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Potentiel et dynamique des stocks de carbone des savanes soudaniennes et soudano- guinéennes du Sénégal


par Cheikh Mbow
Université Cheikh Anta Diop de Dakar - Doctorat d'état en sciences 2009
  

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Université Cheikh Anta Diop de Dakar (UCAD)
Faculté des Sciences et Techniques (FST)
Institut des Sciences de l'Environnement (ISE)

THESE DE DOCTORAT D'ETAT ES SCIENCES

Présentée et soutenue publiquement le 16 novembre 2009

SUJET

Potentiel et dynamique des stocks de carbone

des savanes soudaniennes et soudano-

guinéennes du Sénégal.

par

Dr. Cheikh Mbow

Jury

Président Amadou Tidiane Ba, Professeur Titulaire, Département de Biologie

Végétale. Université Cheikh Anta Diop, Dakar, Sénégal.

Rapporteurs Bienvenu Sambou, Maître de Conférences, Institut des Sciences de l'Environnement. Université Cheikh Anta Diop, Dakar, Sénégal

Amadou Tahirou Diaw, Professeur Titulaire, Département de Géographie, Université Cheikh Anta Diop, Dakar, Sénégal.

Membres Brice Augustin Sinsin, Professeur Titulaire, Laboratoire d'Ecologie

Appliquée, Faculté des Sciences Agronomiques. Université Abomey-Calavi, Cotonou, Bénin.

David Skole, Professeur, Département de Foresterie, Michigan State University-East Lansing, USA.

Michel Verstraete, Global Environment Monitoring (GEM) Unit, Centre Commun de Recherche-Union Européenne, Ispra (VA), Italie.

DEDICACES

CE TRAVAIL EST DEDIE A
FEUE SOKHNA AICHA THIAM POUR QUI L'HUMANISME
EST L'ESSENCE DE LA VIE.

A

FEU EL HADJI CHEIKH PENDA MBOW

LE SAGE PATRIARCHE, FEDERATEUR DE CONSCIENCES
ET POUR QUI LE BIEN QU'ON FAIT POUR LES AUTRES
EST LE SENS PRINCIPAL DE LA VIE

QUE DIEU LES ACCUEILLE DANS SON AUGUSTE
PARADIS ... AMEN

Remerciement

L'Homme est le résultat d'une somme de circonstances et de conditions d'existence, parfois aléatoires, souvent liée à un déterminisme perçu ou abstrait qui sculpte sa conscience et son comportement, ses succès et ses échecs. Les relations sociales qui déterminent dans une large mesure le destin individuel, sont souvent le fruit d'un certain hasard, ou imposé par le groupe. Jacques Monod disait que "tout ce qui existe dans l'Univers est le fruit du hasard et de la nécessité". Sans chercher à séparer les deux concepts ou verser dans une logique existentialiste, nous considérons que, ce que l'homme réalise dans sa courte vie dépasse souvent sa seule volonté. Il serait par conséquent injuste de limiter l'uvre d'une personne à son mérite exclusif.

Sous ce rapport, ce travail est alors une traduction des dispositions et avantages que notre Créateur nous a accordés, ainsi qu'une transcription des idées et appuis obtenus auprès de plusieurs personnes et institutions de recherche pour lesquelles je souhaite traduire ma profonde gratitude.

En observant les plantes et le secret qui les entoure, en parcourant l'espace dans sa diversité, sa complexité et ses mystères, j'ai très vite compris que la FOI ne pouvait naître qu'en étant en contact permanent avec l'uvre immense de DIEU. Je rends grace à Allah pour m'avoir donné les dispositions physiques et morales qui m'ont permis de réaliser ce travail.

A travers la miséricorde du Créateur, j'ai croisé le chemin du Professeur Amadou Tidiane Ba. Il m'a souvent invité à la remise en question perpétuelle de moi-même pour ne pas verser dans la facilité des stéréotypes, des idées reçues et des dogmes. Sa culture et son altruisme m'ont donné la chaleur nécessaire pour couver les idées scientifiques consignées dans ce document.

Cette influence a été complétée par l'humanisme et le paternalisme des Professeurs Bienvenu Sambou et Amadou Tahirou Diaw, respectivement Directeur de l'Institut des Sciences de l'Environnement et du Laboratoire d'Enseignement et de Recherche en Géomatique de l'UCAD, pour la confiance qu'ils m'ont faite malgré les connaissances plutôt balbutiantes que j'avais en 2004 sur la séquestration du carbone. Ils m'ont `com-pris' et m'ont conduit avec une douce rigueur à aimer la recherche et avoir confiance en moi-même.

Je remercie les membres du jury : Professeur David Skole (USA), Dr Michel Verstraete (Belgique-JRC/EU) et Professeur Brice Sinsin (Bénin) qui ont bien voulu accepter de juger ce travail. Le Professeur Rasmussen a été parmi les premiers à inspirer ce travail et le Professeur Skole a été d'un apport inestimable pour la réalisation de nombreuses tâches liées à cette recherche. La profondeur scientifique de Michel Verstraete et ses conseils ont

aiguisés en nous une forte curiosité dans le domaine de la dégradation des terres au Sahel. L'esprit critique et l'immense culture du Professeur Sinsin ont forgé en moi une estime certaine à son égard. Le symbole que ces professeurs représentent pour la science traduit en moi un immense honneur de les avoir comme examinateurs. Je joins à ces remerciements une motion particulière à Professeur Kjeld Rasmussen (Danemark) et Dr Sandra Brown (WINROCK-Int., USA) pour leurs nombreux conseils dans l'élaboration de ce travail.

Pour réaliser ce travail j'ai eu le soutien financier de plusieurs institutions qu'il me plaît de remercier ici : SUN (Sustainable Use of Natural Resources-EU), IFS (International Foundation for Science), Start (Global Change SysTem for Analysis, Research and Training-US) ; et DGG (Departement of Geography and Geology-University of Copenhagen-Denmark). J'espère que ce Mémoire sera à la hauteur des attentes et espoirs portés à ce travail.

Pour leurs encouragements et leur assistance aussi bien matérielle que morale, je me dois de remercier chaleureusement tous mes collègues de l'Institut des Sciences de l'Environnement : Bienvenu Sambou, Abou Thiam, Abdoulaye Sène, Assane Goudiaby, Cheikh Diop, Cheikh Ibrahima Niang, François Matty et Henri Mathieu Lô. J'associe à ces remerciements, les collègues de la FST (notamment le Pr. Matar Mour Seck et le Pr Kandioura Noba) ainsi que tout le personnel administratif et technique de l'ISE que sont Ousseynou Ndiaye, Doudou Samba, Ababacar Sedikh Cissé, Linda Faye, Oula Ndiaye, Sounkarou Niassy, Oumar Salif Gueye, ainsi qu'à Idrissa Guiro, Mamadou Diop et Fatima Niang.

J'adresse mes chaleureux remerciements à la Direction des Eaux, Forêts, Chasse et de la Conservation des Sols (DEFCCS), notamment son ex-Directeur Colonel Matar Cissé et les Inspecteurs des Régions d'études que sont Babacar Faye de Tambacounda et Souleymane Kigera de Fatick. J'associe à ces remerciements le Colonel Bassirou Sougoufara, Maguette Kairé, Ousmane Diallo et tous les membres du groupe de travail du projet PREFER.

Mon affiliation au LERG (Laboratoire d'Enseignement et de Recherche en Géomatique) de l'ESP m'a permis de développer une collaboration fructueuse avec des collègues et des chercheurs dont je salue l'ouverture d'esprit et la sollicitude aux moments cruciaux de la réalisation de ce travail. Que Grégoire Leclerc, Mbaye Diop, Tidiane Sané, Alla Manga, Balla Diéye, Séraphin Dorégo, Khady Diouf Ndir, Amadou Kâ, et à tous mes étudiants Aminata Gueye Sarr, Awa Diouf Sylla, Idrissa Guiro, Momadou Sow, Yacinthe Sambou, Aminata Diop, Patrick Ondo Okama, etc., trouvent à travers ce travail un motif de satisfaction.

les nombreuses opportunités que des personnes comme Assize Touré, Aliou Diallo, Aliou Kâ, Jacques André Dione, Alioune Touré, Déthié Soumaré Ndiaye, et tous les chercheurs et techniciens de ce centre ; m'ont permis de saisir.

A travers Cheikh Ndiaye Sylla et Madeleine Sarr, la DEEC (Direction de l'Environnement et des Etablissements Classés) m'a été d'un apport crucial pour les nombreuses formations et ateliers (en particulier ceux du Comité National sur les Changements ClimatiquesCOMNAC) qui m'ont permis d'être à jour sur les questions importantes que soulève la séquestration du carbone dans le secteur forestier.

Le Département de Géographie et Géologie de l'Université de Copenhague a été pour moi un creuset fertile d'échanges scientifiques qui m'a permis de tirer de larges connaissances avec Kjeld Rasmussen, Anette Reenberg, Rasmus Fensholt, Ole Mertz, Inge Sandholt, Thomas Theis Nielsen, Bo Elberling, Sarah Choudhary, Lars Krogh, Mads Olander Rasmussen, Annette Norgaard, Inge Sandholt, Jens Grundtmann, Bjarn Fog). Ma participation aux activités du GLP (Global Land Project-IGBP/IHDP) avec Anette Reenberg, Tobias Laganke, Lars Jørgensen et ma collaboration avec Anne Mette Lykke (Université de Aarhus) n'ont fait que renforcer cette coopération utile et fructueuse avec le Danemark. Le financement de mon séjour au Danemark par le projet FIVA (International Research School of Water Resources) a été possible grâce à son Directeur Karsten H. Jensen et l'appui de Frederik Uldall que je remercie bien vivement.

Ce travail ne pouvait pas se réaliser sans l'appui de MSU (Michigan State University-USA) qui à travers le Professeur David Skole (Directeur du GOES : Global Observatory for Ecosystem Services) et son équipe dont Moussa Dieng, Oscar Casteneda, Jay Samek, Walter Chomentowski, m'ont aidé pour le traitement de certaines données. Je voudrais souligner l'apport inestimable de Dr. Sophan Chhin du Département de Foresterie, de la même Université, sur les analyses dendrochronologiques qui ont été difficiles à faire ; vu la complexité du travail.

Le havre de paix que constitue ma famille à été déterminant pendant ces années de recherche et je veux sincèrement remercier mon épouse Salimata Néné Thiam Mbow et mes enfants Mathiam et Aïcha pour la douceur familiale et l'acceptation de mes longues absences pour les besoins de cette thèse. Je souhaite que ce travail soit une véritable satisfaction pour mon Père El Hadji Saliou Mbow, le protecteur, pour ses prières et ses conseils ; à mes oncles Serigne, Cheikh, Falilou et Moustapha, à mes tantes Ndéye Awa Mbow (Badiene), Khady Gueye (Mère Khadi), Coumba Sylla, Coumba Thiam et Oumy Mbaye. Je remercie tous mes frères et surs Mbow et Tall pour leur soutien permanent. Je souhaite que tous mes amis, Thierno Birahim Gueye-Thier, Daha Cherif Aïdara-Che, Ibrahima Niang-Ibou, Doudou

Diop-Dou, Sokhna Helène Diop, Gora Sarr-Farba, Moustapha Thiam-Kamzo, Mokhtar LoMakhou, Mame Samba Mbaye-Serignebi et à leurs épouses et époux respectifs, trouvent à travers ce travail ; l'expression de nos sentiments de profonde reconnaissance.

Résumé

Ce travail a pour objectif de contribuer à combler le déficit d'information sur le potentiel de séquestration de carbone dans les écosystèmes de savane. Il a porté sur six Forêts Classées (Wélor, Patako, Ouli, Bala-Est, Kantoora et Mampaye) choisies pour couvrir les écosystèmes soudaniens et soudano-guinéens du Sénégal. La démarche a consisté en plusieurs étapes que sont : l'inventaire forestier, la collecte de données de biomasse pour l'élaboration de modèles allométriques, l'analyse dendrochronologique, le suivi des formations ligneuses par des parcelles suivies depuis 1993 et cartographie de la dynamique des formations végétales.

Sur la base des données collectées et analysées, trois modèles allométriques utilisant des régressions quadratique, cubique et polynomiale d'ordre 3 ont été mis au point. Ces régressions ont permis d'une part, d'estimer les stocks de biomasse avec un r2 > 0,9. D'autre part, l'application des tests ANOVA (analyse de la variance) a montré une faible différence entre la moyenne de la série expérimentale et celles issues des modèles. Les résultats obtenus indiquent des stocks de carbone (biomasse sur pied) très faibles pour les formations dégradées de la Forêt Classée de Wélor (entre 3 et 7 tC/ha) alors que les Forêts Classées de Mampaye (20-50 tC/ha) et Kantora (40-47 tC/ha) ont les stocks les plus importants. Des cas intermédiaires sont notés à Ouli (12-20 tC/ha), Bala (18-28 tC/ha), et Patako (13-33 tC/ha). L'essentiel de la biomasse se situe chez les individus de gros diamètre (> 20 cm). Cependant, la dynamique de séquestration du carbone est portée par les petits individus en croissance.

Le suivi de la végétation ligneuse montre que l'essentiel des stocks de carbone du dispositif est porté par quelques espèces, surtout celles à croissance rapide. Les espèces qui contribuent le plus à la biomasse sont Pterocarpus erinaceus, Bombax costatum et Terminalia macroptera. La contribution aux stocks de carbone est fortement liée aux possibilités de l'espèce à croître vite et à accumuler beaucoup de biomasse. Les espèces à croissance relativement rapide sont Detarium senegalense et Bombax costatum, suivies par Anogeissus leiocarpus, Lannea microcarpa, Pterocarpus erinaceus, et Terminalia macroptera.

Les analyses dendrochronologiques à partir de la largeur des cernes fournissent des indications quant à la relation avec des paramètres comme la pluviométrie. Mais des contraintes d'analyse plus fine des premiers résultats subsistent encore même s'ils confirment la faible vitesse de croissance des espèces de savane. Les jeunes plants de savane ne se développent pas forcément plus vite que les plantes affranchies à cause probablement des effets de nombreux facteurs de stress comme les feux, l'aridité, la compétition dans la croissance,

La faible productivité nette de ces écosystèmes de savane fait que les quantités de carbone séquestrées ne sont pas très élevées comparées à d'autres types de formations végétales comme les forêts tropicales, ce qui fait que le bénéfice pour les projets MDP doit être prudemment envisagé. Les résultats de la modélisation montrent l'effet très destructeur de nombreuses pratiques comme les feux, les coupes de bois, les défrichements, le surpâturage qui réduisent significativement les stocks de carbone. Cette dégradation de l'environnement due aux facteurs climatiques, politiques, et économiques rend les populations très vulnérables, les obligeant à opter pour des stratégies d'adaptation variées et qui valent plus que les possibilités offertes par le marché actuel du carbone.

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