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Terres d’altitude, terres de risque

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Georges De Noni
, 
Marc Viennot
, 
Jean Asseline
, 
et al.

La lutte antiérosive dans les Andes équatoriennes. De l'expérimentation à l'application

Chapitre 9. Les résultats : l'expérimentation au service de la lutte antiérosive

Texte intégral

1L'expérimentation principale a donc été menée sur les parcelles de ruissellement améliorées qui portent des ouvrages de lutte antiérosive, basés essentiellement sur le travail du sol et l'inclinaison de la pente. Des pluies simulées ont été réalisées en complément, comme dans le cas des parcelles témoins.

Les parcelles expérimentales améliorées

Le dispositif stationnel

2Selon les caractéristiques des sites, différentes méthodes et matériaux ont été retenus pour l'édification des ouvrages conservatoires.

3À Tumbaco, le choix s'est porté vers la méthode des bandes enherbées parce que la prairie à kikuyu (Penisetum clandestinum), relativement étendue dans le secteur, présente une remarquable faculté de colonisation des sols et de développement dans des conditions écologiques difficiles (présence de la cangahua et pluviométrie inférieure à 700 mm). On a donc installé sur la parcelle une bande de kikuyu et profité de cet essai pour tester – à titre expérimental – sur les bandes restantes deux autres types de graminées : le pasto lloron (Eragrostris curvula) et le pasto azul (Dactylus glomerata).

4À Cangahua ont été aménagés des ouvrages isohypses constitués par des murets de bloc de cangahua et des haies d'arbustes (chilca, [Spartium junceum]). Ce sont des matériaux et des pratiques très utilisés dans cette région, même si le rôle qui leur est dévolu par les sociétés locales n'est pas à priori de lutter contre l'érosion. On a installé deux parcelles améliorées : sur l'une ont été placés des murs de blocs de cangahua dont l'induration naturelle est propice à l'édification de talus évoluant en terrasses progressives ; tandis que sur l'autre, des fossés d'infiltration (rappelons que la zone de cangahua souffre d'un déficit hydrique chronique chaque année durant le cycle cultural) ont été creusés et associés à des haies de chilca, arbuste qui présente le double avantage d'être pâturable et de fixer par ses racines les bords du fossé. Placer sur le sol des cordons de pierres (blocs de cangahua) a également été envisagé mais cette méthode a été rapidement abandonnée car l'infiltration de l'eau dans le sol était insuffisante.

Fig. 31 — La pratique du muret de chambas (station de Mojanda)

5À Mojanda, l'environnement étant dépourvu de cailloux ou de matériau induré en raison de l'importante couche de pyroclastites, les agriculteurs utilisent la bande enherbée ou le muret formé de mottes de terre et d'herbe avec racines (chambas dans le langage local) pour cloisonner leurs parcelles. Nous nous sommes donc inspirés de cette tradition locale et nous avons installé deux parcelles améliorées, en plaçant : sur l'une, des murets de mottes d'herbe qui, retournées et empilées, ont permis de créer des terrasses perméables de construction progressive (fig. 31) ; sur l'autre, des bandes enherbées qui ont évolué progressivement en terrasses.

6Sur cette ultime parcelle, à partir de la troisième année de suivi, lorsque l'accumulation de sédiments est devenue importante à l'amont de la bande, des mottes de terre ont été ajoutées à la partie supérieure de celle-ci. L'ouvrage initial a donc évolué vers une construction mixte, bandes plus murets en grosses mottes, bien adaptée aux conditions locales. Lorsque l'herbe a été correctement enracinée, une partie des mottes a été débitée directement à la base de la bande.

7À Riobamba, où l'on manque aussi de matériaux résistants (cailloux ou blocs de sol induré), nous avons opté, comme à Mojanda et comme le pratique le paysannat local, pour la bande enherbée. Sur une seule parcelle, nous avons disposé des bandes isohypses composées alternativement par de la végétation naturelle (Stepa ichu du paramo, qui se trouve ici dans son étage écologique) et par du pâturage artificiel (pasto azúl [Dactylis glomerata]). Par rapport à l'herbe du paramo, le développement du pasto azúl a été assez médiocre ; le recours à un ouvrage mixte, bande plus muret comme à Mojanda, n'a pas été possible à cause de la mauvaise cohésion des particules du sol de la station (andosol vitrique) pour former des mottes.

8À Jadan, Vega Grande et Ventanas, où les observations ont débuté plus tardivement, nous avons décidé, à la vue des résultats déjà obtenus, de tester sur chacune de ces stations une parcelle améliorée dotée de bandes enherbées. La graminée retenue était le pasto elefante (Pennisetum purpureum). À Jadan, une seule parcelle améliorée a été installée. En revanche, à Vega Grande et à Ventanas, ce dispositif a été complété. Deux parcelles améliorées ont été ajoutées à Vega Grande pour tester l'action des fossés d'infiltration et des cordons pierreux. À Ventanas, une parcelle améliorée supplémentaire a été mise en place pour observer les effets dus au labour minimal associé à un désherbage chimique.

Dans la Sierra volcanique, les pierres et les cailloux sont rares car les volcans ont émis essentiellement des cendres fines et meubles.
Aussi, les paysans ont recours à des matériaux originaux pour leurs constructions. Ici, dans la région de Mojanda, les paysans fabriquent des murets en utilisant des mottes de terre et d'herbe avec racines appelées chambas dans le langage local. Il s'agit de sortes de « pavés » de 30/40 cm x 15/20 cm débités dans le sol avec l'asadon.

Sur l'une des deux grandes parcelles expérimentales de la station de Mojanda, les chambas sont employées pour édifier les ouvrages antiérosifs isohypses. La première année, le muret est composé seulement de deux rangées de chambas, retournées et empilées l'une sur l'autre, soit une trentaine de centimètres de hauteur.

Progressivement, les murets de chambas ont modifié la pente du versant en évoluant en terrasses progressives, qui permettent de ramener l'érosion à des valeurs faibles (moins de 1 t par hectare par an) et cela à des coûts raisonnables (moins de 2 000 F par hectare cumulés sur cinq ans).

Les résultats des parcelles de ruissellement améliorées

Des pertes en terre et en eau réduites de façon significative

9Pour chaque station, nous avons indiqué dans le tableau XIII pour toute la période (1986-1991) les valeurs moyennes des coefficients de ruissellement (KRM) en % et les pertes en terre (charges de fond plus suspension) en kilogrammes par hectare (kg ha-1). Les aménagements antiérosifs sont également rappelés.

  • 1 Une troisième parcelle améliorée a été installée pour tester l'effet de fossés d'infiltration isohy (...)

Tabl. XIII — Ruissellement et érosion sur les parcelles améliorées (1986-1991)1

10D'autre part, les données par année et par station sont exprimées par des histogrammes (fig. 32, 33, 34). Les histogrammes des parcelles témoins ont été ajoutés afin de permettre la comparaison et de juger de l'efficacité des méthodes testées pour diminuer les pertes en eau et en terre. Par station, les valeurs suivantes ont été obtenues :

  • pour la station de Tumbaco (1986-1991), l'érosion moyenne et les KRM durant la période d'étude ont été respectivement de 4,5 t ha-1 et de 2,1 % sur l'unique parcelle améliorée (bandes enherbées). En réalité, l'érosion sur cette parcelle a été moins élevée que ce que nous annonçons. La première mesure, effectuée en septembre 1986, correspond à un orage d'une exceptionnelle violence qui s'est abattu sur la station alors que l'installation des ouvrages conservatoires sur la parcelle améliorée n'était pas encore achevée. Si nous éliminons cette mesure, l'érosion moyenne pour la période est abaissée à moins de 0,8 t ha-1 et le KRM à 1,8 % ;

  • pour la station de Cangahua (1986-1991), l'érosion et les KRM ont été inférieurs à 0,4 t ha-1 et de l'ordre de 0,2 % sur les deux parcelles améliorées (murets de cangahua et bandes enherbées) ;

  • pour la station de Mojanda, l'érosion et les KRM sont également très faibles sur les deux parcelles améliorées, respectivement : 0,4 t ha-1 et 0,2 % sur l'une ; 0,2 t ha-1 et 0,2 % sur l'autre (murets et bandes enherbées) ;

  • pour la station de Riobamba, les valeurs de l'érosion et des KRM sur la seule parcelle améliorée se situent à 4,5 t ha-1 et à 3,1 % (bandes enherbées) ;

  • pour Jadan (1989-1991), Vega Grande (1989-1990) et Ventanas (1989-1991), les pertes en eau et en terre sont plus élevées que sur les stations précédentes, avec des résultats relativement hétérogènes entre parcelles et d'un site à l'autre. Sur ces trois stations, la précision des mesures est, rappelons-le, de moindre qualité, car les observations ont été plus intermittentes du fait de l'éloignement et de l'accès difficile des sites. À Vega Grande, où trois parcelles améliorées ont été installées, deux parcelles présentent des valeurs comprises entre 18 et 10 t ha-1 (respectivement bandes enherbées et cordons pierreux), avec des KRM inférieurs à 2 % ; seule la troisième parcelle (fossés d'infiltration) affiche un résultat satisfaisant de l'ordre de 3 t ha-1 et un KRM de 0,3 %. À Jadan, on ne dispose que d'une seule parcelle améliorée pourvue de bandes enherbées : l'érosion relevée est de 7 t ha-1 pour un KRM faible, de l'ordre de 2 %. Enfin à Ventanas, on a mesuré sur les deux parcelles améliorées qui composent la station 19 t ha-1 de perte en terre (travail minimum du sol) pour l'une et 7 t ha-1 (bandes enherbées) pour l'autre, avec des KRM de l'ordre de 6-7 % incluant des KRM max proches de 20 %.

Fig 32 — Érosion et ruissellement moyen annuel KRa et KRM (%) à Tumbaco et Cangahua (1986-1991)

Fig. 33 — Érosion et ruissellement moyen annuel KRa et KRM (%) à Mojanda et Riobamba (1986-1991)

Fig. 34 — Érosion et ruissellement moyen annuel KRa et KRM (%) à Vega Grande et Ventanas (1986-1991)

11Comparées aux données obtenues en situations témoins (fig. 32, 33, 34), les mesures effectuées sur les parcelles améliorées démontrent l'efficacité des ouvrages conservatoires testés, notamment l'emploi de la bande enherbée. Dans tous les cas, les valeurs observées en situation améliorée se situent bien en deçà de celles enregistrées en situations témoins.

12Les valeurs obtenues sur les stations de la Sierra du Nord, Tumbaco, Cangahua, Mojanda et Riobamba, où l'on dispose de valeurs moyennes correspondant à une série de données réparties régulièrement sur cinq ans, sont la preuve de l'excellent comportement des ouvrages testés (cf. fig. 35). C'est ainsi qu'à Tumbaco, les valeurs de l'érosion et du KRM enregistrées sur la parcelle améliorée sont beaucoup plus faibles que sur les autres parcelles : elles sont, respectivement, 120 fois et 9 fois moindres que sur le témoin non planté ; 24 et 3 fois moindres également que sur le témoin planté. Les rapports les plus élevés se situent à Cangahua et à Mojanda, où on trouve respectivement entre 135 et 720 fois moins de terre et entre 25 et 88 fois moins d'eau qu'en situation témoin non cultivé. C'est à Riobamba que les rapports sont les plus bas mais avec des valeurs néanmoins très significatives : l'érosion sur la parcelle améliorée est respectivement 20 fois et 4 fois moins importante que sur les parcelles témoins, avec des pertes en eau 2 à 5 fois plus faibles.

13Si l'on passe d'une analyse des résultats globaux moyens pour la période à un examen année par année en se reportant à la dernière série d'histogrammes, il est intéressant de noter que les rapports qui donnent des valeurs maximales correspondent indifféremment à une année de faible ou de forte érosion, ce qui témoigne de l'efficacité des ouvrages testés. Par exemple à Cangahua, l'érosion sur la parcelle témoin non plantée est de 13,9 t ha-1 en 1989-1990, ce qui est la plus basse valeur de toute la période ; parallèlement, l'érosion sur la parcelle améliorée n° 2 est quasi inexistante et estimée à 2 kg, soit 7 000 fois moins, autrement dit, le plus fort rapport pour toute la période. À Mojanda, pour une très forte érosion supérieure à 160 t ha-1 en 1989-1990 sur le témoin non planté, la parcelle améliorée n° 2 s'érode 4 000 fois moins, ce qui est également le plus fort rapport enregistré pour toute la période. Sur la station de Riobamba, pour la période allant du 20 septembre au 12 novembre 1987 (date de semis), trois pluies érosives ont donné lieu à près de 34 t ha-1 de terre perdue sur la parcelle témoin en culture traditionnelle alors que pour ces mêmes dates et pour un labour identique, l'érosion sur la grande parcelle améliorée n'est que de 1,1 t ha-1.

Fig. 35 — Variations du coefficient annuel moyen de ruissellement et de l'érosion pour les 4 stations et les trois situations culturales

14Sur les trois autres stations (fig. 34), les mesures relevées se situent dans une fourchette de valeurs plus élevées (entre 7 et 19 t ha-1) que sur les stations de la Sierra volcanique. Néanmoins, il ressort clairement que les parcelles améliorées s'érodent moins vite que les parcelles témoins, globalement entre 3 et 14 fois moins. Il est intéressant de noter les bons résultats obtenus avec la technique des fossés d'infiltration. Une solution mixte, associant bandes enherbées et fossés, devrait permettre d'abaisser l'érosion de manière sensible.

Dans d'autres régions de la Sierra volcanique, les paysans utilisent de simples bandes enherbées pour délimiter leurs parcelles. Leur rôle contre l'érosion est cependant limité car elles sont disposées selon la géométrie des parcelles et non selon les axes de fortes pentes qu'utilise préférentiellement le ruissellement. Dans plusieurs stations, on a testé ces bandes en les plaçant perpendiculairement à la pente et en utilisant le type d'herbe présent localement. La photo montre une bande enherbée de la station de Riobamba.

Après une année d'observation, lorsque la bande enherbée est bien implantée dans le sol, il est possible de débiter sur son bord aval des pavés de « chambas » qui sont disposées sur son bord amont. On revient alors au système du muret de « chambas » et à la construction de terrasses progressives. Ce type d'évolution est préconisé lorsque la pente dépasse 20 %. En deçà, la simple bande enherbée suffit à diminuer l'érosion.

Dans les régions où la cangahua couvre des superficies importantes, les paysans utilisent en priorité ce type de matériau qui se débite en gros blocs. De la même façon que pour les chambas, les blocs sont déposés à la surface du sol selon les courbes de niveau.
L'empilement de plusieurs rangées de ces blocs permet d'édifier des murets efficaces pour briser l'énergie du ruissellement. Progressivement, le versant aménagé de la sorte évolue en terrasses progressives comme dans les cas précédents et permet de contrôler l'alimentation hydrique de la plante.

15Les pertes en eau ont également été réduites de façon significative. Hormis la station de Ventanas (KRM entre 6 et 7 %) où la pluviométrie annuelle est bien plus élevée que sur les autres sites, de l'ordre de 1 500 à 2 000 mm, ce coefficient ne dépasse pas 3 %. Dans le cas particulier de la Sierra, où l'eau dans le sol peut être insuffisante au cours du cycle cultural, réduire le ruissellement présente un réel intérêt pour contrôler l'alimentation hydrique de la plante et mener ainsi la récolte à terme.

Des rendements améliorés

16Les observations menées sur les parcelles améliorées révèlent également la progression des rendements des cultures. De manière générale, on constate sur les stations une bonne relation entre la diminution des pertes en eau et en terre et l'accroissement de la production agricole. On peut citer l'exemple de Mojanda : la récolte de pommes de terre a été en moyenne de 4 t ha-1 sur la parcelle témoin et de 8 t ha-1 sur la parcelle améliorée ; la différence de rendement est encore plus nette pour la fève avec 1,1 t ha-1 sur la parcelle témoin et 9 t ha-1 en condition améliorée. Sur la portion de versant comprise entre deux murets, dont l'inclinaison initiale était de l'ordre de 40 %, la pente moyenne a diminué pratiquement de moitié, après trois années d'observation, du fait de l'accumulation de la terre derrière les ouvrages (cf. fig. 32). La pente la plus faible, voisine de 10 %, correspond aux 3 ou 4 derniers mètres qui jouxtent le muret, là où s'est accumulée la plus grande partie des particules du sol. C'est dans cette zone que les rendements les plus élevés par rang de culture ont été relevés.

Des ouvrages antiérosifs adaptés aux conditions du minifundio

17Nos observations confirment aussi l'adéquation socio-économique des ouvrages. À mesure que les parcelles améliorées étaient mises en place sur les stations, on a cherché à évaluer l'adaptabilité des ouvrages aux coutumes locales. Pour sensibiliser l'agriculteur à l'intérêt de ces techniques, outre leur efficacité pour lutter contre l'érosion, différents points ont été soulignés :

  • les ouvrages évoluant progressivement et naturellement en pseudoterrasses, le temps de travail consacré par le paysan à ce type d'activité est faible ;

  • l'utilisation exclusive de matériaux autochtones permet au paysan d'acquérir rapidement la maîtrise nécessaire à la construction de ces ouvrages ;

  • enfin, le coût d'installation et d'entretien des ouvrages est minimal. Il ne constitue donc pas un facteur limitant rédhibitoire pour le développement d'une stratégie durable de lutte antiérosive. L'évaluation des coûts durant la période des essais a permis de dresser le tableau xiv.

  • 1 Le revenu du paysan n'a pu être évalué de façon précise. Néanmoins, en conditions normales, la prod (...)

18Pour les cinq années culturales considérées, les coûts globaux et cumulés sont très bas et varient entre 1 000 et 2 000 FF par hectare. On peut estimer que des investissements de ce type sont accessibles au paysannat du minifundio, d'autant plus que ce dernier augmente ses bénéfices grâce à la hausse des rendements1.

19Cela étant, ces données n'ont qu'une valeur très relative, dans la mesure où le minifundio pratique de manière ancestrale le travail communautaire qui permet de mobiliser un groupe de villageois pour des tâches d'intérêt général sur toutes les parcelles de la commune. Dans ce cas, le travail n'a plus de coût chiffré et l'investissement est quasi nul, ou réduit au minimum comme dans le cas des bandes enherbées où il se résume à l'achat de quelques semences.

j/h : jour/homme - Tr. : transport - 1 franc = 350 sucres (monnaie locale en 1991)
Tabl. XIV — Coûts de construction et d'entretien des ouvrages

Un essai de valorisation en grandeur nature

20Nos observations montrent, enfin, la faisabilité des méthodes préconisées dans les conditions du minifundio. Pour tester la faisabilité des méthodes, nous avons développé sur la station de Mojanda une opération de valorisation en vraie grandeur. Une trentaine de familles, sensibilisées par les résultats obtenus sur la station à proximité de leurs parcelles, se sont portées rapidement volontaires pour participer à cette action. Les principales règles de cette opération étaient les suivantes :

  • une somme d'argent de 1 000 francs, remboursable au bout d'une année selon un taux d'intérêt faible (10 %), a été prêtée à chaque famille afin d'améliorer la qualité des intrants (achat de semences améliorées, d'engrais, etc.). Cette action a été d'autant plus populaire que les taux d'intérêt pratiqués en Équateur sont très élevés (supérieurs à 50 %) et inaccessibles aux paysans, alors que le taux que nous proposions était à leur portée ;

  • pour accéder à ce prêt et démontrer ainsi leur motivation, les paysans s'engageaient à installer sur leurs parcelles les ouvrages conservatoires testés sur la station.

21Deux ans de suivi ont établi que les paysans géraient sans problème particulier les ouvrages conservatoires, qu'ils étaient satisfaits des rendements obtenus et qu'ils respectaient avec régularité les échéances de remboursement du crédit.

La mise en place des pratiques antiérosives à l'échelle de la parcelle paysanne constitue l'un des objectifs fondamentaux de la démarche participative. La photo illustre le travail effectué sur leurs parcelles par les paysans vivant à proximité de la station de Mojanda. Encouragés par les bons résultats obtenus sur les stations, les paysans se sont engagés par contrat avec l'équipe à installer sur leurs parcelles les ouvrages antiérosifs. En contrepartie, ils ont bénéficié d'un prêt permettant d'acquérir les intrants nécessaires pour améliorer la fertilité du sol et la qualité des semences. Au remboursement, au bout d'un an, le prêt va à une autre famille ce qui permet, peu à peu, d'élargir le nombre des bénéficiaires.

22Cet essai de valorisation en grandeur nature, qui a connu un vif succès, montre qu'il est possible sur la base d'une concertation entre les différents acteurs — paysans, techniciens et ingénieurs agronomes représentant l'État et chercheurs — d'atteindre les objectifs fixés. Les paysans ont démontré qu'ils pouvaient s'intégrer positivement à une opération de conservation des sols et qu'ils étaient prêts à se former à des pratiques culturales mieux adaptées aux pentes de la Sierra, dans la mesure où ces pratiques tiennent compte de leurs traditions et de leurs savoir-faire. Cet exemple concret prouve qu'il existe d'autres stratégies que de placer le paysan en position passive d'assisté par l'introduction de pratiques étrangères à sa région et à sa culture, ainsi qu'il est fait dans de nombreux programmes de conservation des sols pour lesquels le taux d'échec est supérieur à celui de réussite.

Les simulations de pluies en situations améliorées

Dispositif et protocole

23Une campagne de pluies simulées a été réalisée pour préciser certains aspects qui n'ont pu être définis sur les parcelles améliorées : d'une part, le comportement du sol enherbé, testé sur la majorité des stations, et, d'autre part, celui de la cangahua, qui occupe de larges surfaces dans la Sierra volcanique du Nord.

24Le sol enherbé tient une place importante dans la stratégie de lutte antiérosive mise en place expérimentalement sur les stations. Les ouvrages de type bandes ou murets « végétalisés » ont donné de bons résultats par rapport aux autres méthodes testées pour réduire l'énergie du ruissellement et retenir les particules de sol. Néanmoins, les bandes enherbées, pour répondre pleinement au but recherché, doivent également avoir un impact au niveau de la fonction de production du ruissellement. Deux questions découlent de cette remarque : quel est le comportement du sol enherbé dans le partage infiltration/ruissellement ? Le type de graminée peut-il avoir un impact sur la capacité du sol à infiltrer une certaine quantité d'eau ? Les observations et les mesures pouvant aider à répondre à ces questions sont très difficilement perceptibles à l'échelle de la parcelle où les résultats expriment l'effet de plusieurs variables. Le recours à la pluie simulée, qui permet d'isoler le comportement du sol avec ou sans couvert végétal, s'est donc révélé très utile une nouvelle fois, à la suite de la première série de pluies simulées réalisées dans l'environnement des parcelles témoins.

25Dans le même ordre d'idées, les questions posées par la cangahua ont justifié l'emploi du simulateur de pluies. Lorsque l'érosion fait affleurer la cangahua, la déprise agricole tend à s'accélérer sur cette formation indurée et impropre en l'état à l'agriculture (cf. chap. v). Pour freiner l'exode des paysans, il faut se poser la question de la réhabilitation possible de la cangahua pour l'agriculture. Rappelons que pour pouvoir réhabiliter cette formation, il faut d'abord défoncer sa surface puis pulvériser les mottes pour préparer le lit de semence. Le problème majeur réside dans ce travail de réhabilitation, qui rend le matériau de plus en plus érodible à mesure que s'amenuise la taille des agrégats, comme le montrent les résultats obtenus sur les parcelles témoins de la station de Cangahua (cf. chap. vi).

26Bien que de bons résultats aient été obtenus sur les parcelles améliorées de cette même station pour réduire les pertes en terre, d'autres problèmes devaient être résolus pour mieux répondre à l'attente du paysannat. Les risques d'érosion demeuraient sensibles, car le matériau pulvérulent est très battant, en outre il infiltre faiblement l'eau, d'où l'existence d'un déficit hydrique pour l'alimentation de la plante. Enfin, il est peu fertile en l'état, notamment à cause d'une carence en matière organique, ce qui nuit à l'obtention de rendements corrects.

27Ces différents facteurs limitants ont été mis en évidence sur les parcelles de ruissellement mais l'approche n'a pas été assez précise pour permettre d'y remédier. C'est la raison pour laquelle une nouvelle série de pluies simulées a été effectuée, avec pour objectif d'évaluer l'influence d'amendements organiques et d'apports de pierres ponces sur le comportement hydrodynamique de la cangahua réhabilitée.

28Pour des raisons pratiques d'accessibilité à une source d'alimentation en eau destinée au simulateur, les essais ont été effectués sur le site de Tumbaco, à proximité de la station, sur une zone dégradée où affleure une surface de cangahua indurée, de l'ordre d'un demi-hectare. Les situations suivantes ont été testées sur des microparcelles de 1 m2 :

  • la cangahua défoncée à différentes profondeurs : 4 parcelles défoncées à 0,20 m ; 3 parcelles défoncées à 0,40 m ; 3 parcelles défoncées à 0,60 m. Les mottes sont ensuite brisées et ratissées dans le sens de la pente, sans aucun apport ;

  • la cangahua défoncée à 0,20 m de profondeur et brisée en mottes, avec incorporation de matière organique dans tout le profil, puis ratissée dans le sens de la pente. On a réalisé ainsi : 3 parcelles avec 40 t ha-1 de fumier de poulet ; 1 parcelle avec 80 t ha-1 de fumier de poulet ; 3 parcelles avec 120 t ha-1 de fumier de poulet ; 3 parcelles avec 1201 ha-1 de fumier de bovin ;

  • la cangahua défoncée à 0,20 m de profondeur et brisée en mottes, avec incorporation de pierres ponces dans tout le profil, soit une augmentation de 16 % du volume initial de sol, puis ratissée dans le sens de la pente. Trois parcelles ont été ainsi préparées.

29Pour toutes les simulations de pluies, tant sur sol enherbé que sur cangahua réhabilitée, les protocoles expérimentaux que nous avons suivis sont les mêmes que ceux déjà utilisés sur les situations témoins (cf. chap. vii). Rappelons que les intensités maximales simulées ont une durée del 0, 15 et 30 minutes et que trois états hydriques, étalés sur 24 heures, sont pris en compte.

Les résultats des pluies simulées en situation améliorée

Le sol enherbé

30Le pourcentage de couverture végétale sur la microparcelle de 1 m2 est proche de 100 % sur toutes les stations.

31Les valeurs de la pluie d'imbibition (Pi), comprises entre 2 et 15 mm, sont faibles dans l'ensemble et comparables à celles obtenues en situation témoin sur sol nu, qui est la plus défavorable (cf. chap. vii). On a tracé sur la figure 36 les histogrammes se rapportant aux valeurs de Rmax. Corrélativement aux valeurs de Pi, les valeurs de Rmax sont élevées comme cela avait été noté également sur sol nu. Trois sites se distinguent particulièrement – Riobamba, Mojanda et Jadan – avec des valeurs maximales comprises entre 50 et 60 mm h-1. En revanche, l'eau qui ruisselle est quasi propre, car les charges solides exportées sous prairie, comprises entre 5 et 30 kg ha-1, sont très faibles.

32Pour illustrer globalement cette dynamique, les courbes de ruissellement (hydrogramme) et les courbes des charges exportées (turbidigramme) des trois stations ont été tracées (fig. 37). Nous avons choisi une situation intermédiaire avec un sol humide et la pluie simulée d'intensité IM 15 = 60 mm h-1. L'examen des graphes montre que le ruissellement est actif sur ce type de couvert. Le début de l'essai est marqué par une phase d'imbibition de courte durée qui n'excède pas 5-7 mn, puis lui succède une phase transitoire qui indique une augmentation rapide de l'intensité de ruissellement. Ensuite intervient, à partir de 8 à 10 mn, la dernière phase qui exprime la stabilisation du ruissellement à des valeurs maximales. Les exemples choisis sont caractérisés par des intensités de ruissellement de l'ordre de 40-50 mm h-1 à Riobamba et à Mojanda. Ces dernières sont plus faibles à Jadan, où elles avoisinent 30 mm h-1. Sur le site de Jadan, la couverture végétale n'est pas totale et laisse entrevoir de petites plages de sol nu où l'infiltration est plus forte. L'érosion est inexistante dans les trois cas.

Fig. 36 — Simulation de pluies sur prairie. Variation du ruissellement maximal (R, mm h-1) en fonction de l'état d'humidité préalable et de l'intensité de pluie (I, mm h-1)

33Le sol n'intervient que faiblement dans l'interprétation de ces comportements. En contrepartie, les caractéristiques morphologiques des graminées sont essentielles pour expliquer les forts ruissellements observés. Sur les trois stations, tous les essais ont été effectués sur des graminées du type pasto azul (Dactylus glomerata) et pasto Kikuyu (Penisetum clandestinum), qui ont un excellent développement latéral, très couvrant, avec une prospection racinaire en profondeur plutôt faible. Néanmoins pour apprécier l'effet d'un autre type de pâturage, on a réalisé une nouvelle série de pluies simulées à Tumbaco en utilisant une graminée différente des précédentes et encore peu en usage dans la région, le pasto lloron (Eragrostis curvula). Celui-ci forme de grosses touffes qui se caractérisent par un port élevé et vertical des tiges et par une prospection racinaire abondante et profonde. Il est intéressant de noter que pour tous les tests, même avec des intensités maximales de l'ordre de 100 mm h-1, le ruissellement est resté quasi inexistant sur ce type de graminée, alors que les essais effectués sur kikuyu et pasto azul ont donné des valeurs de ruissellement relativement élevées. Ce dernier test montre que l'on peut observer des différences de comportement importantes selon le type de graminée utilisé.

Fig. 37 — Transfert d'eau et de matière solide sur prairie sous pluie constante (Riobamba, Mojanda, Jadan)

La cangahua réhabilitée

  • 2 Nous avons veillé à appliquer la même pluie utile, quelles que soient les intensités simulées : IM (...)

34Les résultats des différents essais effectués sur cangahua réhabilitée ont été reportés sur la figure 38 où sont mises en relation la pluie utile et la lame d'eau ruisselée. La pluie utile correspond à la hauteur d'eau effectivement tombée durant le test2, et la pluie efficace représente la pluie qui provoque le ruissellement ; elle est calculée par différence entre la pluie utile et la pluie d'imbibition.

  • 3 À des fins de comparaison, nous avons placé sur le graphe la situation de cangahua indurée, qui ill (...)

35À partir de ce graphe3, on peut déduire :

36– pour la cangahua défoncée sur 0,20-0,40 et 0,60 m de profondeur, sans aucun apport et pour des intensités de 30, 60 et 90 mm h-1, à IM 30 = 30 mm h-1, le ruissellement est absent ou très faible pour les trois profondeurs, et ne s'exprime qu'à partir des essais menés à IM 15 = 60 mm h-1 et à IM 10 = 90 mm h-1.

37On n'a placé sur le graphe que les deux profondeurs extrêmes de labour correspondant à 0,2 et 0,6 m. On constate que la relation « pluie utile – lame ruisselée » ne met pas en évidence de différence significative en fonction de la profondeur de défonçage de la cangahua. Les faibles variations constatées restent du même ordre de grandeur et ne traduisent pas d'évolution significative. Indépendamment des profondeurs de défonçage, le comportement de la cangahua au ruissellement se modifie en fonction des états hydriques. Sur sol sec, le ruissellement est nul, quelle que soit l'intensité de pluie ; sur sol humide, les ruissellements maximaux sont faibles, de 0 % à 14 %, et sur sol très humide (> à 25 % de la masse volumique), les ruissellements maximaux varient de 30 % à 58 %.

38Considérant qu'il n'y a pas d'effet profondeur du travail du sol dans les conditions de l'expérimentation, les autres tests portant sur l'incorporation de matières organiques et de pierres ponces ont été réalisés avec pour limite une profondeur de défonçage de 0,20 m.

39Pour les matières organiques, les quelques essais de réhabilitation que nous avons pu observer dans les zones où la cangahua occupe de grandes surfaces montrent que le paysan incorpore essentiellement du fumier de poulet, car il existe autour des quelques grandes villes de la Sierra de nombreux élevages de poulets. En second ordre, le paysan utilise aussi du fumier de bovin ; néanmoins, ce dernier est plus difficile à se procurer car il est surtout produit par les troupeaux des haciendas qui le recyclent en grande partie sur place.

Fig. 38 — Relations pluie utile – lame ruisselée

40Les doses utilisées par les paysans – souvent inférieures à 20 t ha-1 – nous paraissant trop faibles, nous avons testé des doses plus fortes afin de pouvoir mettre en évidence l'effet fumier sur la cangahua défoncée à 0,20 m. Les doses utilisées sont :

  • pour le fumier de poulet : 401 ha-1, 80 tha-1, 120 t ha-1 ;

  • pour le fumier de bovin, 120 t ha-1.

41Par type d'intensité, on a obtenu les résultats suivants qui donnent une bonne appréciation de l'effet de l'incorporation de matière organique sur l'infiltration de l'eau dans le sol (Leprun et al., 1986 ; Albrecht et al., 1992). À 30 mm h-1, on observe que le ruissellement est absent lors des premières pluies, puis très faible quel que soit le type de fumier. À 60 mm h-1, les manifestations du ruissellement restent faibles alors que sur la cangahua défoncée, sans apport, les lames ruisselées sont comprises entre 10 et 22 mm pour une pluie utile de 100 mm réalisée en 5 averses. À 90 mm h-1, enfin, le ruissellement s'organise et devient aussi efficace que dans le cas de la cangahua sans apport, l'effet de la dose de fumier de 40 t ha-1 étant nul. Néanmoins, pour les doses supérieures, 80 et 1201 ha-1, le ruissellement continue à être faible, quel que soit le fumier utilisé.

42Nous avons également testé l'apport de pierres ponce : la pierre ponce, très abondante dans les couches géologiques, n'est pas utilisée en général par le paysan. Son emploi est récent et revient aux horticulteurs et aux fleuristes, dont l'activité, à la périphérie des grandes villes, est en pleine expansion. Ils utilisent ce matériau pour le stockage de l'eau dans le sol.

43Dans nos tests, nous avons utilisé, en nous inspirant de cette pratique, une couche de quatre centimètres d'épaisseur composée exclusivement de pierres ponce. Celles-ci ont été répandues sur la cangahua préalablement défoncée, puis incorporées et bien mélangées sur les premiers 0,20 m de profondeur. Avec ce traitement, nous avons constaté une capacité d'infiltration supérieure à 90 mm h-1. Tout s'infiltre jusqu'à totaliser une pluie utile d'environ 100 mm, le système fonctionne alors comme un réservoir qui déborderait une fois plein. Pour arriver à une telle situation de débordement, une pluie de hauteur et d'intensité centenale serait nécessaire (Pourrut, 1994) !

44De cette série de pluies simulées, dont l'objectif était d'apprécier la dynamique de l'eau dans le sol dans le cas de quelques situations améliorées, on peut tirer les enseignements suivants :

  • la cangahua défoncée et pulvérisée pour la réhabilitation est un matériau très sensible à la battance des pluies, qui se ferme rapidement en surface et qui présente de forts risques de ruissellement ;

  • l'incorporation de matière organique améliore de façon substantielle l'infiltration et le stockage de l'eau. Trois mois après cette campagne, et malgré la sécheresse, on pouvait remarquer la présence d'une importante végétation, uniquement sur les trois parcelles traitées au fumier. L'absence constatée d'effet avec un apport de 40 t ha-1 montre que la dose utilisée par les paysans, de l'ordre de 20 t ha-1, est comme on pouvait s'y attendre insuffisante. On a donc bien fait de passer directement à des doses supérieures et il semble, sur la base des résultats acquis, que le seuil d'efficacité se situe entre 40 et 80 t ha-1, la dose optimale restant à déterminer. Les doses d'amendements organiques employées actuellement par les agriculteurs se situent bien en deçà de cette limite et sont donc inefficaces pour améliorer l'infiltration de l'eau ;

  • la pierre ponce joue un rôle efficace de filtre en augmentant la macroporosité du sol, sa capacité de stockage de l'eau n'a pas été testée. Néanmoins, on doit être conscient qu'augmenter l'infiltration sur ce type de sol, qui repose sur un horizon induré à faible profondeur et sur des pentes généralement déclives, peut accroître les risques de ruissellement hypodermique et de glissement. Il apparaît donc qu'une méthode mixte qui combinerait matière organique et pierres ponce, à des doses dans ce cas plus faibles que celles testées ici, devrait améliorer significativement l'infiltration.

La possible lutte antiérosive

45En conclusion, il ressort que les améliorations testées permettent de répondre positivement à l'objectif de notre recherche appliquée. Par rapport aux situations témoins, les pertes en terre et les pertes en eau par ruissellement relevées sous pluies naturelles et simulées sont nettement plus faibles en situations améliorées et atteignent des valeurs-seuils admissibles pour un milieu particulier comme celui du minifundio de la Sierra équatorienne. Par ailleurs, ces résultats sont issus de méthodes et d'ouvrages qui tiennent compte des besoins et des capacités socio-économiques des populations, et les conditions de faisabilité sont bonnes. Néanmoins, pour pouvoir valoriser correctement cette stratégie et lui assurer une efficacité durable, une attention particulière devra être portée, lorsque l'on passe des conditions expérimentales aux vraies conditions de culture par les paysans, aux phénomènes de report hydrique et d'érosion mécanique sèche.

46Les phénomènes de reports hydriques (« run on ») se réfèrent à la production de ruissellement sur un secteur du versant et aux perturbations que l'écoulement de cette eau peut occasionner sur un autre secteur du versant situé en aval. Ce processus s'intègre donc dans la dynamique et la gestion de l'eau à l'échelle du terroir ou du versant. À l'échelle de la parcelle de ruissellement améliorée, les effets des reports hydriques, dus à des surfaces très ruisselantes, ne sont que partiellement perceptibles du fait que la surface expérimentale ne représente qu'une partie du champ cultivé ou du versant. Néanmoins, les simulations de pluies ont bien démontré l'influence de surfaces potentiellement ruisselantes, comme la cangahua et le sol lorsqu'il est couvert par certains types de couverts végétaux. En vraies conditions de terrain, sur un versant où s'étagent plusieurs parcelles, les risques d'érosion peuvent augmenter considérablement s'il existe des surfaces ruisselantes non contrôlées. Dans ce cas, à l'échelle du terroir ou du versant, se pose donc un vrai problème de gestion de l'eau : il faut alors compléter et doubler les ouvrages par un réseau de rigoles ou de fossés pour dévier et capter l'eau afin de protéger les champs cultivés des écoulements en provenance de l'amont. Initialement, le paysage du minifundio est fermé et forme une sorte de bocage qui atténue les effets des reports hydriques ; néanmoins, la tendance actuelle à la mécanisation collective et à la disparition des haies ou murets de toutes sortes est un facteur aggravant.

47Les manifestations de « l'érosion mécanique sèche » sont également à prendre en compte. Ce type particulier d'érosion du sol est provoqué par l'homme sans qu'interviennent la pluie ou le vent. Il se produit lorsque le paysan travaille le sol et qu'il entraîne progressivement avec ses outils, voire dans certains cas avec le tracteur, la terre du haut vers le bas du versant, processus d'autant plus actif que l'inclinaison de la pente est forte. Nous avons remarqué sur les parcelles améliorées que des volumes de terre importants avaient été transportés par les outils lors des opérations de semis ou au cours de la récolte. La terre s'accumule derrière les ouvrages de lutte antiérosive pouvant laisser croire, à tort, que ce remblaiement est dû à l'érosion par l'eau. Jusqu'à 15-20 % de pente, ce phénomène est relativement contrôlable et n'impose qu'un réajustement léger de la configuration des ouvrages isohypses, qu'il s'agisse des bandes enherbées ou des murets. Au-delà de cette limite de pente, il est nécessaire de procéder, chaque année, à une élévation de la hauteur de l'ouvrage pour compenser l'épaisseur de terre qui s'est accumulée derrière celui-ci. Le cas le plus significatif est celui de Mojanda, car la station se situe sur une pente moyenne de 40 %. Au départ, chaque ouvrage était constitué par deux rangées superposées de mottes de terre dont la hauteur était d'environ 30 cm (cf. fig. 31). Puis, progressivement, à l'occasion des travaux culturaux liés au semis et aux récoltes et effectués à la houe, des déplacements considérables de terre se sont produits du haut vers le bas de la parcelle. Le piochage du sol, qui commence toujours au pied de l'ouvrage, donne lieu à un surcreusement à la base de celui-ci, puis à un déplacement de la terre vers le bas de la parcelle jusqu'à ce qu'un autre ouvrage fasse obstacle. Ces déplacements simultanés de terre, par creusement à l'avant de l'ouvrage et par remblaiement à l'arrière, nous ont obligés à surélever la hauteur de tous les ouvrages d'environ 0,35 m par an. Sur 20 mois d'observation, la hauteur est passée de 0,30 m à 1,30 m et à 1,60-1,80 m au bout de quatre ans. À partir de la cinquième année, il n'a plus été nécessaire de modifier la hauteur. Le versant avait évolué vers un profil en terrasses bien individualisées où la pente entre deux talus s'était stabilisée autour d'une valeur de l'ordre de 10 %-15 %.

48Il est remarquable de constater que cette évolution, que nous n'avions pas prévue, est à attribuer aux seuls travaux culturaux. On estime que le poids de terre qui s'accumulait annuellement derrière chaque ouvrage était d'environ 8 t par 20 m linéaire, soit 40 t ha-1 dans le cas d'un seul ouvrage par 100 m de long.

49Néanmoins, il n'aurait pas été envisageable au départ, pour des problèmes évidents de stabilité, de construire des talus pouvant dépasser 1,5 m de haut. La bonne cohésion du matériel motteux utilisé a permis d'atteindre cette hauteur sans problème majeur, ce qui n'aurait certainement pas été le cas dans d'autres conditions pédologiques (Roose et Ndayizigiye, 1994). Cela étant, les effets de l'érosion mécanique sèche étant dorénavant reconnus, il devrait être possible de mieux contrôler ce type d'érosion, ce qui permettrait de diminuer l'accumulation de terre derrière les ouvrages afin que ces derniers n'excèdent pas un mètre de hauteur.

Notes

1 Le revenu du paysan n'a pu être évalué de façon précise. Néanmoins, en conditions normales, la production agricole est essentiellement destinée à l'alimentation de la famille, et n'est pas toujours suffisante si les conditions climatiques sont adverses. En conditions améliorées, l'augmentation des rendements permet au paysan de dégager un surplus de récolte qui, vendu sur le marché de la ville proche, lui rapporte un bénéfice qu'il n'avait pas auparavant.

2 Nous avons veillé à appliquer la même pluie utile, quelles que soient les intensités simulées : IM 30 à 30 mm h-1, IM 15 à 60 mm h-1, et IM 10 à 90 mm h-1, correspondent toutes a une pluie utile de 15 mm.

3 À des fins de comparaison, nous avons placé sur le graphe la situation de cangahua indurée, qui illustre un cas extrême : en effet, de par son induration et sa surface nue et lisse, cette formation ruisselle quasi instantanément sans perdre de terre.

Notes de fin

1 Une troisième parcelle améliorée a été installée pour tester l'effet de fossés d'infiltration isohypes, les résultats ont été : KRM % = 0,8 et kg ha-1 = 5 648.

Table des illustrations

Légende Fig. 31 — La pratique du muret de chambas (station de Mojanda)
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Légende Dans la Sierra volcanique, les pierres et les cailloux sont rares car les volcans ont émis essentiellement des cendres fines et meubles.Aussi, les paysans ont recours à des matériaux originaux pour leurs constructions. Ici, dans la région de Mojanda, les paysans fabriquent des murets en utilisant des mottes de terre et d'herbe avec racines appelées chambas dans le langage local. Il s'agit de sortes de « pavés » de 30/40 cm x 15/20 cm débités dans le sol avec l'asadon.
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Légende Sur l'une des deux grandes parcelles expérimentales de la station de Mojanda, les chambas sont employées pour édifier les ouvrages antiérosifs isohypses. La première année, le muret est composé seulement de deux rangées de chambas, retournées et empilées l'une sur l'autre, soit une trentaine de centimètres de hauteur.
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Légende Progressivement, les murets de chambas ont modifié la pente du versant en évoluant en terrasses progressives, qui permettent de ramener l'érosion à des valeurs faibles (moins de 1 t par hectare par an) et cela à des coûts raisonnables (moins de 2 000 F par hectare cumulés sur cinq ans).
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Légende Tabl. XIII — Ruissellement et érosion sur les parcelles améliorées (1986-1991)1
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Légende Fig 32 — Érosion et ruissellement moyen annuel KRa et KRM (%) à Tumbaco et Cangahua (1986-1991)
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Légende Fig. 33 — Érosion et ruissellement moyen annuel KRa et KRM (%) à Mojanda et Riobamba (1986-1991)
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Légende Fig. 34 — Érosion et ruissellement moyen annuel KRa et KRM (%) à Vega Grande et Ventanas (1986-1991)
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Légende Fig. 35 — Variations du coefficient annuel moyen de ruissellement et de l'érosion pour les 4 stations et les trois situations culturales
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Légende Dans d'autres régions de la Sierra volcanique, les paysans utilisent de simples bandes enherbées pour délimiter leurs parcelles. Leur rôle contre l'érosion est cependant limité car elles sont disposées selon la géométrie des parcelles et non selon les axes de fortes pentes qu'utilise préférentiellement le ruissellement. Dans plusieurs stations, on a testé ces bandes en les plaçant perpendiculairement à la pente et en utilisant le type d'herbe présent localement. La photo montre une bande enherbée de la station de Riobamba.
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Légende Après une année d'observation, lorsque la bande enherbée est bien implantée dans le sol, il est possible de débiter sur son bord aval des pavés de « chambas » qui sont disposées sur son bord amont. On revient alors au système du muret de « chambas » et à la construction de terrasses progressives. Ce type d'évolution est préconisé lorsque la pente dépasse 20 %. En deçà, la simple bande enherbée suffit à diminuer l'érosion.
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Légende Dans les régions où la cangahua couvre des superficies importantes, les paysans utilisent en priorité ce type de matériau qui se débite en gros blocs. De la même façon que pour les chambas, les blocs sont déposés à la surface du sol selon les courbes de niveau.L'empilement de plusieurs rangées de ces blocs permet d'édifier des murets efficaces pour briser l'énergie du ruissellement. Progressivement, le versant aménagé de la sorte évolue en terrasses progressives comme dans les cas précédents et permet de contrôler l'alimentation hydrique de la plante.
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Légende j/h : jour/homme - Tr. : transport - 1 franc = 350 sucres (monnaie locale en 1991)Tabl. XIV — Coûts de construction et d'entretien des ouvrages
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Légende La mise en place des pratiques antiérosives à l'échelle de la parcelle paysanne constitue l'un des objectifs fondamentaux de la démarche participative. La photo illustre le travail effectué sur leurs parcelles par les paysans vivant à proximité de la station de Mojanda. Encouragés par les bons résultats obtenus sur les stations, les paysans se sont engagés par contrat avec l'équipe à installer sur leurs parcelles les ouvrages antiérosifs. En contrepartie, ils ont bénéficié d'un prêt permettant d'acquérir les intrants nécessaires pour améliorer la fertilité du sol et la qualité des semences. Au remboursement, au bout d'un an, le prêt va à une autre famille ce qui permet, peu à peu, d'élargir le nombre des bénéficiaires.
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Légende Fig. 36 — Simulation de pluies sur prairie. Variation du ruissellement maximal (R, mm h-1) en fonction de l'état d'humidité préalable et de l'intensité de pluie (I, mm h-1)
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Légende Fig. 37 — Transfert d'eau et de matière solide sur prairie sous pluie constante (Riobamba, Mojanda, Jadan)
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Légende Fig. 38 — Relations pluie utile – lame ruisselée
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© IRD Éditions, 2001

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