Table de matières
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La dégradation des sols se définit comme étant un processus qui réduit le potentiel de production des sols ou la qualité des ressources naturelles. (Yjjou et al. 2014)
Elle est liée au contexte socio-économique de l’utilisation des ressources naturelles au-delà de leur capacité de restauration, aggravée souvent par les fluctuations climatiques (World Bank, 2003).
Selon la cause dont elles découlent, les dégradations des sols peuvent avoir diverses formes. Ces dégradations peuvent ainsi être d’origine anthropique et/ou climatique causant érosion, épuisement du sol, salinisation, coulée boueuse, compactage, perte en matière organique…
Lorsque le sol est dégradé, sa capacité à remplir ses fonctions diminue, ce qui engendre non seulement une réduction de sa viabilité propre, mais aussi une augmentation de l'occurrence des évènements naturels extrêmes qu’il régule (désertification, érosion, inondation, mouvement de terrain) (Aubert, 2012).
Il faut considérer trois types de dégradations des sols cultivés : les dégradations physiques, les dégradations chimiques et les dégradations biologiques.
La dislocation structurale est liée à la diminution du taux de la matière organique du sol qui peut provoquer un effondrement des agrégats argilo-humiques (Chaplot & Le Bissonnais, 1999).
La dislocation concerne plus fréquemment les sols cultivés où se pratiquent les labours réguliers entrainant la minéralisation rapide de la matière organique, sans compensations ultérieure suffisantes (Boughalem, 2013).
Elle peut aussi résulter de la présence dans le sol de certaines des éléments dispersants comme le Sodium.
Une des conséquences de la dislocation structurale est le compactage qui se traduit selon Valentin (198)1, par une réduction de la porosité et qui rend l’enracinement difficile.
Le compactage peut être aussi une conséquence du passage répété des engins agricoles, lesquels ont tendance à tasser le sol sous l’horizon superficiel travaillé.
Pour lutter contre la dégradation des sols, leur enrichissement en matières organique et des bonnes pratiques culturales représentent des options intéressantes pour améliorer la productivité du sol.
Selon Girard et al. (2005), l’érosion peut être définie comme un phénomène de déplacement des matériaux à la surface du sol sous l’action de l’eau, du vent, de l’homme ou simplement de la gravité. Lorsque ce déplacement, souvent précédé par un détachement, possède l’eau de pluie comme principale facteur, l’érosion est dit hydrique. Selon Roose, (2003) l’érosion hydrique est une des causes de la dégradation des sols dans le monde et constitue la forme d’érosion la plus fréquente sous les tropiques. Il en est de même en région de Grands Lacs africains (Rishirumuhirwa, 1992).
L'érosion des sols se développe lorsque les eaux de pluie, ne pouvant plus s'infiltrer dans le sol, ruissellent sur la parcelle en emportant les particules de terre. Ce refus du sol d'absorber les eaux en excédent apparaît soit lorsque l'intensité des pluies est supérieure à l'infiltrabilité de la surface du sol (ruissellement « Hortonien »), soit lorsque la pluie arrive sur une surface partiellement ou totalement saturée par une nappe(Le Bissonnais et al, 2002).
La formation des rigoles ou de ravines est un signe révélateur de l’érosion hydrique. Elles sont liées à la concentration du ruissellement qui permet à l’écoulement d’acquérir une capacité érosive qui entraîne les fragments de sol. On parle d’érosion concentrée. En effet, selon Roose (1985), lorsque le ruissellement se rassemble en filets, les forces de frottement avec la surface du sol diminuent; le ruissellement acquiert alors une énergie abrasive propre et creuse des rigoles de plus en plus profondes. Si l'on n'y prend pas garde, les rigoles évoluent en ravines que les instruments aratoires ne peuvent plus effacer.
Cependant, quand le ruissellement n’est pas suffisamment concentré pour générer des rigoles, il se produit quand même un transfert et une exportation des terres sous l’impact des gouttes de pluie. Comme elle est répartie sur l’ensemble de la surface, on parle d’érosion diffuse, ou en nappe ou encore «sheet erosion » (Ben-Slimane, 2013).
Cette dernière forme est moins visible et semble générer moins de pertes en terre mais du fait qu’elle décape la couche superficielle, elle est susceptible d’exporter de fortes quantités de nutriments et de produits phytosanitaires présents à la surface du sol et donc de polluer les ressources en eau (Leguédois, 2003).
L'érosion est un phénomène discontinu dans le temps et dans l'espace et peut donc se présenter sous différentes échelles. Ainsi on distingue:
Par ailleurs l'humectation excessive de couvertures pédologiques sur des versants en équilibre instable et la lubrification d'un plan de glissement lors de séquences d'averses de fréquence rare, peuvent provoquer deux types de mouvements de masse :
Au lieu de favoriser l'infiltration, il faut favoriser l’évapotranspiration ainsi que le drainage profond et superficiel (c'est-à-dire le ruissellement) pour limiter les risques d'érosion en masse.
L’érosion hydrique des sols résulte selon Ben-slimane (2013), de la conjugaison de trois mécanismes : le détachement des particules de sol, leur transport et leur sédimentation.
En effet, l’impact des gouttes de pluies sur la surface de sol provoque le détachement des particules de sol par la désagrégation mécanique due à l’énergie dissipée lors de l’impact des gouttes de pluie « effet splash ».
La stabilité structurale est une propriété qui rend compte de la sensibilité d’un sol à la désagrégation par l’eau, estimée par les tests de stabilité structurale des sols.
De très nombreux facteurs intrinsèques comme la texture, la teneur en matière organique ou en cations échangeables agissent sur la stabilité structurale d’un sol (Amézketa, 1999).
La stabilité structurale est donc potentiellement un indicateur pertinent de la sensibilité des sols à l’érosion appelée érodibilité (Lawani, 2012).
Le ruissellement est l’agent principal du transport des fragments de sol mis en mouvement sur une surface. Dans la lame d’eau peu épaisse qui s’écoule à la surface lors d’un événement érosif, les fragments de sol sont transportés par suspension, saltation et traction (Moss et al.
1980).
Quand la charge en sédiments est inférieure à la capacité de transport de l’écoulement, les particules de sol peuvent être ainsi transportées. Quand la charge est supérieure à la capacité de transport, les sédiments en excès se déposent (Le Bissonnais et al. 2000).
Ce déplacement des particules de sol est favorisé par plusieurs autres facteurs moins importants, tels que la gravité, le labour et le vent.
Cette troisième phase du processus d’érosion hydrique apparaît donc par exemple lors du ralentissement du ruissellement. Les particules les plus grossières sont les premières à sédimenter, les plus fines étant transportées plus loin. On parle de tri granulométrique.
Deux principaux types de facteurs de l’érosion sont évoqués dans la littérature : les facteurs naturels regroupés sous quatre grandes familles ; à savoir : le climat, la topographie, la lithologie et le couvert végétal; et les facteurs anthropiques relatifs aux activités humaines. On admet que l’'érosion hydrique dans les régions des montagnes et hauts plateaux de la région des grands lacs est essentiellement sous l'effet du facteur topographie (degré et longueur de pente) en raison de leur relief très accidenté (Rishirumuhirwa, 1992).
1.3.4.1. Le climat
La fréquence et l'intensité des précipitations sont les deux caractéristiques importantes du facteur climatique de l'érosion hydrique des sols. Ces caractéristiques sont à l’origine de la formation du ruissellement quand la quantité des pluies dépasse la capacité d’absorption de l’eau par le sol (Ben-Slimane, 2013). Le potentiel érosif de la pluie est désigné par le terme général d’érosivité (Bergsma et al, 1996). Ce paramètre est lié à l’intensité des averses et aux caractéristiques des gouttes de pluie (taille, vitesse, forme, angle d’impact) qui déterminent leur énergie cinétique. La violence du vent intervient dans l’augmentation de l’énergie cinétique des gouttes de pluie.
1.3.4.2. La topographie
La topographie fait avant tout référence à la pente des terres: la pente accélère l'érosion car elle augmente la vitesse d'écoulement de l'eau. La pente intervient dans les phénomènes d'érosion en fonction de sa forme, de son inclinaison et de sa longueur (Roose, 1994).
On a démontré expérimentalement que les transports solides sont plus importants sur des pentes convexes que sur des pentes concaves (colluvionnement) (Roose, 1985).
L’inclinaison de la pente est sûrement l’aspect topographique le plus important. Plus la pente est "forte" plus le ruissellement et l’érosion sont importants, par augmentation de la vitesse d’écoulement. La vitesse dépend non seulement de l’inclinaison de la pente mais aussi de la rugosité du sol (Manning (1889) cité par Ben-Slimane, 2013).
Par ailleurs, plusieurs études ont montré que l’énergie cinétique du ruissellement et le pouvoir érosif croissent avec la longueur de la pente. En effet, des mesures réalisées sous pluies naturelles et simulées à l’échelle du mètre carré montrent que l’érosion diffuse augmente significativement lorsque la pente passe de 2 à 8% (Chaplot & Le Bissonnais, 1999).
Théoriquement, le refus à l'infiltration s'accumule tout au long du versant : la vitesse du ruissellement s'accroît ainsi que son énergie. Voilà la justification des méthodes de terrassement de diversion qui évacuent lentement le ruissellement à plusieurs niveaux du versant vers des exutoires aménagés pour éviter qu'à l'érosion en nappe (énergie des gouttes sur la surface cultivée) s'ajoute une érosion en ravine (énergie du ruissellement cumulée).
1.3.4.3. La lithologie
L’érodibilité du sol désigne sa susceptibilité face aux processus d’érosion. Elle est fonction des propriétés physico-chimiques du sol (texture, profondeur, porosité, teneur en matière organique…) et de la cohésion qui existe entre ces particules. Une faible cohésion va entraîner une forte érodibilité (Poesen et al. 1990).
Il y a moins d'érosion dans les sols sablonneux parce que l'eau est absorbée facilement en raison de sa perméabilité élevée, par contre en cas de ruissellement, ils peuvent être très érodibles. Une forte teneur en matière organique dans le sol améliore la structure granulaire et la capacité de rétention d'eau. Plus la matière organique diminue, plus l’érodibilité du sol augmente.
1.3.4.4. Le couvert végétal
Il s'agit du facteur primordial de protection du sol contre l'érosion en ce sens que c'est le manque de végétation qui crée la condition permettant l'érosion. En effet, la présence de la couverture végétale, sa nature et son étendue, jouent un rôle important dans l'interception et le retard de la chute des gouttes des pluies sur la surface du sol permettant ainsi la dissipation de son énergie cinétique, ce qui diminue dans une large mesure l'effet "Splash" (Ben-Slimane, 2013).
Elle favorise également l’infiltration de l’eau et le maintien du sol grâce à son système radiculaire, et son développement en surface freine le ruissellement si bien que le coefficient de ruissellement est presque nul lorsque la couverture végétale dépasse 65%.
Aussi, Roose, (1994) constate que l'érosion est fonction non seulement du couvert végétal, mais également de sa hauteur au-dessus du sol. Plus la hauteur est réduite plus la protection est importante et donc l’érosion est minimale. L’existence d’une litière protège également les sols de l'érosion. La combinaison entre la dynamique de la croissance du couvert végétal et la dynamique des pluies va donc déterminer l’importance des risques d’érosion. (Ben-Slimane, 2013).
1.3.4.5. Le facteur anthropique
Certaines activités humaines accélèrent l’action de l’érosion. Les pratiques qui favorisent l’érosion sont principalement :
Lorsque le couvert est incomplet, certaines façons culturales peuvent réduire temporairement l’érosion; par exemple un labour profond et motteux, un paillage, etc. Un bon travail du sol augmente sa macroporosité mais réduit sa cohésion (Roose, 1985).
Il arrête ou diminue l’érosion pendant 3 ou 4 semaines mais augmente les risques à long terme à moins que l’accroissement du couvert végétal qui en découle ne vienne compenser l’augmentation de la détachabilité du sol.
Outre la couverture végétale, l’état de la surface du sol (en particulier sa rugosité), et l'aménagement des résidus de culture, des nombreuses autres pratiques ont une influence majeure sur le ruissellement et l'érosion.
Après une saison culturale, les sols battus par les pluies sont généralement recouverts d'une croûte tassée et peu perméable (5 à 10 mm/h). Quelle que soit la porosité du reste du profil, l'infiltration est commandée par cette mince pellicule. D'où l'intérêt du labour grossier qui augmente la macroporosité, l'infiltration de l'eau disponible et permet le développement rapide d'un enracinement profond.
Charreau et Nicou (1972) cités par Roose (1985), ont montré que sans un labour profond (si possible en fin de cycle et avec enfouissement de paille) les rendements diminuent de 50%.
Mais le travail du sol n'a pas que des effets positifs, il crée des discontinuités hydrauliques au niveau de la semelle de labour, il dégrade lentement la microstructure, dilue les matières organiques, diminue la cohésion du matériau et du même coup sa résistance à l'agressivité des pluies.
Aussi, l'action positive du travail du sol sur l'infiltration est d'autant plus temporaire que l'affinement est poussé et que la stabilité structurale est faible. II existe toute une série de travaux qui présentent les avantages du labour minimum "minimum tillage" permettant d'éviter la pulvérisation du sol lors de la préparation du lit de semences et de limiter le nombre d'interventions et de passages des engins lourds. D'où l'idée de n'émietter que la ligne de semis et de laisser les interlignes en grosses mottes recouvertes ou non des déchets de culture.
II faut donc éviter de retarder la plantation une fois le sol préparé (Roose, 1973).
Vers les années 1950, de nombreux agronomes alarmèrent l'opinion publique sur l'ampleur des phénomènes d'érosion observés en région tropicale. D'où la fâcheuse réputation de fragilité des sols tropicaux.
En réalité, si les réserves en nutriments et en matières organiques de ces sols diminuent très rapidement en zone chaude et humide (minéralisation rapide), leur résistance à l'agressivité mécanique des pluies varie beaucoup (dans l'espace mais aussi dans le temps) en fonction de leur cohésion, de leur stabilité structurale, de leur texture et du taux de matières organiques.
La structure d’un sol définit le mode d’agencement ou l’agrégation des différentes particules solides constituantes du sol (argiles, limons, sables) en composés ou mottes séparées par des fentes bien distinctes. Elle est due à la cimentation des grains grossiers (limons, sables) par éléments colloïdaux (argile et humus associés en complexes argilo-humiques) (Sadio, 2010).
La structure joue un rôle très important dans le comportement hydrodynamique et physicochimique du sol. La structure est généralement influencée par de multiples facteurs dont la matière organique ou humus qui contribue à la formation d’agrégats organo-minéraux, sous forme de grumeaux fragiles ainsi que le travail du sol, qui peut perturber ou détruire la structure originale lorsqu’il n’est pas fait dans les règles de l’art.
Par contre, un bon travail manuel ou mécanique du sol accroit la macroporosité et l’infiltration de l’eau dans le sol. Une bonne structure facilite l'infiltration des eaux des pluies et réduit le ruissellement à la surface du sol.
La stabilité structurale correspond à la capacité d'un sol à conserver son arrangement entre particules solides et vides lorsqu'il est exposé à différentes contraintes, comme l’action désagrégeante des gouttes de pluie ou l'humectation (Le Bissonnais, 1996).
La texture du sol se définit par les proportions relatives de particules de dimensions différentes. Il s’agit généralement de : argiles (diamètre <2microns), limons fins (2-20 microns), limons grossiers (20-50 microns), sables fins (50-200 microns) et sables grossiers (200- 2000microns).
La texture peut s'apprécier sur le terrain ou être déduite de l'analyse granulométrique qui permet, précisément, de déterminer les proportions des diverses particules, réparties en classes de dimensions. Selon les proportions des différentes particules, on peut avoir :
En matière d’utilisation des sols, la connaissance de la texture permet d'indiquer les tendances du sol quant à ses qualités physiques.
En effet, dans le cas de sols à fortes proportions d'argile, la présence de limons et de sables, surtout en présence d'humus, entraine la formation de structure fragmentaire, garantissant, à la fois, une perméabilité tout en retenant assez d'eau pour la végétation.
La cohésion détermine la force d’assemblage des différentes particules (argiles, limons, sables, humus, etc.) et la résistance à la destruction mécanique. Elle dépend donc de la nature de la texture du sol, de l’humidité du sol et particulièrement le taux d’argile. Ainsi un sol argileux aura une plus forte consistance qu’un sol sableux.
L'érosion des sols est à l'origine de deux familles de problèmes:
Elles sont relatives à la perte de la couche arable ainsi que des semences, ce qui réduit la fertilité du sol et la productivité des cultures. Sachant que la régénération d'un centimètre de sol à partir d'un matériau d'origine peut prendre des milliers d'années, le processus peut être considéré comme quasi irréversible à l'échelle de générations humaines.
Les conséquences de la battance des pluies sur les champs sont la dégradation de la structure du sol, la formation d'une pellicule de battance peu perméable en surface, le colmatage des horizons non labourés, le développement du ruissellement, la pollution des eaux et la redistribution des particules solides dans le paysage: squelettisation des sols de hauts de pente, le décapage des horizons humifères et ravinements sur les flancs des collines, engorgement des vallées et des voies d'eau.
En pratique, pour éviter la dégradation des sols, il faut couvrir leur surface à l'époque des grosses averses, restituer le maximum de matières organiques et éviter la formation de pellicules de battance, par un travail grossier du sol ou par le paillage (résidus de culture en surface) (Roose, 1985).
Cependant, de nombreuses autres actions menées par l’homme permettent de lutter contre l’érosion hydrique et protéger la ressource sol. En effet, depuis 7.000 ans, l’homme a accumulé les traces de sa lutte contre l’érosion et la dégradation des sols en vue d’améliorer la gestion de l’eau et la fertilité des sols (Roose, 1994).
Les aménagements ainsi développés peuvent être scindés en deux catégories.
La première catégorie représente les aménagements biologiques qui intègrent le reboisement et la ré-végétalisation des terres nues, le recouvrement continu des sols soit par les cultures en bandes alternées soit par l’utilisation des plantations pérennes, et l’installation des haies pour délimiter et protéger les parcelles contre l’érosion.
La deuxième catégorie comporte les aménagements dits de génie rural avec différentes techniques de stockage d’eau et de freinage du ruissellement, comme la construction des banquettes, des terrasses, des seuils,…
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