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Lutte antiérosive

Thème 5. Spatialisation des risques de divers types d'érosion (SIG)

Évaluation des pertes en terres en région de montagne tropicale humide (cas du massif volcanique des Bambouto - Ouest Cameroun)

Olivier Leumbe Leumbe, Dieudonné Bitom et René Assako Assako

Résumé

Le massif volcanique des Bambouto dans l’Ouest Cameroun, est un écosystème de montagne tropicale humide particulièrement exposé à la dégradation des sols en raison de son relief très accidenté, de la forte pluviosité et de la faible densité de son couvert végétal. Sur un tout autre plan, les sols de la région, réputés fertiles, attirent les populations et cette pression anthropique sur le milieu accroît encore la vulnérabilité de cet environnement de montagne tropicale, avec pour conséquence une intense érosion des sols.
Afin d’évaluer l’ampleur de ce phénomène dans la région, l’Equation Universelle des Pertes en Terre (USLE) de Wischmeier et Smith (1978) a été mise à contribution pour la quantification des taux d’érosion, estimée à 674 t ha-1 an-1 ; et l’intégration des paramètres de cette équation dans un système d’information Géographique a permis d’y spatialiser et d’hiérarchiser les pertes en terre.
Au vue de la vitesse de dégradation du couvert végétal naturel dans la région, les taux d’érosion devraient croitre avec le temps et conduire à moyen terme à une situation de crise alimentaire dans ce secteur peuplé à 90 % d’agriculteur Bamiléké.

The Bambouto volcanic mountains in the western Cameroon is an ecosystem of humid tropical mountain particularly exposed to the degradation of soils because of its accidented relief, high rainfall and the low vegetation cover. On the other hand, the soils of the region with known fertility, attracts the population whose anthropic pressure on the milieu increases the vulnerability of its environment with remarkable degradation of soils through erosion.
In order to evaluate the rate of erosion in the region, the Universal Soil Loss Equation (USLE) of Wischmeier and Smith (1978) was used for the estimation of total soil losses due to erosion ; evaluated at 674 t/ha
-1 yr-1.
Considering the rate of degradation of the natural vegetal cover, the erosion rate would rise and the fall in soil fertility demonstrated through severe reduction in agricultural production, and in the medium term to a severe food shortage in this sector populated to 90 % by Bamileke farmers.

Texte intégral

INTRODUCTION

1L’Agenda 21 de Rio de Janeiro en 1992 a démontré la fragilité des environnements montagnards (Beniston, 2000), en raison de leur relief très accidenté et de la faible densité du couvert végétal (Morgan, 1995). La fragilité de ces environnements dans les régions tropicales humides est aggravée par la pluviosité qui y est particulièrement élevée (Ngoufo, 1988 ; Chavez, 2003).

2Compte tenu de ces facteurs extrinsèques, les sols de ces régions sont potentiellement exposés à la dégradation, qui se manifeste principalement par l’érosion hydrique, phénomène lent, continu et irréversible (Auzet et al., 1987 ; Bonn, 1998).

3Par ailleurs, compte tenu des propriétés intrinsèques de ces sols, particulièrement propices à l’agriculture (Tematio et Olson, 1997), ces milieux subissent une forte pression anthropique qui accroît encore la vulnérabilité de ces écosystèmes de montagne tropicale humide (Delannoy et Rovéra, 1996 ; Reusing et al., 2000).

4De nombreuses études ont déjà été faites en relation avec l’érosion des sols dans plusieurs région du monde (Roose, 1977 ; Roose, 1981 ; Pierce, 1991 ; Jager, 1994). Cameroun cependant, les connaissances dans le domaine restent parcellaires ; d’où une quasi impossibilité d’avoir une idée sur l’ampleur dudit phénomène, conditions pourtant indispensables pour une prise de mesures conservatoires adaptées et efficaces.

5Le choix de la zone d’étude s’est porté sur les hautes terres de l’Ouest Cameroun car, les observations faites par Fotsing (1989) qui y notait que l’érosion constituait la principale menace pour les paysanneries de la région sont nettement perceptibles aujourd’hui. Mais, dans l’impossibilité de mener ces travaux sur ce vaste ensemble, le massif volcanique des Bambouto a été retenu comme site d’étude en raison de sa grande diversité morphologique, climatique, géologique, pédologique et phytogéographique (Schnell, 1977 ; Tchoua, 1974 ; Ngoufo, 1988 ; Morin, 1988 ; Tematio et Olson, 1997).

6L’objectif de la présente étude est donc d’une part, de quantifier les pertes en terre sur les sols du massif volcanique des Bambouto à l’aide de l’Equation Universelle des Pertes en Terre (USLE) de Wischmeier et Smith (1978) et d’autre part, par intégration des paramètres de cette équation dans un système d’information géographique, de spatialiser et d’hiérarchiser la répartition des pertes en terre sur l’ensemble du massif. L’USLE expérimentée aux Etat Unis, est de plus en plus mise à contribution sur les sols volcaniques en région de montagne tropicale humide par de nombreux auteurs (Verbista et al., 2002 ; Miller J. D et al., 2003 ; Chavez, 2003 ; Rakotoarison, 2003). Dans le massif volcanique des Bambouto, le modèle a été appliqué sur les sols formés sur pentes comprises entre 2 et 25 %, ce qui représentent environ 75 % de la superficie totale de la région (Leumbe Leumbe, 2008).

I- CADRE NATUREL ET METHODES D’ETUDES

1- Le milieu physique du massif des Bambouto

7Le massif volcanique des Bambouto, situé entre 5°25’ et 5°45’ de latitude Nord et entre 10°00’ et 10°15’ de longitude Est, culmine à 2740 m d’altitude au mont Mélétan (fig. 1). Il présente quatre domaines morphologiques ; il s’agit de la caldeira, de la zone haute, de la zone moyenne et de la zone basse.

8La caldeira, d’altitude comprise entre 840 et 2740 m est caractérisée par un relief très accidenté (fig. 1), un climat très frais et très brumeux marqué par des températures très basses (moins de 10°C en moyenne) (Ngoufo, 1988). La pluviosité est élevée (plus de 3500 mm d’eau par an). Le réseau hydrographique est subparallèle, radiaire et très dense.

9La zone haute, d’altitude supérieure à 2000 m, présente un relief accidenté (fig. 1). Le climat y est frais, avec des températures basses (10 à 13°C) ; les brumes et les brouillards sont fréquents. La pluviosité est élevée (2500 mm d’eau par an). Le réseau hydrographique est subparallèle, radiaire (Tématio et al., 2004).

Figure 1 : Localisation, configuration et modèle en 3D du massif volcanique des Bambouto

10La zone moyenne (1600 et 2000 m d’altitude) (fig. 1), a un relief vallonné. Le climat y est frais et humide, avec une température moyenne de 18°C (Ngoufo, 1988). La pluviométrie moyenne annuelle est de 1690 mm et le réseau hydrographique est subdendritique.

11La zone basse, d’altitude comprise entre 1400 et 1600 m présente un relief ondulé. Le climat est chaud et humide, avec une température moyenne de 23,5°C. La pluviométrie moyenne annuelle est de 1750 m et le réseau hydrographique est subdendritique.

12Sur le plan géologique, les trachytes sont les roches les plus répandues sur le massif. Ils sont associés aux basaltes, aux phonolites, aux rhyolites et aux produits de projections ; l’ensemble reposant sur un socle granito-gneisique (Tchoua, 1974 ; Youmen, 1994).

13Sur le plan phytogéographique, les domaines au dessus de 2400 m d’altitude sont dominés par une prairie à graminées. En dessous de cette altitude, apparaissent des formations forestières dans la caldeira, tandis que sur les versants, se prolongent des prairies à sporobolus jusqu’à 1600 m. Les vallées plus ou moins marécageuses sont colonisées par les raphiales. Cependant, cette végétation est très fortement anthropisée.

14Sur le plan pédologique, les sols andosols prédominent dans la caldeira et la zone haute du massif (Tématio et al., 2004), la zone moyenne est le domaine des sols andiques ferralitiques (Leumbe Leumbe et al., 2006) et la zone basse est dominée par les sols ferralitiques typiques (fig. 1).

2- Matériels et méthodes d’études

15L’évaluation des taux d’érosion s’est faite suivant l’Equation Universelle des Pertes de Terre de Wischmeier et Smith (1978). Il s’agit d’un modèle dans lequel l’érosion (A) est le produit de l’érosivité (R), l’érodibilité (K), la longueur (L) et l’inclinaison (S) des versants, la couverture végétale (C) et les mesures antiérosives (P) : A = R x K x LS x C x P.

a- Le Facteur de répartition des précipitations (R)

16Le calcul du facteur de répartition des précipitations (R) s’est fait selon la formule proposée par Roose (1981) : R = p x a

17Avec : p = précipitation moyenne annuelle, a = 0,2 en région de tropicale.

18La spatialisation de R s’est faite par krigeage sous ArcGIS 9.2, grâce aux données pluviométriques recueillies sur au moins 30 ans dans les stations météorologiques situées sur le massif volcanique des Bambouto et dans ses environs immédiats (fig. 2).

Figure 2 : Carte de répartition des précipitations moyennes mensuelles sur le massif

b- Le Facteur d’érodibilité des sols (K)

19Le facteur d’érodibilité est calculé selon la formule : 1000 K = 2,8 x 10-4 (12 – MO (%)) x M1,4 + 3,25 (S – 2) + 2,5 (P – 3)

20Avec : MO : matière organique, M = (% sables + % limons) x (100 – % argiles), S : code sur la structure du sol (1<S<4), P : capacité d’infiltration (1<P<6).

Tableau 1 : Caractéristiques physico-chimiques sols du massif des Bambouto

Tableau 1 : Caractéristiques physico-chimiques sols du massif des Bambouto

MO : Matière organique, A : Argile, L : Limon, S : Sable

21Pour la détermination des codes sur la structure S, le diagramme textural de Bouma et Van Lanen (1986) a été mis à contribution (fig. 3).

Figure 3 : Diagramme textural de Bouma et Van Lanen (1986) et signification des codes sur la structure du sol (d'après Wischmeier et Smith, 1978)

Tableau 2 : Signification des codes sur la perméabilité (d'après King et le Bissonnais (1992))

Tableau 2 : Signification des codes sur la perméabilité (d'après King et le Bissonnais (1992))

22La spatialisation du facteur d’érodibilité sous ArcGIS 9.2 a permis d’obtenir la carte d’érodibilité des sols du massif des Bambouto (fig. 4)

Figure 4 : Carte d’érodibilité des sols du massif volcanique des Bambouto

c - Le facteur du relief (LS)

23Pour le facteur du relief, LS = (X/22,15)m x (66,41sin2S + 4,56 sin S + 0,065) Avec : X : longueur de la pente et S : degré de la pente. m = 0,5 pour S>5 %, m = 0,4 pour 3,5<S>4,5 %, m = 0,3 pour 1<S>3 % et m = 0,2 pour S<1 %.

24La spatialisation du facteur LS s’est faite sous ArcGIS 9.2, à partir du modèle numérique de terrain (MNT) établie par numérisation manuelle des courbes de niveau de la feuille Bafoussam 3a à 1/50 000 qui couvre l’ensemble de la zone d’étude. Ensuite, les pentes obtenues ont été classifiées de manière à isoler les classes qui ne sont pas prise en compte dans l’Equation Universelle des Pertes en Terres de Wischmeier et Smith (1978) ; à savoir les pentes comprises entre 0 et 2 % et celles qui sont supérieures à 25 % (fig. 5).

Figure 5 : Modèle numérique de terrain du massif volcanique des Bambouto

d - Le facteur des pratiques culturales (P)

25Le facteur des pratiques cultural (P) dépend de la pente ; il est inférieur à 1 si les méthodes de lutte antiérosives sont prises en compte dans les processus de gestion des sols (tab. 3), ou égale à 1 dans le cas contraire.

Tableau 3 : Valeur de P-value et correspondance (Wischmeier and Smith (1978)

Tableau 3 : Valeur de P-value et correspondance (Wischmeier and Smith (1978)

La spatialisation du facteur P s’est fait sous ArcGIS 9.2 (fig. 6)

La spatialisation du facteur P s’est fait sous ArcGIS 9.2 (fig. 6)

Figure 6 : Carte du facteur pratique cultural

e- Le facteur du couvert végétal (C)

26Pour ce paramètre, Roose (1977) a défini : C = 1 pour les sols nus, C = 0,5 pour les espaces agricoles et C = 0,001 en présence du couvert forestier.

27La spatialisation de (C) a nécessité, sous ERDAS IMAGE 9.1, l’application d’une classification supervisée sur une image satellite Landsat ETM + de résolution 30 x 30 m acquise le 05 février 2001. Ensuite l’image a été reclassifiée suivant les variables correspondantes sous ArcGIS 9.2 (fig. 7).

Figure 7 : Carte du facteur de couverture végétal

III-RESULTATS

1- Evaluation des pertes en terre par unité pédologique

28Les résultats de l’évaluation des pertes en terre sont résumés dans le tableau 4.

Tableau 4 : Taux d’érosion (A) par unité pédologique dans le massif des Bambouto

Tableau 4 : Taux d’érosion (A) par unité pédologique dans le massif des Bambouto

29La multiplication de cartes obtenues par spatialisation des paramètres de l’USLE sous le Raster Calculator d’ArcGIS 9.2 a permis d’hiérarchiser la distribution de l’érosion des sols sur le massif volcanique des Bambouto (fig. 8).

Figure 8 : Carte de répartition des pertes en terres sur les sols du massif des Bambouto

30Les taux d’érosion atteignent les valeurs très fortes sur les andosols très peu différenciés sur reliefs pentus (391 t ha-1 an-1), sur les andosols très peu différenciés sur reliefs peu pentus (158 t ha-1 an-1) et sur les lithosols (107 t ha-1 an-1) (tab. 4). Sur les andosols typiques le taux est de 11 t ha-1 an-1 ; 4 t ha-1 an-1 sur les andosols très peu différenciés sur reliefs pentus dans la caldeira, sous couvert forestier ; 2 t ha-1 an-1 les sols ferralitiques typiques et 1 ha-1 an-1 sur les sols andiques ferralitiques. En somme, les sols sur lesquels le taux d’érosion est faible représentent 68 % de la superficie du massif, contre 5 % seulement pour les domaines à risques moyen à très fort (fig. 8).

2- Caractérisation des principales figures d’érosion dans le massif

31L'érosion se manifeste dans le massif sous forme de griffes, de rills, de rigoles et de ravins. Les griffes sont observées sur les andosols très peu différenciés sur reliefs peu pentus, sous culture. Ce sont des micro formes de profondeur inférieure au lit des semences, large d’environ 15 cm et de dont la longueur est partout inférieure à un mètre.

32Les rills sont décrits sur les andosols très peu différenciés sur reliefs pentus, sous couvert végétal naturel ou sous culture. Ils sont rectilignes, parallèles les unes aux autres et orientés dans le sens de la plus grande pente. Ces incisions de profondeur n’excédant pas 30 cm, ont une largeur moyenne de 90 cm et une longueur pouvant atteindre 3,5 m.

33Les rigoles sont observables sur toutes les unités pédologiques, sous couvert végétal naturel ou sous culture. Elles se caractérisent par une profondeur atteignant 100 cm par endroit, pour une largeur moyenne de 80 cm.

34Les ravins sont également décrits sur l’ensemble du massif, sous couvert végétal naturel ou sous culture. Leur profondeur peut dépasser 2 m mètres et la largeur atteindre 5 m.

4. DISCUSSIONS ET INTERPRETATIONS

- Validité de la méthode d’étude

35L’Equation Universelle des Pertes en Terre (USLE) de Wischmeier et Smith (1978), est un modèle très utilisé à travers le monde pour la quantification des taux d’érosion (Laflen et Moldenhauer, 2003).

36Cependant, la détermination des pertes en terre par l’USLE a nécessité quelques adaptations au fil du temps (Moore et Wilson, 1992). Par exemple, la disponibilité de données sur l’intensité de pluies maximales à intervalles de 30 minutes sur une période d’au moins 30 ans, nécessaire pour le calcul du facteur d’agressivité des précipitation (R) n’est pas toujours évidente. Roose (1981) a alors établi la formule R = p x a, dans laquelle le facteur « p » représente l’intensité des pluies moyennes annuelles beaucoup plus accessibles et « a » un coefficient variable d’un écosystème à l’autre. Dès lors, de nombreux auteurs ont pu appliquer l’USLE de Wischmeier et Smith (1978) dans plusieurs régions tropicales du monde. C’est le cas de Khan et al. (1992) et Chambers (1998) au Pakistan, de Verbista (2002) dans la région de Sumatra en Indonésie, de Chavez (2003) dans la chaîne de montagnes de Los Maribios au Nicaragua ou de Karine et al. (2006) au Viêtnam.

- Evaluation de l’importance des pertes en terre en milieu de montagne tropicale humide

37Les pertes en terre totales dans le massif volcanique des Bambouto sont d’environ 674 t ha-1 an-1. Cette valeur montre que l’érosion y est considérable, renforçant ainsi les observations faites par Chavez (2003) sur le massif volcanique de Los Maribios au Nicaragua, ou celles de Rakotoarison (2003) sur les hautes terres malgaches, ou encore Karine et Ferdinand (2006) au Vietnam.

38Dans ces milieux, l’intensité des pertes en terre semble étroitement liée à l’anthropisation. C’est ainsi que dans la caldeira du massif des Bambouto, sur les andosols très peu différenciés développés sur relief pentus et à couvert forestiers entièrement détruit, le taux d’érosion est maximal (391 t ha-1 an-1). Par contre, sur des parcelles voisines de même nature pédologique, situé sur des pentes similaires mais sous couvert végétal naturel conservé, le taux d’érosion tombe à 4 t ha-1 an-1. Ceci correspond à une réduction des pertes en terres de près de 97 %, confirmant clairement le rôle déterminant du couvert végétal naturel dans la protection des sols contre l’érosion hydrique. Ce rôle protecteur du couvert végétal avait été mis en exergue par Elwell (1981), lorsqu’il démontrait sur les oxisols au Zimbabwé qu’il suffit de recouvrir 40 % environ de la surface du sol par des cultures pour réduire les pertes en terres de 80 %. De même, Roose (1981) a démontré que l’érosion sous culture est 1000 fois plus élevée que sous forêt, quelque soit la pente.

39Cependant, il est à relever que les conditions du milieu sont un facteur également important. En effet, en comparant les taux d’érosion sur les andosols très peu différenciés sur relief pentus (391 t ha-1 an-1) à ceux obtenus sur les sols formés sur relief peu pentus (107 t ha-1 an-1), il apparaît qu’avec une réduction de moitié de l’inclinaison des versants, les taux d’érosion baissent de 70 % environ. Ces observations sont en conformité avec celles faites par Roose (1981) et Tardy (1993), qui ont démontré que l’érosion croit avec l’inclinaison et la longueur des versants.

40Ainsi, les pressions anthropiques sans cesse croissantes qui s’exercent depuis le début des années 1980 sur les sols du massif volcanique des Bambouto s’accompagnent d’une destruction effrénée du couvert végétal naturel, exposant de plus en plus les sols aux agents naturels du milieu, très propices à une intense érosion hydrique. A ce rythme, dans ce milieu de montagne tropicale humide peuplé à plus de 90 % d’agriculteurs, l’érosion hydrique pourra conduire à moyen terme à une situation de crise alimentaire grave. Pour y remédier, la principale action à mener semble être la pratique de l’agroforesterie, peu onéreuse, qui a le mérite d’assurer une bonne couverture du sol.

CONCLUSION

41L’évaluation des pertes en terre (modèle USLE) sur les sols du massif volcanique des Bambouto dans l’Ouest Cameroun a révélé que dans les régions de montagne tropicale humide, la dégradation du couvert végétal naturel est le facteur déterminant dans ce processus. Si des mesures conservatoires ne sont pas prises en compte dans la gestion de ces écosystèmes naturellement fragiles, les taux d’érosion devraient croitre au fil des années et la baisse de la fertilité des sols qui se traduit déjà dans le massif des Bambouto par une diminution significative des rendements agricoles, conduira à moyen terme à une situation de crise alimentaire.

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Table des illustrations

Légende Figure 1 : Localisation, configuration et modèle en 3D du massif volcanique des Bambouto
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-1.jpg
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Légende Figure 2 : Carte de répartition des précipitations moyennes mensuelles sur le massif
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-2.jpg
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Titre Tableau 1 : Caractéristiques physico-chimiques sols du massif des Bambouto
Légende MO : Matière organique, A : Argile, L : Limon, S : Sable
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-3.jpg
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Légende Figure 3 : Diagramme textural de Bouma et Van Lanen (1986) et signification des codes sur la structure du sol (d'après Wischmeier et Smith, 1978)
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-4.jpg
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Titre Tableau 2 : Signification des codes sur la perméabilité (d'après King et le Bissonnais (1992))
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 100k
Légende Figure 4 : Carte d’érodibilité des sols du massif volcanique des Bambouto
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 140k
Légende Figure 5 : Modèle numérique de terrain du massif volcanique des Bambouto
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 188k
Titre Tableau 3 : Valeur de P-value et correspondance (Wischmeier and Smith (1978)
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 76k
Titre La spatialisation du facteur P s’est fait sous ArcGIS 9.2 (fig. 6)
Légende Figure 6 : Carte du facteur pratique cultural
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 180k
Légende Figure 7 : Carte du facteur de couverture végétal
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 156k
Titre Tableau 4 : Taux d’érosion (A) par unité pédologique dans le massif des Bambouto
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 220k
Légende Figure 8 : Carte de répartition des pertes en terres sur les sols du massif des Bambouto
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13859/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 185k

Auteurs

leumbeleumbe@yahoo.com
Institut National de Cartographie

Université de Yaoundé I

École Normale Supérieur de Yaoundé

© IRD Éditions, 2012

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540