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Restauration de la productivité des sols tropicaux et méditerranéens

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Éric Roose

Partie 3. Restauration des sols par les techniques culturales dans les agrosystèmes tropicaux

Chapitre 33. La lutte antiérosive, la GCES et la restauration de la productivité de sols dans les montagnes du nord de l’Algérie

Éric Roose, Mourad Arabi, Akhdar Bourougaa, Abdelkrim Hamoudi, Boutkhil Morsli, Nadjai Mededjel, Mohamed Mazour et Khaled Brahamia

Résumé

Face aux graves problèmes d’érosion observés dans les montagnes des zones méditerranéennes du nord de l’Algérie, de gros moyens ont été développés dès 1925 pour terrasser les versants fragiles, reforester les têtes de vallée et restaurer les ravines et les oueds (DRS). Devant le manque d’efficacité de cette stratégie, une nouvelle approche (la GCES) a été proposée et testée sur 50 parcelles, une dizaine de ravines situées dans trois wilayas pour évaluer les risques d’érosion, de ruissellement et le potentiel de restauration de la productivité des principaux sols et systèmes de production. Globalement, les résultats d’une dizaine d’années de recherche montrent que l’érosion en nappe reste modérée, car les sols sont peu érodibles (argileux, saturés en calcium et caillouteux), les pluies généralement peu agressives mais parfois saturantes, ce qui provoque du ravinement et des inondations. Sur des pentes de 10 à 45 %, l’érosion est plus décapante (érosion en rigole et aratoire) qu’appauvrissante en particules fines. L’intensification des systèmes de production (travail du sol réduit, l’adaptation raisonnée de la fumure, la protection du sol par une litière ou par des résidus de culture) a permis de réduire les risques de ruissellement et d’érosion, même lors des averses les plus importantes. En outre, ils ont augmenté remarquablement la production des récoltes (grains et fruits) et de biomasse (herbe et pailles), ce qui entraîne une forte amélioration des revenus nets des fermiers et des propriétés du sol liées à l’apport de matières organiques (séquestration du carbone). Il s’avère que la réhabilitation de la couverture végétale est plus rapide que la restauration des principales propriétés des sols : c’est tout le système de production qu’il faut repenser à l’échelle du versant et du terroir.

Facing great erosion problems in the Mediterranean mountains of northern Algeria, heavy equipments were used since 1925 in order to grade terracing the hill slopes, regreening the upper valleys and restoring the gullies and wadies: this approach was called “defense & soil restoration” (DRS). Because of the inefficiency of this top-down approach, a new approach was experimented on 50 runoff plots, a dozen of gullies located in three wilayas in order to evaluate the erosion risks and the possibility to restore the productivity of the main soils and production systems in northern Algeria. Globally the ten-year data obtained by the research show that sheet erosion is moderate because soils have low erodibility (high rate of clay, saturated in calcium, and stony), the rains are not very aggressive but sometimes so abundant that they cause gullies and inundations. On 10 to 45 % slopes tested, erosion is more scouring (tillage erosion, rills & gullies) than fine particles eroded selectively. Intensification of farming systems (reduced tillage, rational fertilizing, soil surface protection by a litter of crop residues) allowed the erosion risk reduction, even during the main storms. More interesting for farmers, these systems increased the yield of grains & biomass, producing a large improvement of the net income, but also the soil qualities related to organic matters (carbon sequestration). It appeared that the vegetation cover is easier to restore than the soil qualities. All the farming system must be thought again.

Texte intégral

Problématique

1Le bassin méditerranéen a attiré au cours des millénaires des populations nombreuses. Les colonisations successives (défrichement, agriculture, élevage, urbanisation, guerres) ont entraîné la dégradation des couvertures végétales, des sols, des rivières, du microclimat et finalement des sociétés. Le survol du nord de l’Algérie, région la plus productive mais très fragile, montre des montagnes surpâturées, des collines dénudées, des sols décapés par l’érosion en rigole, des versants raides et des plaines lacérées par des ravines et des oueds, des barrages envasés en une trentaine d’années (Arabi et al., 2004). Qui est responsable de ces paysages désolants ? Le milieu méditerranéen réputé fragile du fait de ses reliefs jeunes, de l’alternance de roches tendres et de roches dures, de ses climats agressifs où alternent des pluies abondantes en hiver inondant des sols peu couverts et des orages violents à la fin de l’été torride ? Ou les activités dévastatrices de l’homme rarement raisonnable quand il s’agit de s’emparer des ressources naturelles (Laouina, 1992).

2Pour faire face à ces graves problèmes d’érosion, l’administration des Eaux et Forêts a développé une stratégie, la Défense et Restauration des Sols (DRS) qui comprend :

  • la reforestation des hautes vallées (800 000 ha plantés depuis 1962 : Mazour, 1992) ;
  • la correction torrentielle et la restauration des ravines en amont des barrages ;
  • le terrassement des champs cultivés sur les versants (350 000 ha de banquettes coûtant plus de 1 000 €/ha).

3L’objectif était de retarder l’envasement des barrages et de protéger les aménagements, l’eau et les terres. Dès 1980, l’échec de cette approche technocratique d’équipement hydraulique des zones rurales pour le bien public était évident. Malgré 40 années d’investissements lourds dans la lutte antiérosive, la productivité des terres ne cesse de se dégrader même sur les banquettes, les barrages continuent à s’envaser, la production de bois reste faible. Le programme de terrassement des banquettes fut abandonné pour des raisons économiques (Heusch, 1986). Les forestiers poursuivent la reforestation et la correction des ravines, mais les fermiers ne reçoivent plus d’aide pour maîtriser l’érosion. En revanche, l’Algérie a construit une quinzaine de barrages en dix ans, lesquels sont menacés par l’envasement à court terme, car le taux d’érosion spécifique des bassins versants est parmi les plus élevés du monde (Demmak, 1982). Actuellement, avec la crise économique, les villes industrielles connaissent des problèmes d’emplois et d’eau potable. Le gouvernement algérien souhaite maintenir la population à la campagne et intensifier l’agriculture sans pour autant accélérer la dégradation des terres, ni la pollution des eaux, ressource si précieuse en milieux semi-arides.

4Depuis 1985, l’Institut national algérien pour la recherche forestière (INRF) et l’Institut français de recherche pour le développement (IRD) ont uni les efforts d’une douzaine de chercheurs pour développer un programme de formation et de recherche sur les causes et les facteurs des différents processus d’érosion et pour tester dans les montagnes semi-arides d’Algérie une nouvelle approche participative de lutte antiérosive : la gestion conservatoire de l’eau, de la biomasse et de la fertilité des sols (GCES) (Roose, 1987, 1994). Il s’agit d’améliorer la couverture végétale pour réduire les risques d’érosion. Si on souhaite que les paysans participent à la protection du milieu rural et à la qualité des eaux, il faut d’abord répondre à leurs préoccupations immédiates : améliorer la productivité des terres et du travail, en gérant au mieux l’eau disponible (y compris le ruissellement), la biomasse produite et la fertilité des sols. Au lieu d’investir massivement sur les terres marginales, il s’agit d’améliorer d’abord les systèmes de production (rotation céréales-légumineuses, vigne et jardins fruitiers avec cultures en sous-étage, mise en défens et enrichissement des parcours avec des légumineuses fourragères, recherche de techniques culturales adaptées aux fortes pentes, utilisation raisonnée des engrais et divers intrants). Les principaux résultats concernant les risques (potentiels et réels) de ruissellement et d’érosion ont été présentés antérieurement (Roose et al., 1993). Nous les rappellerons brièvement avant de rapporter les améliorations de la production de biomasse et de la fertilité des sols sur des champs expérimentaux de plus de 100 m ² où on a suivi pendant 4 à 10 ans la réduction des pertes en eau et en terre par érosion et l’amélioration des propriétés physiques et chimiques des sols.

Les parcelles de mesure de l’érosion (photo a) sous un système agroforestier (abricotiers et rotation blé-lentilles) et (photo b) sous divers systèmes de viticulture sur micro-terrasses avec rotation blé-légumineuses entre les rangs de vignes. Station INRF de Ouzera/Médéa, Nord-Algérie. © IRD/É. Roose

Méthodes

5La comparaison des risques d’érosion et de l’évolution des propriétés des sols a été suivie pendant 4 à 10 ans sur un réseau de 50 parcelles d’érosion d’une centaine de mètres carrés représentant les quatre principaux sols, le témoin en jachère nue travaillée chaque année, les principaux systèmes de production et diverses innovations dans une zone montagneuse de l’Atlas tellien comprise entre Médéa (au centre de l’Algérie) et Tlemcen (à l’ouest) recevant en moyenne 650 à 300 mm de pluie, essentiellement en période froide. Ces innovations seront précisées pour chaque site.

6Après la fin des expérimentations, les propriétés physiques ont été comparées sur le terrain au simulateur de pluie (type Orstom), ainsi que les stocks de carbone séquestrés dans l’horizon labouré (20 cm) et les teneurs en nutriments. (Roose et Barthès, 2006 ; Morsli et al., 2006).

7À la station de Ouzera-Médéa, située à 90 km au sud d’Alger, l’INRF a installé quinze parcelles d’érosion sur des pentes de 12 à 40 %, vers 1 000 m d’altitude, sur des vertisols gris sur marnes, très argileux, bien structurés, avec 2 % de MO, saturés en calcium, sur des sols rouges fersiallitiques lessivés sur grès tendres, pauvres en MO et instables et sur des sols bruns calcaires sur colluvions, bien structurés et caillouteux. Les systèmes de production comparés à la jachère nue sont un matorral surpâturé, un verger d’abricotiers de 30 ans, une vieille vigne sur terrassettes et un système agropastoral traditionnel comportant un blé suivi d’une jachère pâturée (Arabi, 1991).

8À Mascara, dix parcelles ont été installées sur le terroir de Ain Fares sur un sol brun calcaire limoneux de 20 % de pente et sur un sol brun vertique très argileux de 45 % de pente. On y a comparé la jachère nue, la jachère non travaillée, les légumineuses fourragères et les pois sur billons isohypses. Normalement, les pluies atteignent 450 mm, mais elles furent très déficitaires durant les expérimentations (P = 241 à 320 mm) (Morsli, 1995).

9Près de Tlemcen, 17 parcelles furent installées dans le bassin de l’oued Isser. Au nord sur les stations de Heriz et Cherif, sur vertisols sur marnes furent comparés les jachères nues ou traditionnelles ou à vesce-avoine, et des blés traditionnels ou intensifs.

10Au sud, sur la station de Madjoudj, sur des sols bruns calcaires sur calcaire jurassique et à Gourari sur sols rouges fersiallitiques sur grès, furent testés des jachères nues, des matorrals dégradés, en défens ou enrichis de légumineuses. La pluviosité moyenne varie autour de 530 mm et on peut enregistrer tous les dix ans des pluies de 100 mm/jour au printemps (Mazour, 1992, Chebbani et al., 1995) À Taasalet, à 60 km au nord de Relizane, huit parcelles furent installées sur sol brun calcaire vertique sur marnes (pente de 9 à 21 %) et sur une rendzine sur roche marno-calcaire (pente de 30 %) (Brahamia, 1993). La comparaison porte sur la jachère nue, la culture d’orge à plat et de pois sur billons perpendiculaires à la pente. Les pluies furent déficitaires (P = 250 mm) si bien que l’introduction d’arbustes fourragers a échoué, tandis que le labour profond et le billonnage isohypse ont réduit l’érosion et amélioré la production fourragère.

Les résultats sur l’érosion

Les précipitations

11Toute la région a connu des années pluviales déficitaires plus ou moins graves (de 60 à 280 mm par rapport aux moyennes sur 30 ans), mais on a quand même observé de grosses averses. Non seulement la hauteur des pluies fut modeste, mais aussi leur intensité et leur énergie. L’indice d’agressivité des pluies Rusa (Wischmeier et Smith, 1960) n’a guère dépassé 50 par campagne et le rapport Rusa/hauteur des pluies annuelles n’atteint que 0,1, alors qu’il atteint 0,4 à 0,6 en Afrique occidentale (Roose, 1994). Il y a donc une situation paradoxale. D’une part, les climats méditerranéens sont réputés très érosifs (des paysages ravinés et des inondations catastrophiques). Mais d’autre part, les auteurs s’accordent pour constater de modestes indices d’agressivité des pluies, nettement moindres qu’en régions tropicales (Kalmann, 1976 ; Pihan, 1978 ; Roose, 1972 et 1994 ; Arabi, 1991 ; Mazour, 1992). Cela semble indiquer que les séries de pluies saturantes et la faible couverture pédologique sont à l’origine de ces phénomènes catastrophiques, plus que l’énergie des pluies orageuses, généralement limitées dans l’espace.

Le ruissellement

12Le ruissellement annuel fut très discret sous matorral et jachères pâturées (Kram = 0,6 à 4 % des pluies), modeste sous cultures (0,1 à 7 %), mais il peut dépasser 5 à 28 % sur sol nu, même labouré.

13Par contre, le ruissellement maximal lors d’une grosse averse varie beaucoup selon qu’il s’agit d’un matorral bien couvert (Krmax = 1 à 9 %), d’un parcours dégradé, surpâturé et tassé (25 à 30 %), d’une terre labourée et cultivée (1 à 23 %) ou d’une terre nue, tassée, encroûtée par les pluies, engorgée ou peu profonde (Krmax peut dépasser 50 à 85 %). C’est lors de ces événements exceptionnels que se déclenchent le ravinement, les crues des oueds, les glissements de terrain et l’envasement rapide des barrages. Deux facteurs expliquent la modestie du ruissellement : les pluies déficitaires (ce sont les séries et les gros orages qui manquent pour saturer le sol) et le fort couvert végétal obtenu grâce aux bonnes techniques culturales (labour grossier, engrais, et litière entre les rangs cultivés). Par contre, les parcours surpâturés, les pistes tassées par le bétail, les vignes non entretenues, les sols nus engorgés en hiver et les jachères encroûtées peuvent produire plus de 30 % de ruissellement lors des averses importantes.

14On voit au tableau 1, que l’aptitude des sols à ruisseler dépend plus des états de surface du sol lors des averses que du type pédogénétique. Les vertisols sont presque imperméables, une fois que le profil est humecté, les argiles gonflées et les fissures colmatées. Les sols rouges fersiallitiques sont généralement perméables, mais une fois dégradés, les horizons sableux pauvres en MO deviennent instables, se tassent et s’encroûtent et le ruissellement devient aussi fort que sur les sols argileux. Les sols bruns calcaires et les rendzines, souvent caillouteux, sont les sols les plus perméables.

Tableau 1. Aptitude au ruissellement des sols nus labourés : Krmax % et pluies d’imbibition (Pi en mm) observés sur sols secs ou humides.

Tableau 1. Aptitude au ruissellement des sols nus labourés : Krmax % et pluies d’imbibition (Pi en mm) observés sur sols secs ou humides.

15Pour déclencher le ruissellement, la pluie d’imbibition varie de 10 à 22 mm quand la pluie tombe sur un sol sec et de 3 à 6 mm sur sol humide. Ces seuils de hauteur de pluie limite dépendent surtout de l’humidité préalable et de l’état de la surface du sol : tassement par le bétail, fissures de dessiccation et trous creusés par les vers de terre, croûtes de battance ou de sédimentation, litière et canopée, cailloux, agrégats et mottes créées par le travail du sol. Le labour grossier et profond augmente temporairement l’infiltration, mais réduit la cohésion, d’où des pertes en terre importantes lors des averses abondantes. Par contre quand on a remplacé le labour par un sarclage aux herbicides sous un vignoble à Ouzera, la surface du sol s’est tassée et le ruissellement a triplé, alors que les pertes en terre ont diminué, car la surface battue du sol est plus cohérente.

L’érosion en nappe et rigoles

16Sous les garrigues méditerranéennes, les pertes en terre sont très réduites (E = 0,03 à 0,4 t/ha/an), du fait des litières et végétations basses (Clauzon et Vaudour, 1969 ; Martin, 1975 ; Delhoume, 1981 ; Roose et al., 1993). L’érosion en nappe a aussi été modérée sur les diverses cultures testées (E = 0,04 à 3 t/ha/an) et même sur les jachères nues travaillées (E = 0,7 à 20 t/ha/an) malgré de fortes pentes (p = 10 à 45 %). Cela s’explique par la faible agressivité des pluies (Rusa < 50) et la forte résistance des sols riches en argile saturée, en calcium et souvent caillouteux (K = 0,02 à 0,25). À titre de comparaison, sur des sols ferrallitiques sableux de Côte d’Ivoire, Roose a mesuré sur jachère nue des pertes en terre 35 fois plus importantes (700 t/ha/an) pour des pluies 4 fois plus abondantes (Roose, 1977). L’érosion en nappe sélective (entraînant l’appauvrissement de l’horizon humifère) ne semble pas le processus le plus actif sur ces versants méditerranéens raides. L’érosion en rigole et l’érosion aratoire, qui ne sont pas sélectives, peuvent entraîner le décapage de l’horizon humifère en une génération : le travail du sol participe activement à la formation des talus en bordure des champs.

L’érodibilité

17L’érodibilité des quatre types de sols testés sous pluies naturelles varie de 0,002 à 0,033 : les sols sont donc très résistants à l’énergie des pluies comparés à l’échelle mondiale où K augmente de 0, 01 à 0,70 avec la fragilité des sols. Les risques d’érosion en nappe sont donc peu différents des risques de ruissellement, sauf que les sols fersiallitiques lessivés sont plus fragiles que les vertisols, plus argileux. Cependant, si les vertisols sont résistants à la battance des pluies, une fois le profil réhydraté, le ruissellement est si fort qu’il provoque du ravinement : c’est d’ailleurs sur les marnes et les vertisols qu’on observe le plus de ravines.

L’influence des pentes

18Elle est difficile à démontrer car les sols varient en même temps que la pente (sauf à Tlemcen). Au tableau 2, il apparaît clairement que le ruissellement (moyen et maximum) diminue lorsque la pente augmente, tandis que l’érosion est plus liée au type de sol qu’à la pente exprimée en %. Ce résultat étonnant à première vue a déjà été observé au Maroc sur vertisols (Heusch, 1970), et sur sols ferrallitiques en Côte d’Ivoire (Roose, 1977) et sur sols bruns en Belgique (Poesen, 1984). Ces résultats remettent en cause l’utilisation classique des équations de Ramser, Saccardy (1950), Bourgeat et d’autres selon lesquelles l’érosion augmente avec la pente et que, par conséquent, il faut rapprocher les structures antiérosives.

Tableau 2. Influence de la pente et du type de sol sur le ruissellement moyen et extrême et l’érosion sur une jachère nue travaillée.

Tableau 2. Influence de la pente et du type de sol sur le ruissellement moyen et extrême et l’érosion sur une jachère nue travaillée.

Source : d’après Roose et al., 1993.

Influence de l’amélioration des systèmes culturaux

19L’amélioration du couvert végétal (forte densité, fertilisation raisonnée, rotations avec des légumineuses, cultures intercalaires sous les vignes et les abricotiers) a réduit fortement les risques d’érosion et de ruissellement. Mais le résultat le plus important concerne l’amélioration significative des rendements des cultures et des revenus des agriculteurs.

20À Ouzera, les rendements observés sur les parcelles d’érosion soumises aux pratiques traditionnelles sont aussi médiocres que sur les champs voisins des paysans : 7 quintaux/ha de blé d’hiver, 28 q/ha de raisin et 8 q/ha pour les abricots, sur des arbres malingres. Juste à côté, grâce aux techniques améliorées les rendements ont atteint en culture pure 48 à 65 q de blé, 40 q/ha de raisin, 10 q d’abricots et en plus les cultures associées (34 q/ha de fève et 30 q de blé).

21Les revenus nets augmentent de 250 $ US/ha sur céréales traditionnelles, à 2 500 sur rotation blé/légumineuses améliorée et jusqu’à 5 100 dollars sous vigne améliorée avec sous-étage en blé en rotation avec légumineuses (fèves). Dans la région de Tlemcen, l’apport de 75 t/ha de compost urbain (24 % d’humidité) appliqué sur un sol brun vertique a multiplié les rendements de pois chiche par deux, en année déficitaire (Mededjel, 1995). Ces résultats obtenus sur des petites parcelles (100 m2) ont été confirmés par la suite à l’échelle de l’hectare dans les champs des paysans locaux (tabl. 3).

L’érosion en ravine

22Dans ces paysages surpâturés, on observe fréquemment des sentiers suivis par le bétail ou des rigoles dans les champs abandonnés, les pistes en terre ou les jachères évoluant en ravines. Alimentées par le ruissellement provenant de zones peu couvertes, tassées et/ou encroûtées situées en amont, ces ravines creusées dans les couvertures pédologiques et les roches tendres (surtout marnes, argilites et schistes tendres) présentent des formes en V où les terres arrachées ou éboulées durant les périodes peu pluvieuses s’accumulent au fond des ravines, puis sont évacuées lors des averses très abondantes. Leur approfondissement est généralement très rapide (E = 90 à 300 t/ha/an), mais une fois atteint un certain équilibre, les versants s’enherbent et se stabilisent (Chebbani et al., 1995 ; Roose et al., 2000).

Tableau 3. Effets de l’amélioration des systèmes culturaux sur le ruissellement, l’érosion en nappe, le rendement des cultures et le revenu annuel net à Ouzera (Roose, 1992), à Mascara (Morsli et al., 2013), à Tlemcen.

Tableau 3. Effets de l’amélioration des systèmes culturaux sur le ruissellement, l’érosion en nappe, le rendement des cultures et le revenu annuel net à Ouzera (Roose, 1992), à Mascara (Morsli et al., 2013), à Tlemcen.

Source : Mazour, 1992 ; Arabi et Roose, 1992 ; Morsli et al., 2013.
B = blé ; p = paille ; a = abricots ; f = fourrage ; r = raisin ; rc = résidus de culture ; O = orge ; pp = petits pois ; bsp = biomasse sèche des jachères ; nm = non mesuré

23En milieu méditerranéen, il n’est pas rare de rencontrer des ravines initiées en milieu de versant au point de résurgence d’une nappe d’eau temporaire ou de ruissellement hypodermique : plus on stabilise l’amont, plus on améliore l’infiltration et plus on accélère le ravinement. C’est par l’enrochement de la tête de ravine et l’aménagement de la ravine elle-même qu’on pourra stabiliser l’évacuation de ces excès d’eau localisés. Enfin, les oueds connaissent des crues impressionnantes qui peuvent déstabiliser les berges et créer des ravines remontantes. On peut réduire les risques de glissement de terrain par la plantation d’arbres à croissance rapide, mais il faut aussi stabiliser les ravines et le lit des oueds.

a : ravine témoin non aménagée, coupant tout le versant marneux en deux.
© IRD/É. Roose
b : ravine voisine aménagée : seuils en gabion complètement enterré après une seule saison et plantée de diverses essences d’arbres et d’herbes dès la seconde année. Souagui, Algérie.
© IRD/É. Roose

a : vingt ans après l’aménagement physique (seuils divers) et biologique (plantations de diverses espèces d’herbes et d’arbres), la ravine reverdie a résisté aux dégradations durant la guerre.
© IRD/É. Roose
b : une fois le fond de la ravine stabilisé et recouvert de sédiments piégés par les seuils, l’ensemble du fond et des versants de la ravine s’est recouvert naturellement de végétation. Bassin de Souagui, Algérie.
© IRD/É. Roose

La restauration des sols

24Un des objectifs à moyen terme de la GCES, outre la réduction des transports solides, vise la restauration de la capacité de production des sols. La restauration de la couverture végétale est beaucoup plus spectaculaire et rapide que l’amélioration des propriétés des sols : ces recherches se sont donc étalées sur dix ans pour vérifier sur le terrain l’évolution du stock de matières organiques de l’horizon superficiel, les propriétés physiques qui y sont directement liées et la disponibilité en nutriments pour les plantes cultivées (ou simplement gérées par le pâturage et la fertilisation organique et minérale).

Le stockage du carbone

25Il va dépendre à la fois de l’érosion des MO du sol (en réalité peu abondante si on maîtrise l’érosion en nappe : Roose et Barthès, 2006), de la minéralisation des MO du sol (rapide en milieu humide et chaud, ce qui ne dure pas toute l’année en milieu méditerranéen froid l’hiver et sec l’été chaud) et surtout des apports de biomasse fraîche à la surface du sol (peu abondants dès lors que les animaux circulent partout) et dans le sol (racines des plantes annuelles). Dans le Rif marocain, en milieu forestier naturel, le stock de carbone du sol sur 30 cm peut atteindre 100 t/ha/30 cm sur les sols argileux saturés en calcium (MO => 2 à 4 % sous la litière), mais diminue de 25 % sous matorral surpâturé, et de 50 % sous cultures sarclées (Sabir et al., 2004).

26Après 5 à 10 ans d’expérimentation, la teneur en carbone de l’horizon superficiel varie de 0,6 à 1,2 % dans l’ensemble des sols testés, quel que soit le type de sol, à part à Tlemcen où le sol brun calcaire de Madjouj atteint 1,9 à 3,3 % sous diverses jachères arbustives. Le mode d’utilisation de la terre affecte plus clairement le taux de carbone et le stock de carbone des dix premiers centimètres que le type de sol. Les taux de MO sont les plus bas sur sol nu et les plus hauts sous jachère ou matorral mis en défens. Sous culture, le taux de MOS n’est pas toujours le plus élevé sous culture améliorée, fertilisée (Morsli et al., 2006).

27Le stock de carbone organique contenu dans les dix premiers centimètres des sols varie de 9 à 18 t/ha, sauf sur le sol brun calcaire de Tlemcen où il atteint le double sous matorral dense (tabl. 4). Ces sols sont situés en bas de pente et reçoivent pas mal d’eau, de débris végétaux et parfois les déjections laissées par les animaux au pâturage : ceci a permis le développement d’une forte biomasse et l’amélioration du stock de carbone du sol.

28Le stock de carbone est le plus faible sous jachère nue : il est généralement amélioré sur cultures fertilisées (+ 5 %) et sous matorral ou jachère protégée (+ 44 %) : le pâturage le réduit systématiquement (- 4 à - 28 %). Les valeurs de stock de MO sont souvent plus faibles (9 à 18 t/ha/10 cm) dans les stations testées en Algérie que dans le Rif marocain où il atteint 20 à 40 t/ha sur 10 cm sur des sols forestiers bruns calcaires, sauf à la station de Tlemcen où les valeurs sont équivalentes (21 à 37 t/ha) et sont peut-être le reflet d’un passé forestier plus récent. Le type et le taux de couverture végétale peuvent aussi influencer les stocks de carbone du sol.

29Les pertes de stock de carbone furent suivies pendant 5 ans à Mascara et 10 ans à Tlemcen.

30Sous jachère nue, le stock de carbone a perdu 160 à 820 kg de C/ha/an selon les sols.

31Le pâturage des jachères ou des matorrals réduit logiquement les stocks de carbone du sol par rapport aux parcours en défens. Sous jachère et matorral en défens, le gain de stock varie de 330 à 750 kg C/ha/an. Le pâturage a fait perdre près de 400 kg/ha/an et la mise en défens a permis de gagner plus de 600 kg/ha/an. Sous cultures, le stock a peu varié : - 50 à - 80 kg sous légumineuses et - 30 à + 80 kg/ha/an sous céréales.

32Les pertes de carbone par érosion furent modestes si on considère les fortes pentes testées : 19 à 136 kg sous jachère nue, de 0,1 à 42 kg sous cultures. Les pertes de MOS proviennent donc essentiellement du faible apport de litière fraîche qui ne peut compenser la minéralisation par les microbes. Les résidus de cultures des légumineuses étant plus riches en azote, minéralisent plus vite que les résidus de céréales. Les légumineuses sont aussi exploitées comme fourrages et laissent très peu de biomasse dans le sol. On comprend donc mieux que les associations de légumineuses avec les céréales améliorent la production végétale et les revenus des cultivateurs, mais assez peu les qualités du sol. Par contre, l’apport de litière plus riche en lignine des jachères forestières améliore nettement le stock de carbone de l’horizon de surface et toutes les propriétés qui y sont liées, en particulier la densité apparente, l’infiltration et la stabilité des agrégats (tableau 4).

Les propriétés physiques

33La densité apparente du sol (mesurée au cylindre de 250 cm3) varie de 1,12 à 1,70 dans l’horizon superficiel en fonction des types de sol, du travail du sol et du couvert végétal. Dans les sols argileux vertiques, la densité apparente (dapp) varie autour de 1,30 entre les fissures, les sols bruns calcaires et les fersiallitiques atteignent 1,50-1,70. À l’intérieur de chaque groupe de parcelles (même sol), les jachères nues labourées et les céréales ont à peu près la même densité en fin de campagne ; par contre, le pâturage entraîne une augmentation de la densité du sol (tassement par les sabots) et la mise en défens, une diminution (activité de la faune et humification de la litière). L’amélioration de l’infiltration est liée à la diminution de la densité apparente (correspondant à une augmentation de la macroporosité de l’horizon superficiel), mais la présence d’une mince croûte de battance sur les sols nus, indétectable aux cylindres, peut modifier considérablement le ruissellement et donc l’infiltration. La pression des sabots des moutons et chèvres atteint 2 à 3 kg/cm² et celle des vaches, chevaux et ânes 5 à 7 kg/cm², soit deux fois plus que la pression des pneus des tracteurs et remorques. On comprend pourquoi dès qu’une jachère ou une forêt est dégradée par le parcours régulier du troupeau, la surface du sol est tassée en saison des pluies et pulvérisée (la structure est détruite) en saison sèche, ce qui entraîne la désorganisation des agrégats et la destruction des macropores par où les eaux de surface pénètrent et circulent rapidement dans les sols. La mise en défens de parcours a entraîné en 5 ans une amélioration de la stabilité des agrégats, de la densité apparente, de la pluie limite d’imbibition (Pi sur sol brun vertique augmente de 17 à 27 mm sur sol brun vertique et de 7 à 15 mm sur sol brun calcaire) et de l’infiltration limite (Fn de 10 à 18 mm/h sur sol saturé) en relation avec la surface fermée et la surface couverte des parcours (Morsli et Hamoudi, 2013).

Tableau 4. Stock de carbone, de nutriments et propriétés physiques du sol sur 10 cm.

Station, sol, traitements

Stock de C t/ha

dapp

Is (Hénin)

Infiltration mm/h

Medea, vertisol

Blé-jachère pâturée

9,4

1,30

Blé-légumineuse fertilisée

8,8

1,30

Médea, brun calcaire

Matorral pâturé

10,2

1,70

Matorral enrichi en herbes

10,7

1,50

Médea, brun calcaire

Vigne traditionnelle

10,0

1,20

Vigne fertilisée + cult. associée

9,0

1,10

Médea, sol fersiallitique

Abricotiers sur sol nu

10,7

1,51

Abricotiers/blé + légumineuses

12,0

1,50

Mascara, sol brun vertique argileux

Jachère nue

13,8

1,35

0,8 à 1

04

Cultures

14-16

1,35

0,5 à 0,8

10

Jachère pâturée

15,4

1,36

0,6 à 0,8

09

Jachère en défens

16,1

1,31

0,4 à 0,6

14

Mascara sol brun calcaire

Jachère nue

15,1

1,51

7 à 24

03

Cultures

15,7

1,51

4 à 8

10

Jachère pâturée

15,8

1,53

5 à 15

10

Jachère en défens

17,7

1,44

2 à 4

18

Tlemcen, sol vertique

Jachère nue

10,5

1,31

Blé + Jachère pâturée

11,7

1,30

Blé fertilisé

13,4

1,30

Tlemcen, brun calcaire

Jachère nue

20,8

1,12

Matorral surpâturé

26,7

1,16

Matorral en défens

37,3

1,12

Tlemcen, sol rouge fersiallitique

Jachère nue

9,4

1,49

Matorral surpâturé

10,3

1,51

Matorral en défens

14,1

1,50

34Dans la station de Hériz (Tlemcen), les sols cultivés en blé intensif sur marnes sont pauvres en MO : leur structure est peu poreuse et peu stable. Le travail mécanisé peut contribuer au tassement du sol et exige beaucoup de précautions (Mazour, 1992).

Les nutriments

35La plupart des sols testés sont riches en calcaire libre (à part les sols rouges lessivés) et les argiles saturées en calcium, donc la structure est assez stable. Le calcaire s’accumule souvent en profondeur et forme des amas friables, des nodules et/ou des encroûtements feuilletés. Le complexe absorbant est saturé et dominé par le calcium et le magnésium. Le pH est donc légèrement alcalin, ce qui va avoir une influence sur la disponibilité en phosphore assimilable. Le taux de MO est faible, du fait du labour qui accélère la minéralisation, mais sous couvert forestier (matorral), les horizons de surface sont bien pourvus en MO (3 à 4 %). Les sols étudiés en zone de culture sont carencés en phosphore assimilable (P2O5 < 14 ppm) La mise en défens des parcours a entraîné une nette amélioration de l’azote total, du phosphore assimilable et du carbone des sols bruns calcaires et bruns vertiques (Morsli et Hamoudi, 2013, chap. 32 de cet ouvrage). L’accroissement par 2 ou 4 de l’azote et du phosphore des parcelles améliorées proviendrait de l’augmentation de la biomasse et de sa décomposition rapide (C/N < 12).

Discussion et conclusions

36Les mesures en un réseau de 50 parcelles d’érosion (100 m²) situées sur pentes fortes sur quatre sols représentatifs des montagnes moyennes du nord-ouest de l’Algérie ont confirmé qu’il est techniquement possible d’intensifier la production végétale dans ces milieux semi-arides (300 à 600 mm), tout en réduisant les risques de ruissellement et d’érosion, même lors des plus fortes averses.

37Étant donné l’insécurité qui a régné dans certaines zones du pays, on n’a pas relevé et analysé autant d’échantillons qu’il aurait fallu pour démontrer la vitesse avec laquelle les propriétés physiques et biochimiques du sol s’améliorent.

38Cependant, les résultats disponibles après 5 à 10 ans d’expérimentation montrent bien l’influence de l’usage des terres sur leur capacité à produire et sur les propriétés physiques et biochimiques du sol qui déterminent leur fertilité, en particulier la séquestration du carbone. Quel que soit le type de sol, les parcours et les jachères nues ou surpâturées entraînent des taux de matières organiques des sols et de NPK les plus faibles. Par contre, les sols sous jachère ou matorral mis en défens ou enrichis en légumineuses qui accumulent en surface une litière morte ou un tapis d’adventices sont les moins sujets au ruissellement (bonnes propriétés physiques) et à l’érosion (accumulation d’humus et de nutriments assimilables) : ces matières organiques disponibles en surface favorisent les activités de la faune (vers de terre, termites et population microbienne) qui vit dans les horizons humifères superficiels et y organise un réseau de pores améliorant l’infiltration. Les sols cultivés évoluent plus lentement vers un enrichissement de l’horizon labouré ou vers un appauvrissement en fonction du bilan des apports de résidus de culture, d’engrais organiques et minéraux et des pertes par érosion, mais surtout par exportation des graines et des pailles récoltées. Les améliorations les plus spectaculaires des propriétés des sols ont eu lieu sur des parcours et des matorrals en défens, donc des sols non labourés ; cependant, nous n’avons pas eu l’occasion de tester les techniques de semis direct sous litière. Il semble cependant que si techniquement cette approche semble possible, même en zones semi-arides (Mrabet, chap. 27 dans cet ouvrage), le manque de fourrage et les habitudes d’élevage en liberté en saison sèche réduisent les chances de garder une litière suffisante à la surface des sols à l’époque des semis.

39Ces résultats confirment les observations selon lesquelles en milieu méditerranéen, la restauration de la couverture végétale est plus rapide que la restauration de la fertilité des sols. La nutrition raisonnée des plantes cultivées en fonction du milieu accélère la production de biomasse exploitable et la restauration du taux d’humus de l’horizon superficiel des sols : la correction des carences du sol serait trop coûteuse, car les stocks à pourvoir sont énormes et les nutriments risquent d’être bloqués par les carbonates et les métaux libres contenus dans ces sols. L’hétérogénéité des sols est si grande et le poids des horizons arables si élevé par rapport aux apports de nutriments, qu’il est bien difficile de le mettre en évidence. Pour des raisons économiques, il faut viser à améliorer la nutrition des plantes cultivées, plutôt que de tenter de corriger toutes les carences des sols, d’autant plus que les sols sont soumis à des pertes de nutriments par érosion, par drainage, par exportation des récoltes et surtout par minéralisation des matières organiques des sols. Ces pertes sont d’autant plus fortes que les horizons de surface sont enrichis en nutriments.

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Table des illustrations

Légende Les parcelles de mesure de l’érosion (photo a) sous un système agroforestier (abricotiers et rotation blé-lentilles) et (photo b) sous divers systèmes de viticulture sur micro-terrasses avec rotation blé-légumineuses entre les rangs de vignes. Station INRF de Ouzera/Médéa, Nord-Algérie. © IRD/É. Roose
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/24396/img-1.jpg
Fichier image/, 860k
Titre Tableau 1. Aptitude au ruissellement des sols nus labourés : Krmax % et pluies d’imbibition (Pi en mm) observés sur sols secs ou humides.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/24396/img-2.jpg
Fichier image/, 79k
Titre Tableau 2. Influence de la pente et du type de sol sur le ruissellement moyen et extrême et l’érosion sur une jachère nue travaillée.
Légende Source : d’après Roose et al., 1993.
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/24396/img-3.jpg
Fichier image/, 109k
Titre Tableau 3. Effets de l’amélioration des systèmes culturaux sur le ruissellement, l’érosion en nappe, le rendement des cultures et le revenu annuel net à Ouzera (Roose, 1992), à Mascara (Morsli et al., 2013), à Tlemcen.
Légende Source : Mazour, 1992 ; Arabi et Roose, 1992 ; Morsli et al., 2013.B = blé ; p = paille ; a = abricots ; f = fourrage ; r = raisin ; rc = résidus de culture ; O = orge ; pp = petits pois ; bsp = biomasse sèche des jachères ; nm = non mesuré
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/24396/img-4.jpg
Fichier image/, 242k
Légende a : ravine témoin non aménagée, coupant tout le versant marneux en deux.© IRD/É. Rooseb : ravine voisine aménagée : seuils en gabion complètement enterré après une seule saison et plantée de diverses essences d’arbres et d’herbes dès la seconde année. Souagui, Algérie.© IRD/É. Roose
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/24396/img-5.jpg
Fichier image/, 749k
Légende a : vingt ans après l’aménagement physique (seuils divers) et biologique (plantations de diverses espèces d’herbes et d’arbres), la ravine reverdie a résisté aux dégradations durant la guerre.© IRD/É. Rooseb : une fois le fond de la ravine stabilisé et recouvert de sédiments piégés par les seuils, l’ensemble du fond et des versants de la ravine s’est recouvert naturellement de végétation. Bassin de Souagui, Algérie.© IRD/É. Roose
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/24396/img-6.jpg
Fichier image/, 527k

Auteurs

Agro-pédologue, chercheur, DR. émérite, IRD, UMR Eco&Sol, Montpellier, France. Eric.Roose@ird.fr

Géographe, chercheur GCES, INRF, Ain Dheb, Medea, Algérie. almouraddz@yahoo.fr

Géographe, chercheur GCES, INRF, Ain Dheb, Medea, Algérie. blakhdar03@gmail.com

Forestier, chercheur, INRF, Cheraga, Alger. morbinrf@yahoo.fr

Agropédologue, chercheur en CES (conservation de l’eau et des sols), INRF, Mansourah Tlemcen, Algérie. morsli_boutkhil@yahoo.r

Pédologue, chercheur, INRF, Mansourah Tlemcen, Algérie.

Professeur-chercheur en hydrologie et CES, centre universitaire de Aïn Temouchent, Algérie. mohamed_mazour@yahoo.fr

Géographe, enseignant-chercheur, université Badji Mokhtar, Aménagement du Territoire, Annaba, Algérie.

© IRD Éditions, 2017

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