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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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Introduction

Les sols gypseux (au sens large) sont largement répandus et apparaissent typiques des régions arides et semi- arides, Ils sont répandus dans les régions à régime hydrique xeric, ustic et aridic ( Khademi et Mermut, 2003) : Tunisie, Syrie, Irak, sud de l'URSS et de l'Espagne, Mexique, Algérie, etc

L'origine du gypse en qualité importante dans le sol est en relation avec la présence de roches sédimentaires gypseuses, la topographie et l'aridité du milieu ( Bellanca et Neri, 1993)

Dans le sol, le gypse peut se présenter sous différentes formes en fonction des conditions dans les quelles il précipite.

2-1-Définition et dénomination des sols gypseux :

2-1-1-gypse : le gypse constitue la forme la plus répandue du sulfate de calcium dans le sol (Eswaran et al, 1981).

C'est un sel soluble (Sulfate de calcium hydraté) (Herero et porta, 1990), il peut se déshydrater pour donner d'autre sels.

2-1-2-Sols gypseux : Van alphen et Rios romero (1971) désignent sous sols gypseux, les sols à teneur supérieur à 2 % de gypse.

Alors que la classification FAO (1998) nomme gypsisols, les sols à teneur supérieur à 5 % de gypse.

2-2-Origine des accumulations gypseuses :

Le gypse s'accumule suite à l'évaporation d'une eau minérale et de sa précipitation, il peut être hérité d'un matériau parental ou précipité de solution de sol hypersaturée ; il se dissout en saison humide et se précipite en saison sèche, il peut être transporté par l'eau et par le vent et se déposer par la suite.

2-2-1- Origine de nappes : par mouvement << per ascensum», cette théorie implique des mouvements par ascension capillaire à partir d'une nappe superficielle (Watson, 1979). Selon Halitim(1988). Ce processus peut jouer pour trois raisons :

- Une ETP > P, la plus grande partie de l'année.

- Un niveau de la nappe proche de la surface.

- Plus généralement, une nappe saturée ou proche de la saturation vis-à-vis du gypse.

2--2-2 -Origine lagunaire :

Le dépôt de sulfate de calcium est dû à la concentration sur place de l'eau sous l'influence de l'évaporation en présence du chlorure de sodium provoquant sa précipitation sous des formes plus ou moins hydratées (Durand, 1953).

2-2-3- Origine éolienne :

Plusieurs auteurs (Coque, 1962 ; Trichet, 1963) ont démontré la contribution du vent dans la formation des accumulations gypseuses. Dans ce cas, les croutes résultent d'un poudrage intermittent de poussières surtout salines, diffusées dans l'atmosphère par le vent. La cimentation de ces dernières serait le résultat de l'infiltration des eaux pluviales dans les recouvrements éoliens. Watson (1979) qualifie ce processus de mouvement << per ascensum»

24

2-3-formes d'accumulations gypseuses:

D'après Djili (2000), les formes discontinues et continues constituent l'essentiel du gypse des sols du Nord de l'Algérie, elles sont respectivement de 73% et 9,6% en surface, 80,7% et 5,7% en sub- surface et, 84% et 5,8% en profondeur.

Selon le degré de précipitation du gypse au niveau du profil, on distingue : - Des accumulations généralisées qui englobent les croûtes et les encroûtements.

- Des accumulations localisées qui regroupent les nodules, les amas friables, les racines gypsifères, les pseudomyceliums, et le gypse diffus.

2-4- Caractéristiques des sols gypseux :

Les propriétés des sols gypseux dépendent largement de la teneur en gypse et de la position de la croûte gypseuse dans le profil.

2-4-1- Propriétés physiques :

2-4-1-1- Texture :

La texture des sols gypseux influencée par la présence de teneurs élevées en cristaux de gypse (van alphen et rios remero, 1971), l'élimination du gypse, n'est possible que si la teneur en gypse est inferieure à 10%. Pour une teneur supérieure, la granulométrie établie sur une fraction seulement des constituants réels du sol, ne serait pas représentative des propriétés physiques du sol gypseux (C.I.R.A.D, 2004).

En Syrie, Stoops et Allaiwi (1981) cité in Abedsselam (1999), rapportent que la plupart des sols gypseux présentent une texture sableuse à sablo- limoneuse. Poch (1992), indique dans une étude sur les sols gypseux d'Espagne que la texture est étroitement liée à la teneur en gypse. Cependant, l'augmentation des teneurs en gypse engendre, d'une part, la formation d'une texture à dominance de limons et de sables.

Selon F.A.O (1990) grandes variétés de textures ont été observées dans les sols gypseux des régions méditerranéennes.

Les teneurs en argiles observées varient entre 2 à 50%. D'après Djili (2000), l'augmentation du taux d'argile est accompagnée d'une diminution des taux de gypse, mais le gypse peut se rencontrer en Algérie dans les sols argileux (marnes, alluvion ; des chotts et sebkha), qu'au sein des sols sableux des régions arides. (F.A.O, 1990).

2-4-1-2-Structure : La plupart des sols gypseux ont une structure peu favorable, l'horizon de surface est dominée par une couche massive ou fine, peut être fortement cimenté, avec la formation de croûtes dures, s'opposant par fois à la circulation de l'eau et au développement des racines ( F.A.O, 1990).

Cependant Halitim (1988) a montré que parfois le gypse pourrait jouer un rôle dans la structuration du matériau pédologique.

Sidi et Pansu (1990) ont montré l'effet favorable d'une teneur de 1 % de gypse sur la stabilité structurale d'un sol salé et non carbonaté.

Les teneurs entre 3 et 10 % de gypse, n'interfèrent pas significativement avec les caractéristiques du sol telle la structure, alors que les teneurs entre 10 à 25% de gypse, tendent à briser la continuité de la masse du sol par l'effet des cristaux de gypse (FAO, 1990).

2-4-1-3- Porosité :

Poch (1996) a montré que l'augmentation de l'accumulation du gypse dans le sol influence l'espace poral par le remplacement des larges pores, par des pores d'entassement dont le diamètre équivalent maximum est de 20 um. Ceci est dû au colmatage par les cristaux lorsque le gypse est présent sous forme poudreuse, la porosité est élevée, alors que les croûtes gypseuses sont dures et présentent une faible porosité.

2-4-2- Propriétés chimiques des sols gypseux :

2-4-2-1- Conductivité électrique :

Dans les sols bien drainés (à faible salinité), la conductivité électrique est faible, elle varie entre 1,3 et 4 mm hos/ cm dans les horizons de surface et augmente avec la profondeur à plus de 8 mm hos/ cm

La conductivité électrique est par contre élevée dans les sols peu profonds avec en dessous un horizon gypsique imperméable, elle peut atteindre plus de 12 mm hos/ cm.

2-4-2-2- pH:

Les gypsisols riches en sable grossier ont des valeurs faibles avec un pH de 7,6 à 7,8 et les sols affectés par les sels avec une CE de 16 à 18 dS/ m ont des valeurs élevées de pH (8,3- 8,6) (Florea et Al joumaa, 1998).

Tous les sols gypseux du Nord de l'Algérie, qu'elle que soit leur teneur en gypse, ont des pH supérieures à 7 (Djili, 2000).

2-4-2-3- Capacité d'échange cationique :

La CEC est inversement proportionnelle à la teneur en gypse (Van al phen et Rios remero, 1971).

Elle dépend de la présence de la matière organique, de la texture du sol, alors que la plupart des sols gypseux sont pauvres en matière organique, et les teneurs en argile ne dépassent pas les 20% (FAO, 1990).

Il existe une corrélation négative entre la CEC et la teneur en gypse, l'équation de régression est :

CEC meq/ 100g = 16,46- 2,16 gypse avec R2 = 0,708

(Djili, 2000)

Les valeurs de la CEC dans les sols gypseux varient entre 7 et 14 meq/ 100 g de sol (FAO, 1990).

2-4-2-4- Composition du complexe absorbant et de la solution du sol :

Le complexe absorbant et la solution du sol sont saturés en ion Ca+2 et SO4 -, la teneur de Mg++ et K+ échangeable, dépend de la CEC. Dans les sols gypseux les rapports Mg/ Ca et K/ Ca sont faibles, le cation échangeable dominant est le calcium, suivit par le Mg, K et parfois le Na (Van alphen et Rios romero, 1971).

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2-4-2-5- Interaction gypse- calcaire :

Plusieurs travaux (Boyadgiev, 1974 ; Baci, 1984 ; FAO, 1990 ; Florea et AL joumaa, 1998 ; Djili, 2000) ont montré que l'augmentation du taux de gypse entraîne la diminution de la teneur en calcaire et vis versa. Halitim (1985) a montré par ces études dans les zones arides d'Algérie, que le gypse et toujours postérieur à la calcite.

L'étude microscopique en zone aride de l'Algérie faite par Halitim et Robert (1987) montre qu'un envahissement de l'accumulation calcaire par le gypse avec une désintégration et une dilution au niveau de calcaire.

Ils pensent que ce phénomène est dû à la pression de cristallisation du gypse qui détruit les individualisations calcaires par suite de l'arrivée continue des solutions sulfato- calciques leurs précipitations à ce niveau.

La solubilité des deux minéraux et la composition ionique de la solution en équilibre sont dominés par le produit de la solubilité simultanée des deux réactions suivantes :

CaCO3 + 2H Ca+2 + H2O + CO2

CaSO4 + H2O Ca+2 + H2O + SO4 -2

Le pH des sols gypso- calcaires est déterminé par la solubilité du gypse et du calcaire.

L'activité du Ca+2 est élevée, le pH est plus faible dans le système CaCO3 - gypse- CO2 qu'en système CaCO3 - CO2.

L'effet de la pression CO2 sur l'activité du Ca+2 est très faible en système CaCO3 - gypse- CO2 que celui en système CaCO3 - CO2.

2-5- Répartition des sols gypseux :

2-5-1- Dans le monde :

Les sols gypseux se localisent dans les régions arides et semi- arides, essentiellement dans le Nord de l'Afrique, Sud et est de l'Europe, et du Sud- est de l'Asie. (figure n 7)

Fig 7 : Distribution des sols gypseux dans le Nord et l'Est de l'Afrique, Sud de l'Europe et dans le Sud Est de l'Asie (Van alphan et Romero, 1971).

La distribution des sols gypseux, par pays et par continent, est donnée dans le tableau (4), ce dernier révèle que 45% de ces sols sont concentrés en chine, en somalie et en Algérie.

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Continent

 

Pays

Superficie (Km2)

% par rapport à la
superficie du pays

% par rapport à la
superficie des sols
gypseux dans le
monde

 

Maroc

1114,3

2,5

1,7

 

Algérie

7966,3

3,3

12,2

 

Tunisie

1439,8

9,3

2,2

Afrique

Lybie

3956,8

2,2

6,0

 

Egypte

382,2

0,4

0,6

 

Soudan

785,0

0,3

1,2

 

Somalie

10161,2

16,2

15,5

 

Ethiopie

1423,4

1,3

2,2

 

Mali

2818,3

2,3

4,3

 

Mauritanie

396,0

0,4

0,6

 

Namibie

5327,7

6,5

8,2

 

Syrie

3966,6

21,6

6,0

 

Jordanie

80,5

0,8

0,1

 

Arabie Saoudite

82,5

0,04

0,1

 

Oman

471,6

/

0,7

 

Yemen

2931,0

8,8

4,5

 

Koweït

354,6

/

0,5

Sud Asiatique

Irak

4779,2

11,0

7,3

 

Iran

4,2

/

/

 

Pakistan

9,5

0,01

/

 

Inde

182,0

0,06

0,3

 

Ex-U.R.S.S

5074,1

0,2

7,7

 

Mongolie

60,9

0,04

0,1

Asie Centrale

 
 
 
 
 

Chinie

11484,9

1,2

17,5

 

Turquie

64,2

0,08

0,1

Europe

 
 
 
 
 

Espagne

165,5

0,3

0,3

Amérique-N

Mexique

78,0

/

0,1

Tableau (4) : Distribution des sols gypseux dans le monde (F.A.O, 1990)

2-5-2- En Algérie :

Les sols gypseux d'Algérie occupent 12,2% de la surface totale des sols gypseux du monde, ils sont estimés à 7966,3 Km2 (représentant 3,3% de la surface du pays) (FAO, 1990).

Ils s'expriment mieux entre les isohyètes 300 mm à 200 mm, cette tranche pluviométrique coïncide en partie avec le domaine des sols calcaires et sodiques (Figure 5 ) (Djili, 2000).

La présence du gypse dans les sols du Nord de l'Algérie sont peu abondants et se localisent seulement dans les dépressions (Bernou, 1996). Cependant dans les régions de l'intérieur il peut s'individualiser sous forme visuelle (Durand, 1953 ; Boyadjiev, 1974).

La présence du gypse dans certaines zones très pluvieuses (région de Annaba par exemple) constitue, un cas particulier qui serait lié à un effet d'une micro régionalisation de cet élément (Djili, 2000).

Selon F.A.O (2005) les différents types de sols gypseux se localisent dans les bioclimats arides et désertiques (Figure 6).

2-6- Classification des sols gypseux :

2-6-1- La classification Française :

(C.P.C.S, 1967) divise les sols à des classes, sous classes, groupes, et sous groupes, les sols gypseux sont répartis dans trois classes

Tableau 5: les sols gypseux dans la classification française (CPCS 1967) :

Classes

Sous classes

Groupes

Sols calcimagnésiques

Sols gypseux

Sols gypseux rendzini formes. Sols brun gypseux

Sols iso humiques

Pédoclimat frais

Sierozems

Sols hydromorphes

Minéraux on peu

humifères

A redistribution de calcaire et de gypse

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Ils sont ensuite les divisés au niveau du sous groupes en :

- Nodule.

- Encroûtement ou encroûté (à croûte gypseuse).

Cette classification, ne fournit pas d'informations supplémentaires sur la classification de certains sols qui peut contenir une forte teneur en gypse tel que : les sols chatins, sols marrons, vertisols sodiques, sols minéraux bruts des déserts chauds et sols gris subdésertiques

(F.A.O, 1990).

2-6-2- Classification Américaine :

Soïl taxonomy (S.S.S. 2003) : Pour identifier, les sols gypseux, la soïl taxonomy exige la présence de l'un des horizons diagnostiques suivants : la présence d'un horizon gypsique ou pétrogypsic à moins de 100 cm de la surface et ne possède pas d'horizon pétrocalcic placé au dessus de ces horizons.

Les gypsids comportent 04 grands groupes qui sont :

- Pétrogypsids.

- Natrigypsids.

- Argigypsids.

- Calcigypsids.

2-6-3- Classification FAO :

La légende révisée de la carte des sols du monde (F.A.O, 1988) à introduit, deux groupes majeurs :

-Les calcisols et les gypsisols :

Les gypsisols, se distinguent par la présence d'un horizon gypsic ou pétrogypsic, les unités des sols gypseux sont comme suite :

- Pétric gypsisols.

- Calcic gypsisols.

- Luvic gypsisols.

- Haplic gypsisols.

D'autre part, la présence d'un horizon gypsic ou une couche gypsifère ont permis d'identifier d'autres sous unités de sols telles que : gypsic régosol, gypsic vertisols, gypsic solonetz, gypsic solontchacks et gypsic Kastanozems.

2-2-7- Effet du gypse sur le sol et la végétation :

Il est généralement admis qu'en petites quantités, le gypse à un effet favorable sur les propriétés fonctionnelles des sols et la croissance des plantes.

En sols très argileux et très dispersée, le gypse améliore l'infiltration, diminue l'érosion et augmente la floculation (Ventura et al, 2001).

En sols sodiques, le gypse améliore la structure en déplaçant les ions Na+ du complexe absorbant et les remplacer par les ions Ca+2, il s'agit de la désalinisation du sol (Zahow et Amerhein, 1992 ; Batra et al, 1997 ).

En sols acides, le gypse change les propriétés de ces sols en déplaçant les ions Al et diminuant la toxicité par cet élément (Sumner, 1993 ; Farina et al, 2000).

Selon Mashali (1996), la présence des teneurs élevées en gypse dans la rihizosphère affecte la teneur et la disponibilité des éléments nutritifs, et affecte la croissance des plantes et leur productivité (F.A.O, 1990).

Quand le sol est constitué de roches gypseuses peu profondes, la végétation est pauvre, quant il est plus évolué la biomasse et la végétation qui couvre le sol est plus développé. Les communautés typiquement gypsophiles des régions méditerranéennes et sud méditerranéens sont inclues dans les cortèges gypsophiles.

2-8-Conclusion :

La présence de gypse en grande quantité, dans le sol affecte les qualités physico- chimiques de ce dernier, baisse la fertilité et par conséquence la biomasse et la production végétale.

Comparé aux autres formations salines ( sels solubles, calcaires), le gypse n'a pourtant pas fait l'objet d'analyses pédologique aussi approfondies (Halitim, 1988).

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3- Les sols calcaires :

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