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Relation entre le couvert végétal et les conditions édaphiques en zone a déficit hydrique

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par Madani Djamila
Université de Batna - magistere 2008
  

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Chapitre II : Les sols en zone à déficit hydrique

Introduction :

Dans les régions arides, les sols, d'une manière générale, posent d'énormes problèmes de mise en valeur. Ils présentent souvent des croûtes calcaires ou gypseuses et sont la plupart du temps salés et sujets à l'érosion et à une salinisation secondaire (AUBERT, 1960).

Les sols seront classés en fonction du niveau des sels, selon Halitim (1988) on distingue les types de sols suivants :

· Les sols accumulation de sels (au sens très large du terme sels)

· Les sols calcaires.

· Les sols gypseux.

· Les sols calcaires et gypseux.

· Les sols salés.

1- Les sols salés :

Introduction

Les sols salés ou sols halomorphes appelés actuellement sols salsodiques représentent un pourcentage important de la surface totale des sols dans le monde (Cherbuy, 1991). Ils se différencient naturellement sous les climats plus ou moins aride, mais aussi tempérés, maritimes ou continentaux, là ou l'évaporation excède, les précipitations pluviales de façon permanente ou temporaire (Bouteyre et loyer , 1992). Par ailleurs le développement mondial de la culture irriguée entraine et toujours une extension secondaire des terres salées liée à la dégradation chimique et physique des sols et à une mauvaise conduite de l'irrigation (Shainberg I, et Shalhevet J, 1984 ; Sumner, 1993 ; Gassemi et al, 1995 ; Cheverry et Bourrie ; 1998) cités par Claud et al (2005).

1-1-Définition et Dénomination des sols salés :

1-1-1-les sols salés : sont ceux dont l'évolution est dominée par la présence de forte quantités de sels solubles - plus solubles que le gypse- ou par la richesse de leur complexe absorbant en ions provenant de ces sels et susceptibles de dégrader leurs caractéristiques et propriétés physiques, en particulier leur structure, qu'ils rendent diffuse. Ces deux caractères de ces sols modifient également et diminuent le développement de leur végétation et des cultures que l'on peut y faire.

Certains des sols « salés » n'ont que l'un de ces caractères, d'autres présentent les deux à la fois (Aubert, 1983).

On parlera en général de sol salé lorsque la concentration en sels des solutions dépasse 0.5 g/ l cette concentration est le plus souvent mesurée par la conductivité électrique (CE) de la solution du sol saturée exprimée en mmhos/cm ou actuellement en décisiem en s/m (Robert, 1996).

Selon Calvet (2003) un sol est dit salé quand la conductivité électrique, est supérieure à 4 dS/m. Cependant la salinité d'un sol s'apprécie plus par le

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comportement des plantes de sorte que cette limite peut être très différente selon la sensibilité des espèces végétales.

1-1-2- Les sels : les sels solubles sont tous les sels plus solubles à l'eau que le gypse. Leur concentration globale est généralement exprimée par la conductivité électrique qui représente en réalité la conductivité eletrolytique (Halitim ,1988).

Les plus fréquents dans les régions arides et semi- arides sont surtout les chlorures et les sulfates de sodium, les sulfates de magnésium et à un moindre degré les carbonates de sodium (Servant, 1978 ; Halitim, 1988).

1-1-3- le Sodium : en excès dans le complexe absorbant du sol, peut dégrader la structure. Ces sols à structure diffuse sont souvent dénommés sols à alcali ou sodique (Aubert, 1983). Il apparaît que dans certains cas (richesse en humus, type d'argile) le magnésium peut aussi provoquer l'apparition de cette structure diffuse ( Samoiloya, 1979).

1-2-Origine de la salinité des sols :

1-2-1- Facteurs intervenant dans le processus de salinisation :

Selon Wyn- jones et gunston (1991), la salinisation des sols peut être due a :

· Lixiviation des sels solubles et / ou à l'évaporation qui déposent leurs sels dans les sols.

· En régime, non saturé, la remonté capillaire entraîne un transport des sels par flux de masse vers la surface du sol ou ils s'accumulent après évaporation de l'eau ( Raju et al, 1993). Dans les mêmes conditions You et al (1999) cité in Djili et Daoud (1999) ont étudie expérimentalement la remonté capillaire et l'accumulation des sels en surface. Ils suggèrent que cette accumulation dépend de la profondeur de la nappe et la texture du sol.

D'après Cherbuy (1991), la salinisation d'un milieu implique la présence d'une source de sels qui peut être naturelle, dénommée primaire, et une salinisation anthropique, généralement liée à l'irrigation, que l'on appellera secondaire.

1-2-2- Salinisation primaire :

1-2-2-1- Salinisation géologique :

Les sels solubles peuvent provenir :

· Soit de l'altération des roches contenant des minéraux sodiques potassiques et magnésiques. En région arides et semi-arides, ces sols se concentrent sur place ; dans les dépressions fermées.

· Soit de dissolution des évaporites contenant des chlorures, des sulfates, etc., les évaporites se localisent essentiellement dans les bassins élémentaire (Trias, terraines et quaternaire).

· Soit de l'altération des roches volcanique (Servant, 1975)

1-2-2-2 -Salinisation marine et lagunaire :

L'origine des sels peut se trouver dans les dépôts lagunaires ou matériaux salés plus ou moins récents qui peuvent être eux-mêmes des roches mères des sols et fournir leurs sels aux oueds qui les transportent jusqu'aux nappes superficielles plus ou moins profondes sous les sols des vallées et basses plaines ou les déposent à leur surface (Gaucher et Burdin ; 1974).

La salinisation d'origine géologique, marine ou lagunaire correspond à une salinisation liée au fonctionnement naturel des terrains, sous l'influence du climat, de l'altération des roches, de dynamique des eaux.

D'après Szablocs (1986) et la FAO cité in Robert (1996), la superficie totale concernée par cette salinisation naturelle est proche de mille millions d'hectares (995 ha) soit prés de 5 % de la surface du globe.

1-2-3 - Salinisation secondaire :

Dans les zones à climat aride et semi- aride, la pratique de l'irrigation représente l'une des plus importantes causes de la salinisation secondaire.

Actuellement il y a environ 350 millions d'hectares irrigués dans le monde (Szablocs, 1994). Ces chiffres sont susceptibles d'être augmentés à l'avenir.

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En effet, Hamdy et al (1995) ont constaté que les terres irriguées affectées par la salinité correspondent à 27% de la surface irriguées dans le monde. Plus de la moitié des terres irriguées du monde sont salées, sodiques ou sujettes à l'engorgement. Cette menace selon Chevery (1995) occasionne, chaque année des pertes de terres variables selon les auteurs de 10- 12 millions d'hectares.

En Algérie, prés de 10-15 % de terres irriguées, sont concernées par ces problèmes. Bien que le problème d'alcalinisation, selon Daoud et Halitim (1994) ne se pose plus, on estime que les terres salinisées seront difficilement récupérables.

1-3-principales caractéristiques des sols salsodiques :

1-3-1- Salinité globale : Pour caractériser la salinité des sols, on met habituellement l'accent sur la détermination de la composition ionique de la solution d'un extrait aqueux de sol ( Halitim, 1988) . Obtenir à partir d'un échantillon de terre, soit une pâte saturée en eau distillée (méthode de Richards (1954), soit une solution d'extraction aqueuses en prenant soin de veiller à ce que le rapport sol/eau soit constant (1/ 5 ou 1/ 10) exprimée en mm hos/ m à 25°C.

Le tableau (2) donne quelques classifications de salinité.

Tableau2: classe de la salinité en fonction de la conductivité électrique de l'extrait aqueux à 25 °c cité in Mathieu et al (2003).

1-3-2-pH : le pH est indicateur de la réaction du sol, les sols salés présentent des pH basiques ( > 7) car les hydroxydes sont plus prépondérants que les hydrogènes.

Certains auteurs ont établi que l'accroissement du pH reflète la saturation du Na+ sur le complexe d'échange et l'état de la saturation du sol (Aubert, 1983 ; Bridges, 1978 ; Duchauffour, 1969)

- Un pH compris entre 8 et 9 est retenue, généralement comme limite de la dégradation de la structure (Aubert, 1983 ; Bridges, 1978)

- La valeur de 9 atteinte lorsque Na+ représente 30 % de la CEC et la pH 10 correspond à une ESP > 15 % (Aubert, 1983).

- Le pH peut dépasser 10 ; après précipitation du carbonate de calcium, les ségrégations salines sont fortement sodiques et renferment des sels alcalins ( NaHCO3) , Na2CO3 , Na2SO4) ( Servant, 1975).

1-3-3 - Composition en sels :

Les sels les plus couramment représentés sont les sels sodiques qui sont également les plus solubles.

A partir de la composition ionique, les solutions peuvent être classées sur le diagramme de piper ( Cherbuy, 1991), qui permet de déterminer différents faciès selon le type anionique ou cationique de la salure.

1-3-4 - SAR (Sodium adsorption ratio):

Il représente le taux de sodium adsorbable par rapport aux autres cations (Ca++ et Mg++). La relation entre les trois cations est proposée par le laboratoire de Riverside (Richards, 1954), et s'exprime comme suit :

a+, Ca++, Mg++ exprimés en meg/l de la

Na +

SAR =

Solution dosée.

Ca + Mg

+ + ++

2

Le SAR est un critère utilisé pour prévoir l'évolution de la composition du complexe d'échange et on peut distinguer deux cas : (Cherbuy, 1991).

* Si le SAR > 10, il y a sodisation * SAR < 10 , il y pas enrichissement du complexe d'échange en sodium

D'après Rieu et al (1992) le SAR constitue un critère d'appréciation de la qualité des eaux d'irrigation car il définit leur pouvoir alcalinisant

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1-3-5 ESP (éxchange sodium pourcentage) :

Il s'agit du pourcentage de sodium échangeable sur le complexe d'échange est exprimé par la formule qui suit (Richards, 1954) :

Na+

ESP = x 100

CEC

Na+ : exprimé en meq/100 g CEC : exprimé en meq/ 100g

La norme retenue par l'USSL (1954) pour le taux de sodium échangeable est de 15 % de la capacité d'échange cationique (CEC). Selon la FAO (1984) la limite de classe pour le taux de sodium échangeable est donnée comme suit :

- ESP ( 5% alcalinité légère

- 5% ( ESP ( 20 % alcalinité modérée

- 20 % ( ESP ( 45 % alcalinité grave

- ESP ) 45 % alcalinité très grave.

De nombreux travaux ont tenté d'établir une relation entre ESP et SAR (Richards, 1954 ; Servant, 1970 ; Creusi, 1970). Ces relations sont en fait peu fiables pour déterminer précisément la composition chimique du complexe d'échange (Claud et al, 2005). Rieu et al (1992) ont proposé de nouveaux concepts pour le calcul du SAR.

4- Type de profils salins :

La distribution quantitative de la salinité peut dans tous les cas revêtir plusieurs modalités et conduit indépendamment à des types de sol (servant, 1973 ; 1975).

Selon servant (1976), il est possible de distinguer quatre formes principales figure ( 3 ).

-La forme A est une salinisation.

-La forme B est une désalinisation temporaire.

-La forme D est une désalinisation permanente

-La forme C est une résalinisation

Figure 3 : type de profils salins (Servant, 1976)

1-5 Répartition des sols salés :

1-5-1 Dans le monde :

Les estimations de la superficie totale représentée par les sols salsodiques dans le monde sont très variables d'un auteur à l'autre :pour Szablocs (1994), elle atteint 954832 millions d'hectare, pour Claud et al ( 2005) la superficie est estimée à environ 9.55 millions de Km2, soit 6.4 % des continents ou 19 fois le territoire français.

Tous les continents présentent de vaste surfaces de sols salsodiques figure(4)

16

re4

Figure 4 : Distribution des sols salés en Afrique (Classification de Aubert, 1970) .In
Cherbuy,1991

Selon Szablocs (1994), La répartition de ces zones sur les continents serait la suivante (Tableau 3) :

Tableau 3 : Répartition des sols salés dans le monde (Szablocs , 1994).

Sols affectés par les sels des différents continents et S/ continents (10 3 hectares)

* Amérique du Nord

15755

* Mexique et Amérique centrale

1965

* Amérique du sud

129163

*Afrique

80608

*Asie du sud

87608

*Asie du Nord et du centre

211686

*Asie du Sud est

19983

* Australie

357330

*Europ

50804

Total

954832

Les sols salés ont un caractère azonal. Ils se rencontrent dans toutes les parties du monde (servant, 1976 ; Durand, 1983)

L'Afrique présente de vastes régions affectées par les sels (notamment les zones arides et a proximité des grands fleuves) ( Cherbuy, 1991)

1-5-2 En Algérie :

Selon le Houerou (1993), les sols salés occupent de vastes superficies (3.2 millions d'hectares de la superficie totale). Ils sont localisés au Nord qu'au sud ils s'expriment mieux entre les isohyètes 450mm semble être la limite supérieure des sols fortement sodiques ( Djili, 2000).

Figure 5

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Selon FAO (2005) Figure (6) , On rencontre plusieurs type de sols salés en Algérie localisés surtout dans les étages bioclimatiques arides et semi- arides.

Figure 6 : Type de sol en Algérie ( FAO, 2005)

20

22

1-6-Classification des sols salsodiques :

La classification Française parait la plus appropriée dans les zones arides et en particulier pour les sols salés, puisque selon Halitim (1988), la classification Américaine est pragmatique et classe les sols dans des ordres différents en fonction d`une faible variation de l'évapotranspiration ou de la pluviométrie.

Dans la classification Française, les sols salés sont rangés dans la classe des sols salsodiques, elle - même subdivisée en deux (02) sous classes :

A. Sous classe des sols sodiques à structure non dégradée :

Ce sont des sols salins (solonchak), soumis à l'influence d'une nappe salée peu profonde, riches en sels de sodium, caractérisés par une conductivité électrique supérieure à 4 mmhos/cm ( Duchauffour, 1988).

A-1. Sols salins à complexe calcique ( solontchaks) :

Très fréquents en Algérie ( FAO, 2005), caractérisés par :

ESP < 15% et un profil peu différencié ( Servant, 1975 ; Duchauffour, 1976) .

Ils se rencontrent dans les zones steppiques ou désertiques dans les quelles des nappes salées contiennent à l'instar des sels solubles, une quantité importante de calcium qui alimente le profil ( Halitim, 1973).

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