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Agro-ressources et écosystèmes

 | 
Bernard Christophe
, 
Roland Pérez

Troisième partie. Gestion des territoires agricoles et ruraux

Indicateurs des risques de ruissellement et d′érosion en vue d′une gestion durable des eaux et sols

(Bassin versant de Bouregreg, Maroc)1

Najoua Bensalah, Mohamed Sabir, Eric Roose et Abdellah Laouina

Texte intégral

Introduction

  • 1 Contribution rédigée à partir de la thèse soutenue par Najoua BENSALAH, à la Faculté des Lettres e (...)

1Au Maroc, le problème de la dégradation de l′environnement se pose avec une grande acuité. Le défrichement et la mise en culture des forêts, le surpâturage et les prélèvements en bois de feu sont les principales causes de dégradation. Le couvert végétal et les terres se dégradent. Les sols, mal protégés, s′érodent et perdent leurs fertilités. Des événements érosifs spectaculaires se produisent. Les retenues des barrages s′envasent. Le Maroc perd annuellement 75 millions de m 3 de la capacité de stockage en eau. L′effort fourni pour l′aménagement des bassins versants est important et coûteux. L′élaboration des schémas d′aménagement prend beaucoup de temps et les modèles utilisés sont lourds et exigeants en informations de qualité. Plusieurs chercheurs se sont intéressés à la mise au point de méthodologies capables de fournir aux décideurs des outils facilement utilisables et efficaces dans l′orientation des aménagements des bassins versants.

2Cette étude se propose de contribuer à évaluer les risques de ruissellement et d′érosion sur les différents types de sols affleurant dans le bassin versant de Bouregreg, au moyen des simulations de pluies, et de rechercher des indicateurs faciles à déterminer directement sur le terrain ou à partir des tests de laboratoire (Barthès et Roose, 2001 ; Sabir et al., 2004).

3Le Plan National d′Aménagement des Bassins Versants (HCEFLCD, 1994) a démontré que sur les 22 bassins versants étudiés de point de vue érosion, le Bouregreg en amont du barrage Sidi Mohamed Ben Abdellah est classé 13e en termes de risque d′envasement de la retenue du barrage. L′analyse des données bathymétriques sur la période 1985-2003 fait ressortir un taux d′envasement moyen de 1,93 Mm3/an (Direction de l′Hydraulique, 2002).

4La mise en évidence d′indicateurs de ruissellement et d′érosion fiables et faciles permettrait d′améliorer la spatialisation de l′érosion potentielle au niveau du bassin à travers une intégration de ces différentes caractéristiques dans un SIG (Système d′Information Géographique) est de mettre en exergue les effets de l′anthropisation des écosystèmes forestiers naturels sur ces risques de ruissellement et d′érosion et sur leurs fonctions environnementales en vue de proposer des recommandations d′aménagement et de gestion durable des ressources naturelles.

Site d′étude : Bassin versant de Bouregreg

5De superficie de 3.980 Km², le bassin versant de Bouregreg, prend naissance dans le Massif central et chemine vers le littoral à travers la Meseta côtière selon une direction SE-NW conformément à la disposition topographique générale du Plateau Central (Beaudet, 1969 ; El Agbani, 1984).

Carte de localisation du site d′étude : Bassin versant de Bouregreg, Maroc

Carte de localisation du site d′étude : Bassin versant de Bouregreg, Maroc

6Le bassin versant de Bouregreg est caractérisé par un contraste amont-aval de sa morphologie (Beaudet, 1969) suite à une évolution géologique et géomorphologique. Il est constitué de trois unités majeures de relief selon un gradient d′altitude croissant de l′aval vers l′amont : le palier inférieur regroupant les bas plateaux atlantiques, le palier intermédiaire caractérisé par des altitudes entre 600 et 850 m et le haut pays caractérisé par son altitude accusée sous forme de crêtes culminantes, des hauts plateaux entre 1000 et 1330 m d′altitude ainsi que des reliefs volcaniques.

7La répartition des sols est caractérisée par la prédominance (Beaudet, 1969 ; Ghanem, 1981 ; D. P. A de Khémisset, 1995) des lithosols développés sur schistes et flyshs, des sols évolués (sols bruns forestiers, sols rouges fersialitiques, sols brunifiés) ainsi que des sols sablonneux développés sur granite et d′autres types sols au niveau des dépressions (vertisols isohumiques calcimagnésiques). Les formations superficielles des plateaux sont caractérisées par les processus du concrétionement du fer et la formation des cuirasses ferrugineuses. Ainsi, elles sont dominées par les sols hydromorphes à concrétions ferrugineuses.

8Le bassin versant de Bouregreg recèle une diversité paysagère et une richesse floristique assez importantes. Les écosystèmes de la forêt « El Harcha » et du plateau « Ment » sont classés comme Sites d′Intérêt Biologique et Ecologique (SIBE) du domaine continental (A.E.F.C.S, 1998).

9Le reste du bassin versant est occupé par des matorrals destinés au parcours, des reboisements (Eucalyptus sp. et Pinus sp.) ou des terrains de cultures. La céréaliculture est la spéculation la plus répandue dans la zone. Le blé tendre est le plus cultivé dans la zone, suivi du blé dur, de l′orge et du triticale. Les autres cultures concernent le maraîchage, les cultures fourragères et les légumineuses. L′arboriculture fruitière, caractérisée par les plantations des rosacées (pommier, poirier, cerisier,…) et utilisant des techniques modernes et d′irrigation, est développée particulièrement dans les bas plateaux.

10Le palier inférieur est caractérisé par l′agriculture et l′élevage représentent les activités principales de ces tribus. Le palier intermédiaire et le haut pays sont caractérisée système agro-sylvo-pastoral) (Aderghal, 1993). La céréaliculture est la culture la plus répandue dans la zone. La superficie occupée par la céréaliculture est de l′ordre de 144.996 ha soit 68 % de la surface agricole utile. Les céréales constituent une catégorie de produits particulièrement importants car elles interviennent en priorité dans l′autoconsommation, dans les échanges commerciaux (vente au souk) et dans l′alimentation du cheptel (grains, paille, chaumes…). Les autres spéculations concernent les cultures maraîchères, fourrages, légumineuses, arboriculture (olivier et arbres fruitiers) et plantes aromatiques et médicinales (principalement la lavande).

Classes d′altitudes du bassin versant de Bouregreg, Maroc

Classes d′altitudes du bassin versant de Bouregreg, Maroc

Matériel et méthode

11En vue de mesurer les indicateurs de ruissellement et d′érosion, la méthode considérée est la technique de simulation de pluies. Cette technique constitue une des méthodes de l′arsenal des dispositifs utilisés pour étudier l′hydrodynamique des sols (Roose, 1996 ; Roose et Smolikowski, 1997 ; Sabir et al., 2008). Cette technique sert à reproduire à volonté des événements pluvieux et permet d′obtenir sur le terrain, de façon expérimentale, dans un temps relativement court, de nombreuses données mesurées sur le comportement de l′eau en surface sous des pluies contrôlées à l′aide d′appareillages appelés simulateurs de pluies.

12Vu la complexité du phénomène étudié et ses multiples dimensions, l′approche méthodologique a nécessité des investigations multi-échelles (bassin versant/parcelle expérimentale/sol) :

À l′échelle du bassin versant

13La cartographie a concerné la présentation du bassin versant de Bouregreg et les caractéristiques du milieu physique (hydrographie, géologie, pédologie, utilisations des terres,…) via l′outil de SIG et l′interprétation des images satellitaires de la zone.

14La définition des sites d′expérimentations s′est basée sur la superposition de la carte des types de sols et de la carte des utilisations des terres. La stratification des zones homogènes, au niveau du bassin versant, a été donc déterminée par ces deux critères : types de sol-utilisations des terres. Trois utilisations des terres sont considérées : l′état de référence représenté par la forêt avec ses deux composantes (le chêne-liège et le chêne vert) et les deux stades de dégradation représentés par le matorral pâturé et la terre cultivée (céréaliculture). Huit types de sols sont étudiés : brun forestier, brunifié, fersialitique, calcimagnésique, isohumique, vertisol, hydromorphe et sablonneux.

15Les sites ont été choisis dans des lieux les plus préservés possibles. Au niveau de chaque strate homogène et en effectuant plusieurs campagnes de prospections de terrain, on a sélectionné dix-huit sites expérimentaux (Voir carte suivante) en tenant en compte, en premier degré, des conditions d′accessibilité (proximité à la route ou à la piste), de la pente du terrain et de la possibilité d′installer des parcelles expérimentales de simulation de pluie.

À l′échelle de la parcelle

16Au niveau des strates homogènes (types de sols-utilisations des sols), les 18 sites expérimentaux considérés, dans cette étude, sont récapitulés dans le tableau suivant :

Codes

Sites d′expérimentations

BF-CL

Sol brun forestier sous chêne-liège

BF-CV

Sol brun forestier sous chêne vert

BF-M

Sol brun forestier sous matorral

BF-C

Sol brun forestier sous cultures

Br-CL

Sol brunifié sous chêne-liège

Br-CV

Sol brunifié sous chêne vert

Br-M

Sol brunifié sous matorral

Br-C

Sol brunifié sous cultures

F-CL

Sol fersialitique sous chêne-liège

F-CV

Sol fersialitique sous chêne vert

F-M

Sol fersialitique sous matorral

F-C

Sol fersialitique sous cultures

Ca-M

Sol calcimagnésique sous matorral

Ca-C

Sol calcimagnésique sous cultures

V-C

Vertisol sous cultures

Is-C

Sol isohumique sous cultures

Hyd-C

Sol hydromorphe sous cultures

Sab-C

Sol sablonneux sous cultures

17Dans chaque site d′expérimentation considéré, des parcelles de simulation de pluies sont installées. L′emplacement de la parcelle expérimentale a été choisi en fonction de deux critères : (i) la représentativité et l′homogénéité de la surface du sol, et (ii) le degré et sens de la pente. Les pentes concernées par cette étude se situent entre 20 et 40 %.

18Le simulateur de pluies utilisé est un simple irrigateur manuel (Roose, 1996). Il s′agit d′une version simplifiée à l′extrême du simulateur de pluie, qui permet de projeter sur une surface de 1m ² des gouttes relativement peu pourvues d′énergie. Le dispositif est constitué d′une rampe d′arrosage de 50 cm de large reliée par un tuyau souple à une citerne de 60 litres située à 1 m au-dessus du sommet de la parcelle. L′intensité de la pluie simulée (en moyenne de 90 mm/h) est réglée par une vanne à la sortie de la citerne. Le dispositif comporte deux cornières métalliques, de 1,66 m de long, mises en place dans la direction de la pente de terrain et bien enfoncées dans le sol (de 5 cm à peu près) en vue d′éviter les pertes latérales en eau (fuites).

Dispositif expérimental utilisé pour la simulation de pluie

Dispositif expérimental utilisé pour la simulation de pluie

19Après l′installation de la parcelle expérimentale, on procède à la mesure des différents paramètres de surface. L′état de surface du sol est décrit par la méthode des points quadrats (Roose, 1996). On définit, à l′intérieur de la parcelle, deux transects en diagonale à partir des limites de la parcelle à l′aide d′un mètre et on laisse descendre systématiquement un piquet tous les 2 cm. Pour chaque point, on note la surface nue ou couverte et la surface fermée ou ouverte. Les surfaces couvertes au ras du sol (CV %) englobent tout ce qui est litière (L %), végétation (Vég %) et cailloux non intégrés dans la masse du sol (CNI %) ; les surfaces ouvertes (SO %) concernent surtout les fissures (Fiss %), les galeries et les mottes (Mt %) constituant des pièges favorisant l′infiltration ; et les surfaces fermées (SF %) correspondent aux zones obturées par une pellicule (Pel %) ou aux cailloux apparents intégrés dans le sol (CI %).

20D′autres paramètres liés à l′état de surface sont mesurés. Les résistances à la pénétration (PEN kg/cm²) et au cisaillement (SS kg/cm²) sont mesurées respectivement, aux alentours de la parcelle, par un pénétromètre de poche et un scissomètre à raison de dix répétitions pour chaque paramètre.

21L′indice de rugosité (Ir %) est aussi déterminé, pour le cas des terres de cultures, par la méthode de la chaînette (Roose, 1996) qui consiste à utiliser une chaînette métallique posée de façon rectiligne. L′indice correspond au rapport de longueur de la chaînette déployée sur la longueur de la mesure. Cinq répétitions sont mesurées, deux longitudinalement et trois transversalement.

22Après l′évaluation de l′état de surface, on démarre l′arrosage à une hauteur moyenne de 50 cm au-dessus de la surface. L′arrosage se fait simultanément avec le chronométrage : au début, on enregistre le temps écoulé pour le déclenchement du ruissellement pour quantifier la hauteur de la pluie d′imbibition (Pi mm). On continue l′opération jusqu′à la stabilisation du ruissellement (entre 30 et 45 mn). Après l′arrêt de la simulation, on récupère la dernière eau ruisselée désignée par la lame ruisselée récupérable (Lr mm).

23L′eau de ruissellement recueillie dans le récipient est mesurée par une éprouvette graduée à un pas de temps de 5 mn puis conservée dans un jerricane transparent d′une capacité de dix litres pour mesurer ultérieurement les quantités de sédiments au laboratoire.

24Un test de simulation nécessite en moyenne 3 heures de travail pour une équipe de 3 personnes. Pour chaque site (strate homogène), trois tests de simulation de pluies sont réalisés. Pour les 18 sites, on a effectué 54 parcelles.

25Les campagnes de simulation ont été effectuées durant la saison du printemps afin d′avoir des sols ni secs ni saturés en eau et avec des humidités comparables.

À l′échelle du sol

26Au niveau de chaque parcelle, trois échantillons de sol ont été prélevés pour la détermination des propriétés physico-chimiques suivantes :

  • les densités apparentes (Da) à (0-2cm), (10-20cm) et (20-30 cm) ;
  • les analyses physico-chimiques (pH, texture, carbone et matière organiques (CO et MO)), calcaire, phosphore) ;
  • la stabilité structurale par la mesure du taux de macroagrégats stables à l′eau (MA) (méthode de Kemper et Roseneau modifiée par Barthès et al. (2001) ;
  • la détachabilité des sols (D) par la quantification des sédiments transportés par les eaux de ruissellement et conservées dans les jerricanes à la fin de la simulation de pluie. La floculation de ces sédiments est obtenue en ajoutant du sulfate d′alumine.

27Dans le but de comparer les effets des utilisations des terres sur le comportement hydrologique des sols et trouver les corrélations qui puissent exister entre les différents paramètres et variables, des traitements statistiques ont été effectués sur les données observées. Ces traitements ont consisté en des analyses de variance et de comparaisons simple et multiple des moyennes selon la méthode de la plus petite différence significative (P.P.D.S). Le seuil de probabilité considéré pour tous les tests est 5 %.

Principaux résultats et discussion

Influence des utilisations des terres sur les indicateurs des risques de ruissellement et d′érosion

L′état de surface

28La surface couverte par la végétation et la litière diffère selon les utilisations des terres. Elle est nettement plus faible sous culture que sous matorrals et forêts. Elle se situe en moyenne entre 60 et 70 % de la surface totale pour les sols cultivés (jachère de l′année). Elle dépasse les 80 % sous forêts et matorrals. La litière a le plus d′effet sur le fonctionnement hydrologique, notamment la production du ruissellement. Elle joue deux rôles antagonistes. D′une part, sous chêne-liège, le pavage et l′hydrophobie à la surface réduisent l′infiltrabilité du sol à l′eau. D′autre part, sa présence améliore la rugosité de la surface et favorise l′infiltration sous chêne vert et matorral.

29Le tassement du sol et sa battance sont évalués surtout par la surface ouverte, la résistance à la pénétration et au cisaillement et la densité apparente. Les matorrals, surpâturés, ont des sols les plus résistants à la pénétration et au cisaillement. Ces valeurs élevées varient de 3,1 à 4,8 kg/cm2 pour la résistance à la pénétration et de 2,3 à 9,4 kg/cm2 pour la résistance au cisaillement. Pour les terrains de culture, ces résistances sont plus faibles par rapport aux matorrals (PEN de 0,4 à 2 et SS de 1,2 à 1,8 kg/cm2).

30En ce qui concerne le degré de compaction des sols surtout sur les dix premiers centimètres, l′influence des utilisations des terres agit presque de la même manière que sur la cohésion du sol (PEN et SS). Les forêts sont en général les moins denses, suivis des terres de cultures et puis les matorrals. Ce qui appuie de nouveau l′hypothèse de l′influence du piétinement sur le tassement des sols au niveau des matorrals utilisés par les parcours.

31En fin de simulation de pluie, les résistances à la pénétration et au ruissellement tendent à diminuer voire même à devenir nulle pour les terres cultivées. Cette remarque est importante du fait de son influence sur l′accentuation du ruissellement et d′érosion en cas de pluies de longue durée ou de pluies postérieures.

Les propriétés hydrologiques des sols

32L′analyse des propriétés hydrologiques met parfaitement en exergue l′influence négative des cultures sur le comportement hydrologique des sols. Les parcelles de cultures sont les moins infiltrantes. L′infiltration finale ne dépasse pas 48 mm/h à part le cas du sol calcimagnésique (If = 80mm/h). Les eaux de ruissellement demeurent aussi les plus chargées en sédiments par rapport aux forêts et aux matorrals exceptés le cas du sol brun forestier dont la situation s′inverse en faveur du chêne-liège.

Effet des utilisations des terres (chêne-liège (CL), chêne vert (CV), matorral (M) et culture (C)) sur la capacité d′infiltration (i mm/h) des différents types de sols dans le bassin versant de Bouregreg, Maroc

Effet des utilisations des terres (chêne-liège (CL), chêne vert (CV), matorral (M) et culture (C)) sur la capacité d′infiltration (i mm/h) des différents types de sols dans le bassin versant de Bouregreg, Maroc

33Les détachabilités enregistrées sont respectivement 446,2 et 595,5 et 246,6 g/m²/h pour les sols brunifié, fersialitique et calcimagnésique. Les forêts délivrent des quantités entre 11 et 45 g/m²/h en excluant le cas du sol brun forestier qui délivre 202 g/m²/h alors que les matorrals délivrent dans la majorité des cas plus de sédiments que les parcelles forestières et dont les valeurs se situent entre 24,8 et 192 g/m²/h.

34En ce qui concerne la pluie d′imbibition, il est admis que les pluies d′imbibition sont plus importantes sous forêt que sous les matorrals et les terres de culture. Dans le cadre de ce travail, on remarque que la comparaison des moyennes décèle toujours une différence non significative. Trois valeurs élevées de pluie d′imbibition sont enregistrées. Il s′agit du sol fersialitique qui enregistre sous le chêne-liège une valeur de 3,6 mm/h et sous la céréaliculture 5,6 mm/h et aussi du sol calcimagnésique qui enregistre 4,1 mm/h pour les parcelles installées dans les terres de cultures. On pense que l′augmentation de la pluie d′imbibition pour le chêne-liège est favorisée par la faible pente alors que pour les terres de cultures, la présence de fissures profondes dans le sol fersialitique et une pierrosité non négligeable pour le sol calcimagnésique retardent le déclenchement du ruissellement. Le labour selon les courbes de niveau du sol calcimagnésique contrairement aux autres sols pourrait contribuer à augmenter la pluie d′imbibition.

35Enfin, quelque soit l′utilisation des terres, la lame ruisselée récupérable devient plus abondante quand le coefficient de ruissellement augmente.

La stabilité structurale et le taux en carbone organique

36En comparaison avec les chênaies et les matorrals, les sols cultivés qui sont les plus générateurs d′eaux chargées en sédiments, même en cas d′un ruissellement faible, présentent une stabilité structurale faible. En général, les sols sous forêts sont les mieux agrégés, viennent ceux sous matorral et ensuite ceux sous culture.

37Le matorral et la céréaliculture emmagasinent le moins de carbone organique sur les dix premiers centimètres du sol par rapport à la forêt. Pour ces deux formations, les stocks de carbone organique à 10 cm oscillent en moyenne entre 20 et 40 t/ha, alors que sous forêts ils passent à environ 40 – 77t/ha. Ces résultats sont similaires à ceux trouvés dans le Rif occidental : 95 t C/ha/30 cm pour la forêt naturelle de chêne-liège, 74 t/ha/30 cm sous matorral dégradé et 54 t C/ha/30 cm sous céréaliculture (Sabir et al., 2004). Sous forêt, les sols ont plus de matière organique que sous matorral et culture.

Effet de la mise en culture sur les propriétés physiques et hydrologiques des sols

38Les sols mis en culture présentent des comportements hydrologiques très différents selon leur nature texturale et les modifications de leurs états de surface. Globalement, les sols ont des états de surface peu couverts, notamment en litière. Leurs surfaces sont fermées par une pellicule. Les résistances à la pénétration et au cisaillement sont extrêmes. Les densités apparentes sont élevées à 10 cm de profondeur, ce qui indique la présence d′une semelle de labour réduisant leurs capacités d′infiltration.

39Les sols à texture limono-sableuse ou sableuse, présentent des croûtes en surface et par conséquents ils infiltrent peu (20 mm/h). Leurs coefficients de ruissellement sont élevés (40 à 50 %). Les détachabilités sont fortes (400 à 600 g/m ²/h). Les surfaces sont déstructurées par le labour (cover-crop) et ont des taux de macroagrégats très faibles (1-2 %). Ce phénomène est plus prononcé dans les sols à texture limono-sableuse que dans les sols à texture fine. Les teneurs en carbone en surface sont très faibles.

40Les sols à texture fine, riches en matière organique (vertisol, brun forestier et brunifié) présentent un comportement hydrologique moins affecté par le travail du sol que ceux à texture grossière (limono-sableuse). Ils infiltrent plus et produisent moins de sédiments. Ceci est étroitement lié à leur couverture de surface, notamment la litière. Cette dernière est très efficace dans la réduction de la génération du ruissellement et du ralentissement de son écoulement à la surface.

41On peut en conclure, d′une manière générale, que la céréaliculture, telle qu′exercée dans le basin versant de Bouregreg (labour au covercrop), déstructure la surface des sols, notamment ceux à texture limono-sableuse, obture la surface par une pellicule, fragilise la résistance des sols à la détachabilité (action du ruissellement) et réduit leur teneur en carbone organique.

Relations entre les indicateurs des risques de ruissellement et d′érosion et certaines caractéristiques des sols

42Pour l′ensemble des sols et utilisations des terres étudiés, les comportements hydrologiques des sols sont régis essentiellement par les caractéristiques des états de surface (densité, compaction, cohésion, couverture, ouverture), la texture (argile, limon, sable) et certaines propriétés physico-chimiques (pH, calcaire,).

43Les résultats de corrélation les plus significatifs sont donnés par le tableau page suivante.

44La capacité d′infiltration finale des sols est corrélée négativement aux paramètres exprimant le tassement de la surface (densité apparente, résistance à la pénétration), sa richesse en limons fins et la pente. Elle est corrélée positivement à la cohérence du sol (résistance au cisaillent) et à la teneur en calcaire.

Propriété du sol

R

Equation de régression

Infiltration finale If (mm/h)

CaC03

0,82

If = 49,91+9,87*CaC03

Pente

-0,76

If = 73,47-18,17*Pente

pH

0,75

If = -62,80+17,28*pH

LF

-0,65

If = 74,32-23,01*LF

SS2

-0,63

If = 51,71+2,49*SS2

PEN1

-0,6

If = 68,38-4,92*PEN1

Da2

-0,6

If = 75,94-20,54*Da2

Pluie d’imbibition Pi (mm)

CaC03

0,94

Pi = 1,30+3,57*CaC03

LF

-0,84

Pi = 4,96-1,57*LF

A + LF

-0,76

Pi = 2,76+0,84*A + LF

SS2

-0,72

Pi = 4,87-0,56*SS2

Coefficient de ruissellement Kr (%)

CaC03

-0,88

Kr = 1,35-0,28*CaC03

Pente

0,82

Kr = 0,73+0,46* Pente

pH

-0,81

Kr = 4,36-0,46* pH

LF

0,72

Kr = 0,67+0,62*LF

S + LG

-0,63

Kr = 1,68-0,26*S + LG

PEN1

0,62

Kr = 0,83+0,13*PEN1

Da2

0,62

Kr = 0,66+0,52* Da2

Détachabilité D (g/m²/h)

S

0,93

D = 239,33-39,20*S

A + LF

-0,86

D = 175,69-1,46*A + LF

S + LG

0,86

D = 171,10+1,46*S + LG

SC1

-0,77

D = 996,67-334,51*SC1

L

-0,76

D = 96,55+68,76*L

pH

0,75

D = -800,71+142,71*pH

PEN2

-0,71

D = 276,52-131,23*PEN2

LF

-0,66

D = 160,50+17,56*LF

MA

-0,65

D = 463,56-392,01*MA

SO1

-0,64

D = 274,83-52,75*SO1

Da30

-0,61

D = 221,56-29,32*Da30

SS2

-0,6

D = 230,87-28,60*SS2

If : Capacité d′infiltration finale (mm/h) ; CaCO3 : Pente : Pente (%) ; pH : Taux Teneur en calcaire total (%) ; de pH ; LF : Teneur en limons fins (%) ; SS2 : Résistance au cisaillement après la simulation ; PEN1 : Résistance à la pénétration avant la simulation (kg/cm2) ; Da2 : Densité apparente à 2 cm (g/cm3) ; Pi : Pluie d′imbibition (mm/h) ; A + LF : Teneur en argile et limons fins (%) ; S + LG : Teneur en sables et en limons grossiers (%) ; Kr : Coefficient de ruissellement (%) ; D : Détachabilité (g/m ²/h) ; MA : Taux de macroagrégats stables à l′eau à 5 cm (%) ; SO1 : Surface ouverte avant la simulation (%) ; SC1 : Surface couverte avant la simulation ; PEN2 : Résistance à la pénétration après la simulation ; Da30 : Densité apparente à 30 cm (g/cm 3) ; L : Teneur en limons (%) ; S : Teneur en sables (%).

45La pluie d′imbibition, paramètre qui indique la rapidité dans le déclenchement du ruissellement et son écoulement à la surface, est liée négativement à la résistance au cisaillement et à la teneur en limon fin. Elle est positivement liée à la teneur en calcaire et en argile plus limon fin. L′état de surface ainsi que la texture des sols sont déterminants.

46Le ruissellement est déterminé par les paramètres de la surface et la texture. Il est lié positivement à la compaction de la surface (résistance à la pénétration, densité apparente), à la teneur en limons fins et à la pente. Il est lié négativement au pH et à la teneur en calcaire.

47L′agrégation de la surface des sols est fortement liée positivement à des paramètres texturaux (la teneur en limons, en argile et argile plus limons fins) et de couverture végétale de la surface. Elle est liée négativement au pH.

48La détachabilité du sol (production en sédiments) est fortement corrélée positivement aux paramètres de la texture, notamment les teneurs en limons fins, limons totaux et aux sables plus limons grossiers. Elle est négativement corrélée aux teneurs des argiles plus limons fins et au taux des macroagrégats stables à l′eau. Elle est liée négativement au paramètre de l′état de surface exprimant son ouverture, sa couverture végétale, sa compaction et sa cohésion et sa densité. Ces résultats sont conformes avec ceux trouvés par plusieurs auteurs, entre autres Merzouk (1985), Wishmeier et Smith (1960), Laouina et al. (1995). Merzouk (1985) a montré que l′érodibilité des sols marocains est intimement liée à la teneur en argile.

Conclusions

49Les résultats de cette étude montrent que dans le bassin versant de Bouregreg, les états de surfaces des sols, étroitement liés aux occupations, constituent la clef de leurs comportements hydrologiques : rapport infiltration – ruissellement, pluie d′imbibition, détachabilité. Sous forêts de chêne vert et chêne liège (états de références), les effets des propriétés intrinsèques des sols sur leurs comportements sont masqués par l′importance de la couverture végétale et la litière.

50Globalement, on peut conclure que le type d′occupation des terres régit le comportement hydrologique du sol et a un effet indéniable sur les indicateurs des risques de ruissellement et d′érosion (état de surface, propriétés physiques et hydrologiques, stabilité structurale, stock de carbone, matière organique). La couverture de la surface est nettement plus faible sous culture (60 à 70 %) que sous matorrals et forêts (> 80 %). La litière a le plus d′effet sur le fonctionnement hydrologique. Les matorrals ont des sols les plus tassés. Les sols sous forêts sont en général les moins denses, suivis des terres de cultures et puis les matorrals. L′analyse des propriétés hydrologiques met parfaitement en exergue l′influence négative des cultures sur le comportement hydrologique des sols. Les parcelles sous cultures sont les moins infiltrantes (48mm/h). Leurs eaux de ruissellement sont les plus chargées en sédiments par rapport aux forêts et aux matorrals. Les forêts délivrent des quantités de sédiments entre 11 et 45 g/m²/h alors que les matorrals délivrent plus (24,8 et 192 g/m²/h). On note que les pluies d′imbibition sont plus élevées sous forêt que sous les matorrals et les terres de culture. En comparaison avec les chênaies et les matorrals, les sols cultivés qui sont les plus générateurs d′eaux chargées en sédiments, même en cas d′un ruissellement faible, présentent une stabilité structurale faible. En général, les sols sous forêts sont les mieux agrégés, puis ceux sous matorral et ensuite ceux sous culture. Le matorral et la céréaliculture emmagasinent le moins de carbone organique sur les dix premiers centimètres du sol (20-40 t/ha) par rapport à la forêt (40-80 t/ha).

51Cette étude confirme, une fois de plus, que la conversion des terres forestières en terrains de parcours ou de cultures accentue généralement les risques de ruissellement et d′érosion. Les terrains forestiers assurent un bon comportement hydrodynamique comparés aux terrains cultivés ou surpâturés. Les espaces forestiers ont une bonne couverture du sol (litière), un taux de matière organique élevé, une bonne stabilité des agrégats et une capacité d′infiltration importante. Sous culture, les labours successifs réduisent la teneur en matière organique des horizons superficiels, leur stabilité structurale et leur capacité d′infiltration.

52Les études de corrélation entre le comportement hydrologique des sols et leurs caractéristiques de surface et physicochimiques montre une nette influence des états de surfaces en premier, de la texture en deuxième lieu et des caractéristiques physicochimiques. La capacité d′infiltration finale des sols est corrélée négativement au tassement de la surface, à la teneur en limons fins et positivement à la résistance au cisaillent et à la teneur en calcaire. Le ruissellement est déterminé par les paramètres de la surface et la texture. Il est corrélé positivement à la résistance à la pénétration, la densité apparente et la teneur en limons fins. Il est corrélé négativement au pH et à la teneur en calcaire. L′agrégation des sols est corrélée positivement à la teneur en argile et argile plus limons fins et à la couverture végétale de la surface. La détachabilité du sol est fortement corrélée positivement aux teneurs en limons fins, limons totaux et aux sables plus limons grossiers. Elle est négativement liée aux taux des argiles plus limons fins et au taux des macroagrégats stables à l′eau. Elle est liée négativement à l′ouverture, la couverture végétale de la surface et sa densité apparente.

Recommandations

Recommandations de point de vue aménagement

53Les résultats expérimentaux de cette étude confirment, d′une manière générale, les effets positifs de la couverture végétale, notamment forestière (effet de la litière), sur la production en eau de qualité à stocker dans les barrages, sur la protection et la conservation des sols contre l′érosion hydrique et sur le rôle environnemental que devraient jouer les bassins versants, séquestration de carbone dans les sols. Elle a montré aussi le rôle perturbateur du pâturage et de la mise en culture des équilibres naturels dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers. À travers ces résultats et conclusions, on peut recommander pour l′aménagement du bassin versant de Bouregreg les orientations suivantes :

  • Renforcer le rôle de la couverture végétale, notamment ligneuse, par la réhabilitation des forêts existantes dans le bassin, la plantation de nouveaux peuplements dans les zones dégradées et l′encouragement des paysans à planter les arbres dans leurs exploitations ;
  • Réduire le surpâturage par la réduction de la charge animale et l′amélioration des terrains de parcours par la plantation d′espèces agroforestières apportant matière organique et protection aux sols ;
  • Réduire les superficies mises en cultures, notamment sur sols fragiles à textures limono-sableuses issus des schistes ;
  • Améliorer les techniques culturales en adoptant des procédés de travail du sol plus adéquats (labours profonds pour éviter la formation de la semelle de labour) et apporter plus de fumures organiques pour améliorer la fertilité et stabiliser la structure des sols ;
  • Tester la technique du « non labour avec litière » (couverture végétale) sur les étendues de céréalicultures ;
  • Tester sur les terrains de culture l′association à deux étages : arbres et arbustes agroforestiers & cultures (fourragères, légumineuses, céréales ; etc.).

Recommandations de point de vue méthodologique

54De point de vue méthodologique, cette étude s′est heurtée à la complexité du fonctionnement hydrologique des sols en relation avec leurs caractéristiques et les effets des utilisations des terres. Plusieurs procédés et méthodes sont développés par ailleurs. Cette étude a choisi de les aborder d′une manière simple, mais opérationnelle, produisant des résultats concluants. La simulation de pluies a été faite par un simple irrigateur. Les propriétés du sol ont été déterminées par des méthodes gravimétriques, destructrices et simples. Cependant, plusieurs questions se sont posées et mériteraient d′être reprises dans le cadre d′autres travaux de recherche. Le mini-simulateur est à améliorer pour mieux (1) contrôler temporellement et spatialement les intensités des pluies, (2) mesurer le ruissellement et (3) déterminer la détachabilité. Les procédés d′observation des états de surfaces (couverture, ouverture, densité, rugosité, etc.) devraient être adaptés aux particularités des sols méditerranéens peu profonds, riches en éléments grossiers, fissurés, et couverts de végétation à différentes hauteurs.

55La détermination des indicateurs des risques de ruissellement et d′érosion à l′échelle de la placette (échelle ponctuelle) devrait être utile pour une intégration spatiale et temporelle à l′échelle de l′ensemble du bassin versant afin d′estimer les risques d′une manière globale pour tout le bassin. Cet aspect de prospective devrait passer par des étapes d′investigations déterminant le fonctionnement de zone homogène (espace) à travers des observations ponctuelles. À titre d′exemples, ces investigations devraient répondre à certaines questions telles que : quelles relations existeraient-elles entre :

  • le coefficient de ruissellement au niveau placette et au niveau sous bassin ?
  • la détachabilité au niveau d′une parcelle et celle au niveau d′un sous bassin ?
  • comment passer d′un rapport entre pluie simulée (constante) et infiltration mesurée à un rapport entre pluie naturelle variable (intensité/durée) et la capacité d′infiltration (variable dans le temps) du sol ?

Bibliographie

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Notes

1 Contribution rédigée à partir de la thèse soutenue par Najoua BENSALAH, à la Faculté des Lettres et Sciences Humaines, Rabat, Maroc, Département de Géographie, UFR : « Gestion de l′Environnement et Développement Durable » (01.11.2008).

Table des illustrations

Titre Carte de localisation du site d′étude : Bassin versant de Bouregreg, Maroc
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Titre Classes d′altitudes du bassin versant de Bouregreg, Maroc
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Titre Dispositif expérimental utilisé pour la simulation de pluie
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Titre Effet des utilisations des terres (chêne-liège (CL), chêne vert (CV), matorral (M) et culture (C)) sur la capacité d′infiltration (i mm/h) des différents types de sols dans le bassin versant de Bouregreg, Maroc
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