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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 I : Etude du milieu

1- Le climat :

Le climat joue un rôle essentiel dans la répartition et le développement des plantes et la nature du sol (Boulaine, 1971 ; Torrent 1995) son analyse à l'échelle d'une région se base sur des données fournies par des stations météorologiques, nous avons fait une synthèse climatique de notre région d'étude sur trois stations représentatives (Batna- Barika et Biskra).

Les principaux paramètres climatiques retenus sont la température de l'air, la précipitation, humidité relative, l'évapotranspiration, l'insolation et le vent.

1- 1- Les précipitations :

Selon Dubief (1953), les précipitations ont pratiquement toujours lieu sous forme de pluies. Ces dernières sont caractérisées par leur faible quantité. Pour étayer les caractéristiques de précipitations de notre région d'étude, nous avons fait une synthèse des données sur les précipitations sur trois stations représentatives.

De ce fait nous avons pu avoir les moyennes couvrant une période de 20 ans à Batna, 20 ans à Barika et 24 ans à Biskra.

1- 1-1- Variation annuelle :

La moyenne annuelle est d'environ 125,49 mm répartie sur 33 jours pluvieux a Biskra, 225,5 mm, répartie sur 48 jours pluvieux à Barika et environ 331 mm répartie sur 87 jours pluvieux à Batna. La quantité d'eau reçue annuellement reste un facteur essentiel pour la vie végétale en zone aride.

Pour les sols, la valeur maximum de précipitation a une grande importance.

Elle accentue les processus d'érosion hydrique et favorisent les migrations des éléments les plus solubles (sels, gypse, calcaire) (Pouget 1980b ; Halitim, 1988).

Les moyennes mensuelles des hauteurs de pluies sont représentées dans (annexe n° 01), l'analyse des hauteurs mensuelles de pluies dans les trois stations, fait ressortir un maximum en novembre (20,42 mm) à Biskra, en Janvier

(39,9 mm) à Barika et en novembre (39 mm) à Batna, avec un minimum se produisant toujours en Juillet (0,3 mm à Biskra, 1,3 mm à Barika et 3 mm à Batna) (Figure10).Toutefois il faut noter que ces valeurs mensuelles peuvent varier d'une année à l'autre (Dubief, 1953 ; Thierriot et Matari, 1998).

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j f mr av m j jt at s o n d mois

batna barika biskra

p en mm

Figure 10: variation mensuelle moyenne de la hauteur des pluies au niveau des trois stations

1- 1- 2- Variation saisonnière :

Les précipitations saisonnières sont calculées à l'aide des valeurs mensuels inter annuels (annexe n°01).

La répartition saisonnière des pluies (Figure11) dans les trois stations, fait ressortir un maximum se produisant en automne (35,53%) et hiver (37,05%) à Biskra, en automne (32,99%) et hiver (34,61%) a Barika, et en automne (32,32%) et printemps (32,02%) à Batna.

54

Le minimum se produisant toujours en été, avec une pluviosité souvent très

faible.

p% 40

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ETE saisons

AU HI PRI

batna barika biskra

Figure11 : variation saisonnière de la hauteur de pluies au niveau de trois stations

1- 2- La température :

Le facteur thermique a une influence capitale sur les comportements des organismes par le contrôle qu'il exerce sur l'ensemble des processus vitaux.

La croissance, l'activité végétative et la production sont étroitement dépendantes de la température.

Les espèces végétales sont plus sensibles aux températures minimales de la saison froide et aux températures maximales de la saison chaude et par conséquent à l'amplitude de leurs oscillations.

En plus ce sont ces éléments qui caractérisent le mieux le régime thermique en un lieu donné.

Pour la végétation, plus importantes sont les températures moyennes hivernales.

Les deux facteurs essentiels à considérer pour la croissance et le développement végétal se rapportent :

- à l'intensité et a la durée du froid hivernal (dormance hivernale).

- à la sécheresse estivale, d'autant plus longue et chaude que la pluviosité moyenne annuelle est faible.

De la même façon que les précipitations nous avons fait une synthèse des données de températures pour les trois stations représentatives de notre région d'étude.

Les grandeurs thermiques retenues pour la région d'étude (annexe n°01), nous permettent de faire les constatations suivantes :

* La moyenne annuelle est de l'ordre de 22,51°C à Biskra, 18,26°C à Barika et 13,68°C à Batna.

* Une forte variation saisonnière des températures mensuelles, un maximum en Juillet (33,63°C à Biskra, 30,09°C à Barika et 24,6°C à Batna), avec un minimum se produisant toujours en Janvier (11,85°C à Biskra, 7,9°C à Barika et 5,25°C à Batna) (Figure10).

* La température maximale enregistrée est de l'ordre de 40,06°C à Biskra, 37,07°C à Barika et 32,9°C à Batna.

* La température minimale enregistrée en Janvier est de l'ordre de 7,04°C à Biskra, 7,9°C à Barika et 5,25°C à Batna.

* L'amplitude thermique est considérable ; elle est de 12,97°C en Juillet et de 5,51°C en Avril à Biskra, de 16,78°C en Octobre et de 10,51°C en Décembre à Barika et de 8,54°C en Janvier et de 16,6°C en Juillet.

j f mr av m j jt at s o n d mois

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Figure12 : variation mensuelle moyenne pour les trois stations étudiées 1- 2-1- Variation saisonnière :

La température moyenne saisonnière est calculée à l'aide des valeurs moyennes mensuelles.

On remarque que toutes les saisons sont caractérisées par : (Figure13) :

* Un été chaud avec des températures variant entre 23,33°C à Batna, 29,03°C à Barika et 32,49°C à Biskra.

* Un hiver froid avec des températures variant entre 5,69°C (Batna) et 8,86°C (Barika) et un hiver chaud à Biskra (12,85°C).

* Un printemps ou la température varie de 14,16°C à Batna, 18,45°C à Barika et 22,81°C à Biskra.

* Un automne avec des valeurs de la température atteignant 10,23°C à Batna, 16,71°C à Barika et 21,67°C à Biskra.

Ten c°

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0

saisons

AU PR ETE HI

batna barika biskra

Figure13 : variation saisonnière de la température au niveau de trois stations

1- 3- L'évapotranspiration potentielle (ETP) :

L'évapotranspiration potentielle est la consommation maximale d'eau d'un couvert végétal actif dense et étendu sur une grande surface et bien alimenté en eau.

Elle correspond au maximum du pouvoir évaporant de l'air (Gerbier et Brochet, 1975), plusieurs formules ont été élaborées pour l'évaluation de l'ETP par Thornthwaite (1944), Penman (1948), Turc (1961), etc.

Le calcul de l'ETP est effectué en appliquant la formule de Thornthwaite, il s'agit d'une expression simple et adaptée au contexte climatique, aride de notre zone d'étude.

L'ETP de thornthwaite s'exprime par la formule suivante :

ETP= 16 (10 t/I)a c

Où :

-ETP : évapotranspiration en mm ;

- t : température moyenne de la période considérée en C° ;

-a : indice lié à la température, calculé par la relation proposées par Serra (1954), cité par Menani (1991) pour la simplifier :

a = 0,0161 I + 0,5

-C : coefficient de correction en fonction de la latitude et du mois de l'année (annexe n°01).

- I: indice thermique annuel obtenu en sommant les 12 valeurs de i = (t /5); t'étant la température moyenne mensuelle en ° centigrade. Les résultats de calcul de l'ETP sont rapportés dans le figure 14.

L'analyse des résultats de calcul de l'ETP par la méthode de Thornthwaite

pour les trois stations montre que la valeur minimum se produit en Janvier (11,26 mm) à Batna, 10,46 mm à Barika et 12,99 mm à Biskra.

Le minimum est atteint en Juillet de 154,22 à Batna, 203,44 à Barika et 239,13 à Biskra.

etp en mm 250

200
150
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50
0

mois

batna barika biskra

58

j f mr av m j jt at s o n d

Figure14 : évapotranspiration mensuelle moyenne selon THORNTHWAITE Au Niveau de trois stations

1- 4- Humidité relative :

L'analyse des résultats de l'humidité relative mensuelle dans les trois stations (Figure15), fait ressortir un maximum se produit toujours en Décembre avec 57,8% à Biskra, 64,2% à Barika et 74,58% à Batna, avec un minimum de 28,4% en Juillet à Biskra, 38,16% à Batna et 11% en Septembre à Barika.

L'humidité relative elle reste inférieure à 50% en été à Batna, toute l'année sauf en hiver à Biskra et toute l'année sauf en hiver et la fin de automne à Barika, elle souligne se double influence de la sécheresse estivale et de la continentalité ; par temps de sirocco.

batna barika biskra

hr%

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Figure 15: humidité relative mensuelle moyenne en (%) au niveau de trois stations

1- 5- L'insolation :

Le nombre moyen annuel d'heures d'insolation est environ 250,88 à Batna, 283,6 à Biskra et 262,2 à Barika (annexe n°01).

Le maximum est enregistré, en Juillet avec 349,16 heures à Batna, 357,38 heures à Barika et 365,5 heures à Biskra.

Le minimum est enregistré en Janvier (171 heures) à Batna, en décembre (218,7 heures) à Biskra et 182,32 à Bari ka.

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insol
heures

j f m a m j jt at s o n d mois

batna barika biskra

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Figure16 : le nombre moyen d'insolation au niveau de trois stations

1- 6-Le vent :

Le vent constitue dans certains biotopes un facteur écologique limitant .sous l'influence des vents violents la végétation est limitée dans son développement

Le vent a tout d'abord une action indirecte :

-en abaissant ou en augmentant la température, suivant les cas

-en augmentant la vitesse d'évaporation, il à donc un pouvoir desséchant

La vitesse moyenne mensuelle de trois stations est représentée dans (annexe n° 01)

L'analyse de vitesses des vents dans les trois stations (figure17), fait ressortir un maximum en avril (6.85 m/s) à Batna, en juillet (5.3 m/s) à Barika et (9.70 m/s)

à Biskra avec un minimum se produisant en janvier (3.3 m/s à Barika et 7.59 m/s à Biskra) et en août (2.97 m/s) à Batna

L'écologiste chinois liu shu (1984) considère qu'il y a risque sérieux de désertification lorsque la vitesse moyenne annuelle est de 2 m/s à 3.8 m/s au dessus du sol. Ce chiffre est en accord avec celui retenu par la FAO (Boyadgiev ,1984) ce qui nous permet de dire selon le concept de ces scientifiques que notre région d'étude a une vitesse moyenne annuelle de 3.73 m/s à Batna,4.42 m/s à Barika et 8.7 m/s à Biskra est menacée de désertification par érosion éolienne

vitesse m/s 10

9

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4

3

2

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0

J F MR AV M J JT AT S O N D

mois

batna barika biskra

Figure17 : vitesse mensuelle moyenne des vents au niveau de trois stations

1- 7- Les indices climatiques :

De nombreux indices et formules ont été élaborés pour caractériser le climat d'une région, ils font intervenir essentiellement, la conjonction température- pluviométrie.

1- 7-1- Indice de DEMARTONNE (Ia):

I = P/ (T+ 10) Oü

* P : précipitation annuelle (mm).

* T : température moyenne annuelle (C°).

62

Cette formule est caractérisée par sa simplicité dans laquelle le chiffre 10 ajouté à la température, permet d'éviter d'avoir un indice négatif.

Cet indice est d'autant plus grand que le climat est plus humide. Nous avons appliqué cette formule aux trois stations climatiques courant notre zone d'étude ; nous avons obtenu la classification suivante :

Tableau 6: Calcul de l'indice de DEMARTONNE pour les 03 station :

 

Stations climatiques

Valeur de l'indice

Batna

 

13,97

 

Barika

7,87

 

Biskra

3,86

Tableau7: Classification des stations selon DEMARTONNE (Guyot, 1999):

Stations
climatiques

Valeur de l'indice

Type de climat

Biskra

0< I< 5

Hyper- aride

Barika

5< I< 10

Aride

Batna

10< I< 20

Semi- aride

 

20< I< 30

Semi- humide

 

30< I< 50

Humide

En plaçant ces indices sur le tableau De martone, on s'aperçoit que la station de Batna à un climat semi- aride, la station de Barika, un climat aride et la station de Biskra un climat hyper- aride.

1- 7- 2- Indice xérothermique de BAGNOULS et GAUSSEN (Ix) :

Ce diagramme ombro thermique fait intervenir les pluies et les températures moyennes mensuelles.

Cette représentation fait ressortir les mois secs dans l'année pour GAUSSEN un mois est sec si P < 2T, comme il apparaît clairement sur les figures (18-19-20), la période sèche de la région de Batna s'étale du mois mai jusqu'à la fin du mois de septembre, dure presque toute l'année de la région de Barika et toute l'année pour la région de Biskra

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mois

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t en e

p en mm t en c°

figure18 : diagramme ombrothermique de Batna (1985-2005)

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Deuxième Partie Etude de milieu et méthodologie

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p en mm t en c°

figure19 : diagramme ombrothermique de Barika(1984-2004)

p en mm

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t en c°

p en mm t en c°

Figure20: diagramme ombrothremique de Gaussen de la région de Biskra

1- 7-3-Le climagramme d'Emberger :

Ce diagramme ou quotient pluviométrique est une représentation graphique issue d'une formule où la valeur des précipitations en mm, divisée par une expression de la T° en degré Kelvin, cette expression est choisie en fonction de la vie du végétal, cette formule s'écrit comme suit :

1000 P 2000 P

Q2 =

M+ m

2

=

(M- m) M2- m2

Cette formule peut s'écrire selon Stewart (1969) qui à transformé le quotient d'Emberger pour le climat méditerranéen et a obtenu la formule suivante :

P

Q2 = 3,43

M- m

M : moyenne des maxima du mois le plus chaud.

m : moyenne des minimum du mois le plus froid.

M et m sont exprimés dans l'expression de Stewart en ° Celsius.

Le climat est d'autant plus sec que Q2 est plus faible. L'observation du climagramme d'Emberger nous permet de situer les 03 stations d'étude comme suit :

-Station Biskra : une étage bioclimatique Saharien en hiver chaud (Figure21). -station Batna : une étage bioclimatique semi aride à hiver frais inférieur (Figure21).

-Station Barika : une étage bioclimatique aride à hiver tempéré (Figure21)

Batna

Barika

Biskra

66

Figure21 : le climagramme du quotient pluviométrique Q2 d'emberger
des 03 stations d'étude.

1-8 Conclusion :

Notre zone d'étude offre un bel exemple de la « dégradation » du climat méditerranéen et de son passage progressif à un climat franchement désertique, quoique encore de type méditerranéen, cette dégradation corresponde à une aridité croissante :

* La pluviosité annuelle diminue progressivement et devient de plus irrégulière, le nombre de jours de pluie est en général peu élevé, inférieur à 100.

* Les températures moyennes augmentent et souligne une sécheresse estivale toujours plus longue.

* Une insolation élevée.

* une humidité relative faible en moyenne, inférieure à 50%.

* les vents sont moins uniformes et contribuent à accroître une évaporation

Tous ces facteurs déterminent une forte aridité, pour la végétation. L'aridité croissante se traduit par un bilan hydrique des sols de plus en plus déficitaire et une réduction de l'activité végétale en intensité et en durée.

L'illustration en est fournie par l'augmentation de la durée de la saison sèche telle qu'elle est exprimée sur les diagrammes ombrothermiques de Bagnoulous et Gaussen (Figure 18-19-20).

2- La géologie :

La carte géologique nord-est d'Algérie (figure22) présente des terrains datant du crétacé au quaternaire

La lithologie de ces formations est constituée de calcaire, graviers calcaires, dolomie, marne, argile, limon, sables et sels.

En définitive, la quasi-totalité des roches sont des roches carbonatées, souvent gypseuses et salées. Le caractère essentiel de ces formations réside dans le fait quelles contiennent généralement des sels (calcaire, gypse et sels solubles) qui influencent la composition des eaux superficielles et souterrains.

Les formations existantes ont été effectuées de mouvements tectoniques suivis de phénomènes d'érosion suffisamment actifs, pour engendrer des lacunes locaux

Carte de Situation des

stations d'étude

(fond géologique)

35°30'

35°00' N

Station

N°02

M'DOUKA

Station

N°03

L

BARIK

Station

N°04

A

TOLG
A

Station

N°01

AIN TOUTA

5°00'E 5°30' 6°00'

68

Source : Carte géologique NORD -EST ALGERIE

Service de la carte géologique d'Algérie SCGA1951

ECHELLE 1/500 000

Figure 22: Carte géologique de la zone d'étude

3- la géomorphologie :

3-1 Les reliefs :

Typiques des régions arides, les versants modèles dans le substratum géologique laissent apparaitre très facilement leur structure en raison de la faible épaisseur des sols et la faible densité du couvert végétal (Pouget, 1980 b).

En fonction de la lithologie, dureté et puissance des strates, on peut distinguer trois grands ensembles de modelés selon que l'on a :

* dominance de roches dures : calcaires plus ou moins dolomitique et grés (crétacé).

Les points hauts du relief (Djebels), Toujours modelés dans les roches dures, calcaires plus ou moins dolomitiques et grés. Elles sont généralement dénudées ou presque de toute végétation naturelle.

*Dominance de roches tendres :

-Les marnes

-Les marno-calcaires : intermédiaires entre les roches calcaires durs et marnes, les marno- calcaires donnent généralement un modèle de collines plus ou moins pentues.

*Alternance de roches durs et de roches tendres :

Il correspond en général aux zones aplanies à proximité des reliefs avec des alignements rocheux et des lambeaux de niveaux en croutés. Il s'agit en fait de glacis de dénudation. La structure détermine le modelé des affleurements rocheux : - Aspect de muraille de quelques mètres de haut.

- Dalles monoclinales

Entre les reliefs ou micro reliefs, la surface du sol, sensiblement plane est recouverte par un voile discontinue de sables grossiers, graviers ...etc.

70

3-2 les surfaces presque plus ou moins planes (Glacis et terrasses)

Ce sont des surfaces presque planes de pente assez faiblement.

3-3 les dépressions :

Lorsque les eaux s'évaporent sous l'effet de la chaleur, des plaques de sels divers se déposent en surface formant suivant l'origine des leurs eaux (phréatiques ou superficielles), les chotts et les sebkhas.

- Chott M'doukal, fait partie de chott Hodna, son altitude constante (395- 450m) il est très salé, il n'existe presque pas de vie végétale.

- La partie Sud- Est des Ziban se caractérisé par la présence de plusieurs chotts à altimétrie négative (40 m au dessous du niveau zéro) et qui constituent le point de convergence exutoire naturelle des oueds drainant la région.

3-4 les accumulations sableuses :

Elles sont constituées par de vastes dépôts de sable transportés par le vent.
Les formations éoliennes anciennes et fixés : sables siliceux, jaune- rougeâtres.

Ils ont conservé une autre morphologie éolienne typique (dunes, micro dunes,

nebkas).

* Les formations éoliennes mobiles (non ou peu fixés) :

- Les voiles sableux : recouvrement généralement discontinue peu épais, quelques

centimètres, plus ou moins fixé par des psammophytes vivaces ou annuelles.
-Les nebkas : accumulation de sable éolien de végétal bloc rocheux. La taille des

nebkas varie de quelques centimètres à quelques décimètres de haut pour une

longueur 0.50 à 2 mètres.

4- L'hydrologie :

4-1 l'hydrologie superficielle :

Dans les zones à déficit hydrique, les précipitations sont toujours irrégulières. Par suite les conditions de l'écoulement y sont particulières (l'absence d'un écoulement permanent).

En effet, les oueds n'ont pas un régime de crues régulier mais plutôt de caractère accidentel :

Quand les pluies s'abattent, les oueds coulent quelques jours et débordent même. 4-2 L'hydrogéologie :

La lithologie et les considérations hydrodynamiques permettent d'individualiser 04 unités aquifères :

-Nappes phréatiques (la plupart de ces eaux entrent dans les catégories salés ou très salées.

-Nappes du miopliocène (surtout dans les sols de M'doukal).

Le caractère chimique des eaux de cette nappe se rapporte au type sulfaté alcalin sulfaté calo magnésien et sulfaté cacique.

-Nappes calcaires : Les plus exploitées dans la zone de Biskra (station 04)

- La nappe du continental intercalaire : où nappe profonde, son eau coûteuse en raison de sa température et sa profondeur.

5-présentation de la zone d'étude :

En se rapportant à la carte topographique de Biskra feuille n 31, 1/ 500000 publié en 1962 la zone d'étude s'étend entre :

- 34 ° 44 ' et 35 ° 26 ' 27 de latitude Nord.

- 5 ° 11 ' et 5° 47 ' de longitude Est.

Station 1 : Station 2 :

x= 35 ° 26 ' 27 N. x= 35° 21 ' 35 N

y = 005 ° 47 ' 10 E y= 005° 21 ' 20 E

z= 1070 m Z= 475 m

Station 3 : Station 4 :

x= 35 ° 11 ' 21 N

y = 005 ° 11 ' 51 E. Z= 407 m

x= 34° 44' 25 N y= 005° 23 ' 54E Z= 171m

Station N° 03

Station N° 02

Station N° 04

Station N° 01

Carte de situation
des stations d'étude

Source : CARTE
topographique

1: 500 000
BISKRA NI-31-NE
INC

Figure 23 : situation géographique de la zone d'étude

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