Dynamique de l’érosion au niveau des versants

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1 Dynamique de l’érosion au niveau des versants
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

2 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 essentiellement aride et semi-aride  Un territoire différencié  Des ressources naturelles mal réparties, limitées, fortement menacées

3 Climatiques Facteurs d’érosion Anthropiques Physiques
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. Climatiques Facteurs d’érosion  Augmentation galopante de population  Déforestation (usages domestiques)  Défrichement Techniques culturales inadaptées  Surpâturage…  Diminution de la pluviométrie Agressivité des pluies et des vents Augmentation de température sécheresse Anthropiques Physiques Erosion et Dégradation des ressources naturelles Déséquilibre écologique et social  Nature lithologique du substrat: Tendre  fortes pentes Problématique

4 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

5 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.

6 et analytique des profils
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 Méthodes utilisées

7 Quantification de l’érosion et du ruissellement sur parcelles de 100 m2.
Utilisation de la technique Césium-137 pour la quantification de l’érosion Utilisation de la technique Césium-137 pour la quantification de l’érosion

8 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.

9 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.

10 Activité du Cs-137 (Bq/kg)
UTILISATION DE QUELQUES ELEMENTS RADIOACTIFIS PRINCIPALEMENT LE CESIUM- 137 DANS LE SUIVI DE LA DYNAMIQUE DE DEGRADATION DES SOLS Profondeur (cm) Activité du Cs-137 (Bq/kg) 5 4, 10 4, 15 3, 20 2, 25 1, 45 0,

11 Succession de cultures de céréales et de légumineuses
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. Succession de cultures de céréales et de légumineuses en rotation avec des jachères pâturées Céréaliculture Exemple de chaine de sols sur marne, caractéristique des zones marneuses Culture en billon Culture en billon Culture en légumineuses Jachère Arboriculture Jachère Culture en légumineuses Arboriculture

12 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).

13 Le suivi des différents critères met bien en évidence cette différence
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 Occupation Pente % Etat de surface M.O. % Prof. (cm) Text. Cal. % Charg. Cail. % Pi  (mm) Erosion Site 1 Matorral dense >20 Litière 2,5 (sol) 60 LAS à A 2 1 à 2 10 traces Agriculture intens.+ GCES 3 à 10 Meuble poreux > 80 LSA - 15 Site 2 Dissaie clairsemée >25 Fermé et tassé 1 à 1,5 40 SL 15 à 30 3 S.décapé tassé Forêt dense 6 à 20 4,5 (sol) >50 Pas de Ruissl Site 3 Agriculture + Aménagements 3 à 6 Meuble poreux 1,3 LS 11 colluvionnement Matorral clairsemé Tassé 2,2 (sol dénudé) 30 2,5 5 décapage rigoles Arboriculture (Oliviers) 1,5 décapage griffes Céréales 6 >80 griffes hhhhh 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 Ruissl 5 11 10

14 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. 3 Pi=10 5 11 15 10 Pas de Ruissllement

15 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.

16 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. .

17 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

18 Résultats de l’analyse morphologique et analytique et de comportement hydrodynamique
Situation Pente % MO % Epaisseur (cm) Pi S (mm) Pi TH mm) Etat de surface et manifestation d’érosion Zone sommitale parcours 10 à 45 1 à 1,5 < 30 8 à 10 1 à 2 Tassé; fermé; décapage; griffes; rigoles ; affleurement de la marne altérée. Versant amont pentu C + Lég.+ jachère. >30 40 à 50 20 à 27 Décapage; griffes; rigoles. Bas de versant 10 à 30 1,5 à 2 50 à 60 24 à 35 1 à 4 Griffes, traces de mouvement en masse, présence de cailloux. Replat Céréales +Lég. 3 à 10 2 à 2,5 >70 30 à 42 Traces ; présence de cailloux ; Versant aval pentu parcours 30 à 40 10 à 15 Tassé; fermé; décapage; griffes;rigoles; érosion régressive; ravine ; glissement. Une fois le sol est dégradé et humidifié, l’effet des états de surface l’emporte sur celui des pentes

19 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.

20 Evolution des stocks SOC
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 Systèmes pratiqués Kram % Kr max % Erosion kg/ha/an Réduction/ Sol nu Evolution des stocks SOC Témoin (parcelle standard) 2,6 à 9,3 32,6 1500 à 6800 -10 à 15 % Céréales 0,4 à 3 2,6 à 22 320 à 1300 2 à 13 fois -5 à 8% à 4 fois Jachère pâturée 1,7 à 3,4 6,4 à 10,3 374 à 2700 2 à 10 fois -5 % C. traditionnelle Pois Chiche 1,1 à 5,9 4,5 à 23,5 780 à 3800 2 à 8 fois Jachère améliorée 1,3 à 4,7 5,8 à 22,3 242 à 775 2 à 60 fois +15% +productivité Billonnage PB 1,3 à 2,5 6,8 à 12,2 160 à 800 3 à 50 fois GB 0,4 à 1,2 2,9 à 8,8 48 à 160 40 à 110 fois

21 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.

22 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.

23 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 .

24 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.

25 M e r c i d e v o t r e a t t e n t i o n