse, affleurement de
la roche mère, litière et les croûtes).
Le suivi des différents critères met bien en évidence cette différence. En forte pente et
sous couvet végétal faible, les sols sont érodés par l’érosion et ceci est bien démontré par la
charge caillouteuse et le décapage de l’horizon superficiel qui va aller quelquefois jusqu'à
la dénudation de la roche (grés).
Site
Site 1
Occupation
Matorral
dense
Agriculture intens.+
GCES
Dissaie clairsemée
Site 2
Agriculture +
Aménagements
Matorral clairsemé
Arboriculture
(Oliviers)
Céréales
Etat de
surface
Litière
>20
3 à 10
>25
Forêt dense
Site 3
Pente
%
6 à 20
3à6
>20
10
6
Meuble
poreux
Fermé
et tassé
Litière
Meuble
poreux
Fermé
Tassé
Fermé
Meuble
M.O.
%
Cal.
%
60
Text.
%
LAS
àA
1à2
> 80
LSA
2
-
1 à 1,5
40
SL
2
15 à 30
4,5 (sol)
>50
SL
-
-
1,3
> 80
LS
3
2
2,2 (sol
dénudé)
30
LS
2,5
15
1,5
60
LS
1,5
5
1,5
>80
LS
3
2
2,5 (sol)
Prof.
(cm)
2
Charg.
Pi
Cail. % (mm)
1à2
Erosion
traces
10
traces
15
3
Pas de
Ruissl
S.décapé tassé
traces
colluvionnement
11
5
décapage
rigoles
décapage griffes
10
15
griffes
Par contre, Les sols très couverts sont plus en moins conservés et ce malgré la présence de fortes
pentes, cette stabilité trouve son explication dans la densité du couvert végétal, la richesse en
matières organique, qui rendent la structure du sol plus stable, l'eau de pluie s'y infiltre plus
facilement (Pi élevée).
Pi=10
15
3
Pas de
5
11
10
Ruissl
A la variation d’occupation de sol (formations arbustives, buissonnantes et des zones
cultivées) correspond aussi une variation de la dynamique érosive..
Les aménagements (murets de 1 à 2 m) réalisés sur les zones cultivées par les riverains
apparaissent comme une solution ingénieuse, elles permettent de cultiver des surfaces très
pentues tout en limitant au minimum les risques d'érosion. Les sols sont très profonds par le
colluvionnement et les Pi sont relativement élevées. Ces techniques, parallèles aux courbes
de niveau, ont bien montré leur efficacité dans la réduction de l’érosion et le piégeage des
sédiments.
L’application de la GCES dans certaines exploitations en amont du versant
(Intensification, cultures en étages avec arboriculture (cerisier) très valorisante et très
économique, utilisation de fumier) a bien montré son efficacité dans la conservation du sol ,
sol profond et perméable et dans l’amélioration des revenus.
Pi=10
5
Pas de
Ruissllement
3
15
11
10
Les résultats montrent aussi qu’à l'échelle du versant, la dynamique est sous
l’influence de la pente (évacuation et accumulation).
Les variations de la charge caillouteuse s'ordonnent selon la pente et de
l’occupation du sol, indiquant ainsi l’effet de la pente dans la dynamique érosive.
Une fois le sol est dégradé et humidifié, l’effet des états de surface l’emporte
sur celui des pentes
La bonne relation obtenue (r > 0,60) entre les surfaces du sol (Sf. et Sc) et la pluie
d’imbibition montre l'importance du rôle des états de surfaces dans le comportement des
sols vis-à-vis de l'érosion. Ces états sont liés aux caractéristiques du sol, à l’occupation du
sol et aux activités humaines .
L’état de surface qui diffère d’une occupation à une autre constitue un bons indicateur
de comportement hydrodynamique du sol.
exemple de chaine de sols sur marne
exemple de chaine de sols sur marne
Au niveau de ce transect, les caractères morphologiques et analytiques qui
différencient les sols du haut vers le bas sont : la teneur en matière organique,
l’épaisseur et la différenciation des horizons.
Création d’une hétérogénéité des potentialités et des rendement le
long de la toposéquence
Résultats de l’analyse morphologique et analytique et de comportement hydrodynamique
Situation
Zone sommitale
parcours
Versant amont pentu
C + Lég.+ jachère.
Bas de versant
C + Lég.+ jachère.
Replat
Céréales +Lég.
Versant aval pentu
parcours
Pente % MO %
Epaisseur
(cm)
10 à 45
1 à 1,5
< 30
>30
1 à 1,5
40 à 50
10 à 30
1,5 à 2
50 à 60
3 à 10
2 à 2,5
>30
1,5 à 2
Pi S
(mm)
Pi TH
mm)
8 à 10
1à2
20 à 27
1à2
Etat de surface et manifestation d’érosion
Tassé; fermé; décapage; griffes; rigoles ;
affleurement de la marne altérée.
Décapage; griffes; rigoles.
24 à 35
1à4
Griffes, traces de mouvement en masse,
présence de cailloux.
>70
30 à 42
1à4
Traces ; présence de cailloux ;
30 à 40
10 à 15
1à2
Tassé; fermé; décapage; griffes;rigoles;
érosion régressive; ravine ; glissement.
30
Pluie d'imbibition (mm)
25
20
15
10
5
0
Septembre
JNP (sol sec)
Décembre
JNP (sol humide)
JP (sol sec)
Mars
JP (sol humide)
Une fois le sol est dégradé et humidifié, l’effet des états de surface l’emporte sur celui des
pentes
Résultats des parcelles de 100 m2
Sur ce type de versant, sur sol vertique, les résultats, sur parcelles de 100 m2, durant une
dizaine d’années, montrent que le kram reste inférieur à 15 % : 3 à 12 sur sol nu, 0,5 à 6 sur sol
cultivé et 1 à 5 % sur sol en jachère, Par contre, le ruissellement maximum (Kr max), surtout
durant les pluies orageuses, dépasse les 30 % sur le sol nu et il atteint même les 60 % durant les
averses exceptionnelles tombant sur les terres battues .
Ce sont ces ruissellements exceptionnels qui constituent les pointes de crue qui à leur tour
contribuent à l’exportation des terres vers l’aval. Les ruissellements provenant de ce type de
transect, lors des évènements exceptionnels, déclenchent les graves manifestations de l’érosion,
en amont et surtout en aval: augmentation de l’énergie de ruissellement et érosion régressive
L’érosion annuelle (érosion en nappe et en rigole) est de 1,5 à 6,8 sur sol nu, de 0,3 à 3,8 sur
sol cultivé en céréales ou en légumineuses, de 0,3 à 2,7 sur sol en jachère pâturée et de 0,2 à 0,7
t/ha/an en jachère améliorée. Toutefois l’érosion moyenne annuelle ne traduit pas les extrêmes:
une pluie décennale de 90 mm a contribué pour plus de 50 % de l’érosion annuelle.
Les systèmes de gestion traditionnels analysés qui occupent ce transect
montrent que l'utilisation continue des sols ne présente pas de grand risque comme celui
des sols nus et/ou abandonnés et des jachères prolongées et pâturées. Le type de travail du
sol, la culture en billons, la jachère améliorée et les parcours mis en défens s’avèrent
intéressants à la fois pour la réduction de l’érosion et pour la production de la biomasse
dans ce type de milieu. Les plus forts taux de ruissellement et d’érosion sont enregistrés sur
les sols nus et les plus faibles sur les situations bien couvertes.
Effet des différents systèmes pratiqués sur le ruissellement et l’érosion – Parcelle de 100m2
Kram %
Kr max
%
2,6 à 9,3
32,6
0,4 à 3
2,6 à 22
Jachère pâturée
1,7 à 3,4
6,4 à 10,3
C. traditionnelle Pois Chiche
1,1 à 5,9
4,5 à 23,5
Jachère améliorée
1,3 à 4,7
5,8 à 22,3
PB
1,3 à 2,5
GB
0,4 à 1,2
Systèmes pratiqués
Témoin (parcelle standard)
Céréales
Billonnage
Erosion
kg/ha/an
Réduction/ Evolution des stocks
Sol nu
SOC
6,8 à 12,2
1500 à 6800
320 à 1300
374 à 2700
780 à 3800
242 à 775
160 à 800
2 à 13 fois
2 à 10 fois
2 à 8 fois
2 à 60 fois
3 à 50 fois
2,9 à 8,8
48 à 160
40 à 110 fois
-10 à 15 %
-5 à 8%
+2 à 4 fois
-5 %
+15% +productivité
Ce qui ressort aussi de cette analyse, c’est l’irrégularité de l’érosion à l’échelle
annuelle, quelles que soient le système de gestion. les taux d’érosion les plus élevés sont
enregistrés pendant la période d’automne où les conditions optimales du ruissellement et
d’érosion sont réunies (pluies relativement intenses et sol nu). De meilleurs coefficients de
corrélation ont été obtenus entre le ruissellement, la pluie et l’érosion selon le découpage
saisonnier. La réaction du sol vis à vis de l’érosion est variable à l’échelle de l’espace et de
l’année
L’érosion en nappe, comparée au seuil de tolérance, reste modérée. Mais dans une zone
comme la notre où les sols sont souvent superficiels et où la pédogenèse est défavorisée par
l’aridité, ces seuils de tolérance doivent être revus. En plus, ces seuils ne prennent pas en
considération le phénomène de sélectivité de l’érosion en nappe.
L’érosion a fait aussi l'objet d'évaluation par la méthode du Césium-137 dans ce type de
transect .
Les estimations de l’érosion par le Césium 137 donnent des valeurs qui varient suivant le
modèle utilisé : 30 t/ha/an selon le modèle de Walling , 50 t/ha/an (modèle gravimétrique) .
Les différences entre les résultats obtenus par les parcelles et l’utilisation du Césium 137
peuvent être expliquées par le fait que les parcelles expérimentales ne tiennent compte que
de l’érosion en nappe et en rigole, alors que la méthode de césium 137 donne un bilan global
de pertes en terre dans le bassin versant.
Même si ces études sont encore à l’état embryonnaire, premières mesures, ces résultats
témoignent déjà d’une érosion active au niveau du transect
L’étude de la distribution des sols dans ces transects a montré qu’une partie des terres
arrachées le long des transects reste piégée dans le versant (colluvionnement) et l’autre est
entraînées dans les talwegs.
Conclusion
Cette étude a permis d’obtenir des données quantifiées relatives au fonctionnement et
au comportement des sols des versants semi aride du nord ouest algérien. A l’échelle des
transects étudiés, les variations pédologiques du sol le long des versants sont dues à la
dynamique érosive. Ce sont surtout les effets de l’occupation du sol, des caractéristiques du
couvert végétal, de l’activité humaine et des aménagements qui conditionnent cette
dynamique. Le suivi des différents paramètres a mis évidence cette différence de
dynamique.
le transect sur substrat de grés présente différents faciès de sol nettement distincts. En
forte pente et sous couvert végétal faible, les sols sont sensibles et érodés par l’érosion. Par
contre, les sols très couverts sont plus en moins conservés, malgré la présence de fortes
pentes. Cette stabilité trouve son explication dans la densité du couvert végétal et la richesse
en matières organiques, les pluies d’imbibition sont relativement plus élevées. Ce qui
montre le rôle prépondérant de la couverture dense et des états de surface.
Les aménagements antiérosive traditionnels ont bien montré leur efficacité dans le
piégeage des sédiments et la réduction de l’érosion .
L’application de la GCES en amont du versant a bien montré l’efficacité des systèmes
intensifiés dans la conservation du sol et dans l’amélioration des revenus.
Sur les transects marneux, la dynamique érosive trouve son explication dans le
comportement particulier des sols vertiques et dans les systèmes de gestion pratiqués.
L’analyse a bien montré l’effet de chaque système ainsi que les grandes possibilités de
maîtrise de l’érosion par des pratiques culturales simples. Certaines sont efficaces et
d’autres nécessitent des améliorations.
Une organisation spatiale « assolement » judicieuse de ces pratiques culturales au sein
des versants ou d'une même exploitation, combinée avec d’autres aménagements aura
encore plus d’impact.
La compréhension et la gestion de l’hétérogénéité des potentialités crée par la
dynamique érosive dans ce type de transect aura des effet très positif tant pour des
questions de durabilité que pour des objectifs environnementaux.
Merci de votre attention