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Lutte antiérosive

Thème 2. Influence de la LAE sur la dynamique de l'eau : de la parcelle au bassin versant

Influence des arbres sur les eaux souterraines (Burkina Faso)

Siaka Yameogo

Résumé

Les écosystèmes en Afrique de l’ouest et en particulier les pays au sud du sahara demeurent fragiles et des indications objectives montrent que la dégradation de l’environnement se poursuit à l’échelle régionale (CILSS, 2006). Dans cette situation où se juxtaposent une crainte liée à un changement climatique global et une tendance persistante au reboisement des terres agricoles marginales, la question du rôle hydrologique des arbres revient de façon récurrente sur le devant de la scène (Andréassian, 2002). Pour mieux comprendre la complexité de ce mécanisme des eaux souterraines, notre objectif vise à quantifier les eaux de ruissellement et d’infiltration sous des arbres munis de lysimètres dans un bassin versant au sud du Burkina Faso dans une savane parc à karité. Des travaux antérieurs de certains chercheurs tels que Roose (1967), Poulsen (1981), Hugues et Philippe (1990), ont été d’un apport scientifique important dans la compréhension du sujet. Bien que le niveau de compréhension scientifique des interactions entre les arbres et l’eau soit sensiblement amélioré, le rôle des arbres dans la gestion durable des ressources en eau reste variable en fonction du bilan hydrique régional.

Ecosystems in West Africa, in particular to south Sahara countries remain unstable and objectives instructions show that the damage of environment is going on regional scale (CILSS, 2006). In this situation where a fear link to a climatic change and persistent tendency to afforestation of marginal agricultural land, the question of hydrological role of trees is becoming recurrent on the leading scene (Andreassian, 2002). To better understand the complexity of the underground water mechanism, our objective aim at quantifying streaming of water and infiltration under trees provide by to lysimeters in catchment basin in the south of Burkina Faso into savanna shea tree park. The previous works of some searchers like Roose (1967), Poulsen (1981), Hugues & Philippe (1990) have been a scientific contribution in the understanding of the subject. Despite the level of scientific understanding of the interactions between trees and water has been sensitively improved, the role of trees in the lasting management in water resources remains variable in relation to Regional waterbalance.

Texte intégral

INTRODUCTION

1Le Burkina Faso, à l’instar des pays de la boucle du Niger, est confronté à des conditions climatiques austères (irrégularités des pluies, températures élevées, etc.). Le pays vit des crises hydriques considérables au cours de certaines périodes de l’année notamment en saison sèche (Loupe, 1980). Les ressources aquatiques se limitent aux retenues d’eau de surface et souterraine. L’approvisionnement en eau potable des populations est assuré, pour l’essentiel, à partir des eaux souterraines, qui constituent les sources d’eau pérennes (Christian et Thierry, 2000). Toutefois, alors que les conditions climatiques se sont dégradées avec une tendance à l’aridification, l’augmentation sans cesse croissante de la demande s’est traduite par une baisse continue du niveau des nappes d’eaux souterraines. La pression sur les ressources naturelles et le besoin d’utilisation de celles-ci augmente d’année en année. En effet, avec l’accroissement de la population, les ressources naturelles en particulier l’eau est l’objet de multiples convoitises. Pour préserver cette ressource, il s’avère nécessaire de comprendre son mécanisme d’accumulation afin d’être capable d’établir son bilan hydrique. Qui dit bilan, dit comparaison entre les apports (entrées) et les dépenses (sorties). Le devenir d’une pluie constitue une phase transitoire entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Pour une nappe d’eau souterraine les entrées sont fournies par l’infiltration des eaux de pluie et de surface tandis que les pertes correspondent d’une part aux pertes naturelles d’eau (écoulement vers le réseau de surface, drainage par les aquifères sous-jacents et évapotranspiration) et d’autres part aux débits soutirés par l’exploitation (Thirrot, 1979).

2De nos jours, les ressources forestières et hydriques, de par leur multiple fonctionnalité dans la vie quotidienne, sont sujettes aux pressions naturelles et humaines. La relation entre le couvert végétal et l’eau souterraine est complexe. Le couvert végétal a des fonctions de protection, de régulation et de production au niveau de l’écosystème primaire. Ces fonctions peuvent revêtir une valeur utilitaire pour l’homme et faire alors partie de l’écosystème culturel. Celles-ci se traduisent par des influences au niveau de l’environnement, dont les plus importantes sont les suivantes :

  • la protection des sols par interception et réflexion des rayonnements, des précipitations, et des vents, le maintien des concentrations de gaz carbonique et d’humidité par suite de la réduction de la vitesse du vent ;

  • l’absorption et transformation de l’énergie lumineuse et chimique ; le processus de régénération et d’autorégulation concernant la production du bois, de l’écorce, des fruits et des feuilles et l’absorption, mise en réserve et émission d’eau (ORSTOM-UNESCO, 1983).

3Cette dernière fonction s’avère indispensable car les eaux souterraines accessibles à faible profondeur, permettent de couvrir une grande partie des besoins en eau potable, d’alimenter des industries et de contribuer à l’existence de milieux naturels typiques. Les arbres de la forêt jouent alors un rôle essentiel dans les processus de ruissellement, d'infiltration et d'évapotranspiration.

4En conséquence, l’objectif général de notre travail de recherche vise à montrer l'influence des arbres (en tant que couverture végétale) sur les eaux souterraines.

METHODOLOGIE

5La recherche documentaire nous a amené un faire un constat selon lequel deux grandes tendances se sont distinguées depuis le 19ème siècle sur la problématique eau et forêt. Cette séparation en deux camps est un peu troublante mais elle a l’avantage de clarifier le débat qui a eu lieu tout au long du 19ème siècle, et qui a opposé les partisans d’une forêt qui régulerait les débits, augmenterait les pluies, interdirait les crues et alimenterait les sources, à des ingénieurs qui ont pensé le contraire (Andreassian, 2002). Ces deux tendances nous ont permis d’émettre les hypothèses suivantes : les arbres contribuent à l’alimentation des eaux souterraines ou à l’évapotranspiration réelle. Les hypothèses secondaires qui en découlent sont :

  • la capacité d’infiltration est plus élevée sous les arbres ;

  • l’augmentation ou la diminution du niveau des eaux souterraines est liée à la densité des arbres et à la profondeur de leur enracinement.

6A travers ces hypothèses, nous voudrons mettre en relief l’objectif général de cette étude qui s’articule autour du point suivant : la contribution des arbres dans la recharge des eaux souterraines. Plus spécifiquement, il s’agira d’essayer de répondre aux questions suivantes :

  • quel est le devenir de l’eau de pluie dans un espace boisé ?

  • quel est l’impact de la densité des arbres sur le niveau des eaux souterraines ?

7Afin de comprendre ce mécanisme hydrologique, les résultats suivants qui sont l’œuvre de quelques chercheurs, élucident ces hypothèses.

RESULTATS ET DISCUSSION

8Des travaux antérieurs de certains chercheurs ont été d’un apport scientifique important dans la compréhension de notre sujet. Comme exemple, l’étude menée par Roose (1981) a révélé qu’un sol à couvert forestier permet une infiltration quasitotale des pluies annuelles (2 % seulement de ruissellement). A titre indicatif, Hansson (2006) a montré la capacité d’infiltration de l’eau sous et entre les arbres dans deux villages (Dossi et Bondokuy) à l’ouest du Burkina Faso à l’aide d’un infiltromètre à membrane. Dans le village de Dossi, les mesures ont été faites avant labour dans deux parcs agroforestiers à Vitellaria paradoxa et à Faidherbia albida. Les résultats ont révélé que la capacité d’infiltration était plus élevée en dessous des arbres (104 mm/h) qu’entre les arbres (69 mm/h) et encore plus élevée dans le parc à Vitellaria paradoxa (117 mm/h) par rapport au parc de Faidherbia albida (58 mm/h). Par contre, Selon Fournier et Sasson (1983), les taux d’interception de forêts tropicales et subtropicales actuellement connus de par le monde sont également fort variables : 3 % au Nigeria, 5 % au Costa Rica, 8 % en Malaisie, 12 % en Côte d’Ivoire en forêt tropicale humide, 12 à 26 % à Porto Rico, 18 à 20 % au Zaïre en forêt claire, 31 % à l’Ile Maurice, 35 % en Ouganda, 38 % en Inde en plantation de Shorea robusta vieille de 37 ans.

9Sur de très petits bassins (1,5 à 2 ha) les chercheurs du Centre Forestier Tropical (Bailly et al. 1974) ont observé à Madagascar que la forêt secondaire ne laisse passer qu’un ruissellement de surface minime (3 % de la pluviosité annuelle sur 9 ans) considérablement plus faible que dans le cas des terrains défrichés Dupriez et De Leenheer (1993) ont aussi comparé deux bassins versants, l’un nu et l’autre arboré. Dans le premier cas, pour ces auteurs, lorsqu’il pleut, le ruissellement est fort, l’érosion intense et l’infiltration faible. La nappe phréatique est alors mal alimentée. Dans le deuxième bassin versant où le couvert végétal est présent, le ruissellement est faible ou nul et l’infiltration forte. La nappe phréatique est abondamment alimentée par l’eau d’infiltration. Schoch (1966) cité par Dupriez et De Leenheer (1993), a utilisé l’évaporation pour montrer l’effet positif des arbres dans la recharge des eaux souterraines. Ce chercheur a mis en exergue l’évaporation dans deux grands champs arachidiers, l’un arboré et l’autre pas. Dans le champ d’arachides sans arbres, l’évaporation annuelle mesurée est maximale et atteint 2230 mm. Par contre, dans le champ d’arachides arboré, les arbres protégeant les réserves d’eau du champ, l’évaporation annuelle n’est plus que de 1820 mm, soit un gain de 410 mm.

10Le magazine “Métiers de l’eau du sahel” (1986) aborde le problème sous un autre angle. les arbres absorbent jusqu'à la moitié des précipitations annuelles au sein même de la nappe, provoquant un appauvrissement hydrologique. Ces auteurs affirment que les racines des arbres s’enfoncent beaucoup plus profondément dans le sol que celles des herbes, et plongent tout droit dans la nappe phréatique. Ces plantes pérennes puisent un peu d’eau durant la saison sèche, sans quoi leurs bourgeons se dessèchent et elles ne peuvent pas reverdir lors de l’hivernage. Durant cette période, l’alimentation en eau n’est possible qu’à partir des réserves d’eau de la nappe souterraine qui doivent être accessibles aux racines dans ce qu’on appelle frange capillaire

11Il est évident que les zones forestières peuvent avoir une influence notable sur le système hydrologique d’une région, et donc sur la production agricole. Ces barrières d’arbres extraient l’humidité des nuages et du brouillard. Ce sont les arbres isolés ou les bandes étroites d’arbres qui agissent le plus efficacement. Des travaux menés à Hawaï ont permis de déterminer qu’un seul Araucaria heterophylla ajoutait 760 mm de « précipitation horizontale » par an aux précipitations verticales normales de 2600 mm (www.fao.org). Cette humidité supplémentaire entre dans le système hydrologique et accroît le niveau des eaux souterraines et le débit en surface. En raison de leur hauteur et de leur grande surface d’échange, les arbres sont beaucoup plus efficaces dans cette fonction de piégeage de l’eau que les autres types de végétation. Il est donc vital pour la sauvegarde des régimes hydrologiques locaux de maintenir la forêt dans ces zones. Réciproquement, là où des brouillards ou des nuages persistants sont poussés par le vent sur les reliefs déboisés, planter des arbres permet de réinstaurer un système de capture de l’eau atmosphérique.

Figure 1 : place de l'eau du sol dans le cycle de l'eau

Figure 1 : place de l'eau du sol dans le cycle de l'eau

Source : CIPR, 2001

Photographie 1 : champ de mil à saponé après une pluie

Photographie 1 : champ de mil à saponé après une pluie

S. YAMEOGO, juillet 2009

12Sur cette photographie, on constate que dans les zones dénudées les eaux de ruissellement ont une vitesse importante et l’infiltration est moindre.

13L’établissement d’une plantation forestière aura tendance à réduire le débit des cours d’eau. Plus le taux de croissance des arbres est élevé, plus cet effet est prononcé. Une étude réalisée en Inde fait état d’une baisse de 28 % après l’établissement de plantations d’Eucalyptus. www.fao.org/docrep

14En Casamance à climat soudanien à une saison sèche, le défrichement de 10 000Ha de forêt sèche d’un seul tenant a provoqué la remontée de dix mètres de la nappe phréatique et l’apparition de nouvelles sources car les cultures ont diminué l’évapotranspiration réelle bien plus qu’elles n’ont augmenté le ruissellement (Roose, et al, 1983)

Photographie 2 : Ruissellement sur un glacis après une pluie à Saponé

Photographie 2 : Ruissellement sur un glacis après une pluie à Saponé

S. YAMEOGO, JUILLET 2009

15La rareté des arbres sur ce glacis entraine un ruissellement diffus et une infiltration moindre. Ces assertions restent toujours à l’état embryonnaire et les travaux en cours donneront davantage de résultats probants.

CONCLUSION

16En définitive, il ressort de la plupart des travaux des chercheurs sur la question que les arbres accroissent les disponibilités hydriques dans certains milieux mais diminuent cette quantité dans d’autres bassins versants. En effet, le sujet est encombré de mythes et de malentendus. Si les forêts peuvent certes jouer divers rôles utiles, postuler qu’elles améliorent toujours l’approvisionnement en eau relève de la simplification abusive. La profondeur du sol, les pratiques d’utilisation des terres et toute une gamme d’autres facteurs comptent aussi pour beaucoup. Bien que la compréhension scientifique des interactions entre les forêts et l’eau se soit sensiblement améliorée, le rôle des forêts dans la gestion durable des ressources en eau reste controversé. L’incertitude et, dans certains cas, la confusion demeurent, car il est difficile de transposer les résultats des recherches à d’autres pays et régions, bassins versants, types de forêts et essences et régimes de gestion forestière.

Bibliographie

BIBLIOGRAPHIE

Andréassian V., 2002. Impact de l’évolution du couvert forestier sur le comportement hydrologique des bassins versants ; Thèse de doctorat Université PARIS 6, 276 p.

Bailly C. et al, 1974. Etude de l’influence du couvert naturel et de ses modifications a Madagascar. Expérimentations en bassins versants élémentaires, bois et forêts des tropiques, CTFT, 114 p.

Christian L. et Thierry L., 2000. IRD à Aqua-expo 2000 : l’eau, un enjeu vital pour les pays du sud. Résumé de Poster.

CIFOR, 2007 ; Forests and floods, revisited. POLEX electronic policy alert, 14 novembre, 16 pages.

CILSS, 2006. Reflets sahéliens, lutte contre la désertification c’est possible, 19 p.

Dupriez H. et De Leenheer P., 1993. Arbres et agricultures multi étagées d’Afrique, CTA, 280 p.

Fournier F. et Sasson A., 1983. Écosystèmes forestiers tropicaux d’Afrique, ORSTOM-UNESCO, 473 p.

Loupe D., 1980. L’intégration de l’arbre dans le développement agricole au Niger, Niamey, 14 p.

Métiers de l’eau du Sahel, 1986. Eau et terres en fuite. Editions terres et vie, 126 p.

ORSTOM-UNESCO, 1983. Ecosystèmes forestiers tropicaux d’Afrique. 473 p.

Poulsen G., 1981. L’homme et l’arbre en Afrique tropicale : trois essais sur le rôle des arbres dans l’environnement africain. Ottawa : CRDI, 31 p.

Roose E., 1967. Quelques exemples des effets de l’érosion hydrique sur les cultures, C. R. coll. sur la fertilité des sols tropicaux, Tananarive II, 385 p.*

Roose E., Lelong F., Colombani J., 1983. Influence du bioclimat et de l’aménagement des sols sur les éléments du bilan Hydrique en Afrique. J. Sc. Hydrologiques, 28, 2 : 283-309.

Thirrot C., 1979. Le devenir prochain de la pluie : infiltration ou ruissellement.

www.fao.org/docrep

Table des illustrations

Titre Figure 1 : place de l'eau du sol dans le cycle de l'eau
Légende Source : CIPR, 2001
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Titre Photographie 1 : champ de mil à saponé après une pluie
Légende S. YAMEOGO, juillet 2009
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Titre Photographie 2 : Ruissellement sur un glacis après une pluie à Saponé
Légende S. YAMEOGO, JUILLET 2009
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