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Boutkhil MORSLI, Mohamed HABI & Mohamed MEDDI Atelier scientifique International Relations homme/environnement et transports solides : une approche spatialis.

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1 Boutkhil MORSLI, Mohamed HABI & Mohamed MEDDI Atelier scientifique International Relations homme/environnement et transports solides : une approche spatialis é e Mardi 7 & Mercredi 8 Juin 2011; Alger- Algérie Dynamique de lérosion au niveau des versants en zone méditerranéenne algérienne : facteurs explicatifs de variation du ruissellement et de lérosion sous différentes occupations du sol

2 Les questions environnementales en général et celles liées à lérosion en particulier, sont devenues aujourdhui par leurs ampleurs, leurs urgences et leurs complexités, une des préoccupations centrales de lhumanité. LAlgérie, à linstar des pays de la méditerranée, connaît actuellement de sérieux problèmes de dégradation des sols due à lérosion 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 dérosion 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 Les zones de montagne, du Nord ouest algérien sont soumises à une érosion assez sévère sous leffet conjugué des facteurs physiques et de lhomme.

4 CONSEQUENCES Sur le plan écologique - Dégradation continue des ressources naturelles (eau, sol, végétation); - Envasement des barrages (Dégradation spécifique jusquà 4000t/km2); - Inondations et une réduction des ressources hydriques; Sur le plan socio-économique - Chute de la production et des revenus; - Amplification de lexode rurale; - Augmentation des coûts dentretien des infrastructures. - Catastrophes naturelles (inondations, glissements, crues torrentielles); - Conflit dusage

5 Si la dynamique érosive est liée à la fragilité du milieu, nous remarquons que loccupation du sol et lactivité humaine restent prédominantes dans cette dynamique. Cest sur la base de ce postulat que nous avons menés cette étude. Objectif La compréhension de la dynamique de lérosion Lanalyse de linfluence de loccupation du sol et de lactivité humaine sur la variation du ruissellement et de lérosion au niveau des versants, en vue de mieux contrecarrer le phénomène érosif.

6 Utilisation de la simulation de pluie Étude morphologique et analytique des profils Matériel et Méthode Lapproche 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.

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

8 Deux transects ont fait lobjet détude : lun sur terrain marneux, lautre sur terrains gréseux. Ces transects qui représentent des toposéquences caractéristiques de la région, se situent dans les monts du Nord ouest algérien: lun dans les monts de Beni Chougrane, lautre 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 danciens 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 dune année à lautre - des zones cultivées (arboriculture et céréales), ainsi que des aménagements.

10 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, , , , , ,

11 Céréaliculture Jachère Culture en légumineuses Culture en billon Arboriculture 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 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.

12 Résultats Transect gréseux A la variation doccupation du sol, correspond également une variation pédologique. Les caractères morphologiques et analytiques différenciant les sols dune occupation à une autre sont: la couleur, la texture, la teneur en matière organique, la profondeur, la différenciation des horizons et létat 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. En forte pente et sous couvet végétal faible, les sols sont érodés par lérosion et ceci est bien démontré par la charge caillouteuse et le décapage de lhorizon superficiel qui va aller quelquefois jusqu'à la dénudation de la roche (grés). SiteOccupationPente % 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 A2 1 à 2 10 traces Agriculture intens.+ GCES3 à 10 Meuble poreux 1 à 2> 80LSA2- 15 traces Site 2 Dissaie clairsemée >25 Fermé et tassé 1 à 1,540SL215 à 30 3 S.décapé tassé Forêt dense 6 à 20 Litière4,5 (sol)>50SL-- Pas de Ruissl traces Site 3 Agriculture + Aménagements3 à 6 Meuble poreux 1,3> 80LS32 11 colluvionnement Matorral clairsemé>20Fermé Tassé 2,2 (sol dénudé) 30LS2,515 5 décapage rigoles Arboriculture (Oliviers) 10Fermé 1,560LS1,55 10 décapage griffes Céréales6Meuble 1,5>80LS3215 griffes Pi= Pas de Ruissl 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).

14 3 Pi=10 15 Pas de Ruissllement 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 lérosion et le piégeage des sédiments. Lapplication 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 lamélioration des revenus. A la variation doccupation de sol (formations arbustives, buissonnantes et des zones cultivées) correspond aussi une variation de la dynamique érosive..

15 Les variations de la charge caillouteuse s'ordonnent selon la pente et de loccupation du sol, indiquant ainsi leffet de la pente dans la dynamique érosive. Les résultats montrent aussi quà l'échelle du versant, la dynamique est sous linfluence de la pente (évacuation et accumulation).

16 Une fois le sol est dégradé et humidifié, leffet des états de surface lemporte sur celui des pentes La bonne relation obtenue (r > 0,60) entre les surfaces du sol (Sf et Sc) et la pluie dimbibition 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 loccupation du sol et aux activités humaines. Létat de surface qui diffère dune 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, lépaisseur et la différenciation des horizons. Création dune hétérogénéité des potentialités et des rendement le long de la toposéquence

18 SituationPente %MO % Epaisseur (cm) Pi S (mm) Pi TH mm) Etat de surface et manifestation dérosion Zone sommitale parcours 10 à 451 à 1,5< 30 8 à 101 à 2 Tassé; fermé; décapage; griffes; rigoles ; affleurement de la marne altérée. Versant amont pentu C + Lég.+ jachère. >301 à 1,540 à à 271 à 2 Décapage; griffes; rigoles. Bas de versant C + Lég.+ jachère. 10 à 301,5 à 250 à à 351 à 4 Griffes, traces de mouvement en masse, présence de cailloux. Replat Céréales +Lég. 3 à 102 à 2,5>7030 à 421 à 4Traces ; présence de cailloux ; Versant aval pentu parcours >301,5 à 230 à 4010 à 151 à 2 Tassé; fermé; décapage; griffes;rigoles; érosion régressive; ravine ; glissement. Résultats de lanalyse morphologique et analytique et de comportement hydrodynamique Une fois le sol est dégradé et humidifié, leffet des états de surface lemporte 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 dannées, 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 lexportation des terres vers laval. Les ruissellements provenant de ce type de transect, lors des évènements exceptionnels, déclenchent les graves manifestations de lérosion, en amont et surtout en aval: augmentation de lénergie de ruissellement et érosion régressive Lérosion 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 lérosion moyenne annuelle ne traduit pas les extrêmes: une pluie décennale de 90 mm a contribué pour plus de 50 % de lérosion annuelle.

20 Systèmes pratiqués Kram % Kr max % Erosion kg/ha/an Réduction/ Sol nu Evolution des stocks SOC Témoin (parcelle standard) 2,6 à 9,332, à à 15 % Céréales 0,4 à 32,6 à à à 13 fois -5 à 8% +2 à 4 fois Jachère pâturée 1,7 à 3,46,4 à 10,3 374 à à 10 fois-5 % C. traditionnelle Pois Chiche 1,1 à 5,94,5 à 23,5 780 à à 8 fois Jachère améliorée 1,3 à 4,75,8 à 22,3 242 à 7752 à 60 fois+15% +productivité Billonnage PB 1,3 à 2,56,8 à 12,2 160 à 8003 à 50 fois GB 0,4 à 1,22,9 à 8,8 48 à à 110 fois Effet des différents systèmes pratiqués sur le ruissellement et lérosion – Parcelle de 100m2 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 savèrent intéressants à la fois pour la réduction de lérosion et pour la production de la biomasse dans ce type de milieu. Les plus forts taux de ruissellement et dérosion sont enregistrés sur les sols nus et les plus faibles sur les situations bien couvertes.

21 Ce qui ressort aussi de cette analyse, cest lirrégularité de lérosion à léchelle annuelle, quelles que soient le système de gestion. les taux dérosion les plus élevés sont enregistrés pendant la période dautomne où les conditions optimales du ruissellement et dérosion sont réunies (pluies relativement intenses et sol nu). De meilleurs coefficients de corrélation ont été obtenus entre le ruissellement, la pluie et lérosion selon le découpage saisonnier. La réaction du sol vis à vis de lérosion est variab le à léchelle de lespace et de lannée Lérosion 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 laridité, ces seuils de tolérance doivent être revus. En plus, ces seuils ne prennent pas en considération le phénomène de sélectivité de lérosion en nappe.

22 Lérosion a fait aussi l'objet d'évaluation par la méthode du Césium-137 dans ce type de transect. Les estimations de lérosion 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 lutilisation du Césium 137 peuvent être expliquées par le fait que les parcelles expérimentales ne tiennent compte que de lérosion 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 létat embryonnaire, premières mesures, ces résultats témoignent déjà dune érosion active au niveau du transect Létude de la distribution des sols dans ces transects a montré quune partie des terres arrachées le long des transects reste piégée dans le versant (colluvionnement) et lautre est entraînées dans les talwegs.

23 Conclusion Cette étude a permis dobtenir des données quantifiées relatives au fonctionnement et au comportement des sols des versants semi aride du nord ouest algérien. A léchelle des transects étudiés, les variations pédologiques du sol le long des versants sont dues à la dynamique érosive. Ce sont surtout les effets de loccupation du sol, des caractéristiques du couvert végétal, de lactivité 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 lérosion. 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 dimbibition 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 lérosion.

24 Sur les transects marneux, la dynamique érosive trouve son explication dans le comportement particulier des sols vertiques et dans les systèmes de gestion pratiqués. Lanalyse a bien montré leffet de chaque système ainsi que les grandes possibilités de maîtrise de lérosion par des pratiques culturales simples. Certaines sont efficaces et dautres nécessitent des améliorations. Une organisation spatiale « assolement » judicieuse de ces pratiques culturales au sein des versants ou d'une même exploitation, combinée avec dautres aménagements aura encore plus dimpact. La compréhension et la gestion de lhétérogénéité 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. Lapplication de la GCES en amont du versant a bien montré lefficacité des systèmes intensifiés dans la conservation du sol et dans lamélioration des revenus.

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


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