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Comportements hydrodynamiques et érosifs de sols d’un transect ouest-africain : synthèse sur des données issues de la simulation de pluies

Hydrodynamic and erosive behaviour of a west-African soil transect: a synthesis from rainfall simulator data
Jean Collinet, Jean-Claude Leprun et Jean Asseline
p. 311-334

Résumés

Des simulations de pluies menées sur des sols d’un transect de l’Afrique de l’Ouest ont permis de quantifier et comparer leurs ruissellements et érosions par domaines pédoclimatiques. La première partie décrit les milieux expérimentaux sahéliens, soudaniens et guinéens des vingt-six sites échelonnés des 15° N aux 05° N, présente le matériel, les protocoles et les méthodes d’analyses des données. La deuxième partie est consacrée à une représentation spatialisée des données en fonction des énergies érosives des averses ainsi qu’à une explication des évolutions des comportements en relation avec les traits pédologiques les plus efficients. Cette synthèse traite, avec les moyens informatiques et statistiques actuels, de données expérimentales collectées entre 1975 et 1980 ; il en ressort une nouvelle vision sur la distribution géographique des comportements des sols liée aux différenciations des domaines pédologiques et au développement d’organisations superficielles qui peuvent contrôler l’hydraulicité des sols. Ces organisations résultent de la dissipation des énergies des pluies sur des surfaces de stabilités variables. Ces organisations sont quasi pérennes dans le nord aride aux surfaces peu déclives, aux sols souvent sableux, à faible activité biologique et aux couverts végétaux contractés. Vers le sud humide, le couvert végétal devient continu et l’activité biologique y restaure une porosité donc une percolation profonde et un stockage hydrique dans des sols plus argileux. Cette étude à base expérimentale est une valorisation dynamique de documents cartographiques, mêmes anciens, pour des enseignants et les développeurs. Elle fournit aussi de nouvelles strates d’informations pouvant s’insérer dans des modèles à discrétisation spatiale et dans des systèmes d’information géographique.

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Notes de la rédaction

Article soumis le 24 octobre 2012, accepté le 19 mars 2013.

Texte intégral

Nous tenons à remercier les deux rapporteurs anonymes qui, par leurs critiques et conseils, ont permis l’amélioration du manuscrit.

Introduction

1Vers 1930, les terres dénudées par la monoculture mécanisée du Middle West américain subissaient de graves érosions tant hydriques qu’éoliennes. Le «United State Department of Agriculture» prenait alors la décision d’équiper les zones vulnérables de nombreuses parcelles de ruissellement et d’érosion recevant des précipitations naturelles. Ces expérimentations ont permis d’obtenir un effectif d’informations autorisant une modélisation à bases expérimentales dont le plus célèbre exemple est la formule de prévision des érosions, la «USLE» de W.H. Wischmeier et ses collaborateurs, établie entre 1960 et 1978 (Wischmeier et Smith, 1978). Ce modèle global initial a été progressivement amélioré, notamment en ne considérant plus le sol comme un support inerte : USLE devint ainsi RUSLE 1 puis 2 (Kenneth et Renard, 2008). Le modèle initial, d’utilisation plus facile, a continué à être mis en œuvre dans les régions intertropicales cultivées où il garde au moins une valeur comparative. Ce fut le cas, après adaptations, des travaux de N.W. Hudson (1973) en Rhodésie (actuel Zimbabwe), et de E.J. Roose (1977, 1981) en Afrique de l’ouest. Ce dernier installa une dizaine de sites échelonnés du centre du Burkina Faso jusqu’au sud de la Côte d’Ivoire. Confronté à l’obligation de cumuler un grand nombre d’années d’observations, E.J. Roose fit construire en Côte d’Ivoire un simulateur de pluies de type Swanson. Cet appareil arrosant deux parcelles de 5 m² fut utilisé à partir de 1975 (Collinet et Lafforgue, 1975 ; Lafforgue et Naah, 1976 ; Collinet et Lafforgue, 1979 ; Collinet et Valentin, 1979). Un infiltromètre à aspersion arrosant 1 m² fut ensuite construit par J. Asseline et C. Valentin (1978) et utilisé à partir de 1980, d’abord sur les mêmes sites que ceux du grand simulateur, puis sur de nombreux autres sites en Afrique de l’Ouest (Valentin, 1981 ; Casenave, 1982; Casenave et al., 1982 ; Chevallier, 1982 ; Albergel et al., 1984; Valentin, 1986; Chevallier, 1988), en Amérique latine (Leprun, 1983 ; De Noni et al., 2001) et en Asie (Janeau et al., 2003). Une typologie des états de surface de la zone sahélienne associée aux comportements hydrodynamiques fut proposée par A. Casenave et C. Valentin (1989). Vers 1990, se construisirent dans les laboratoires européens différents simulateurs arrosant des sols reconstitués sur des dispositifs inclinables et allongeables. Ces techniques permettent une analyse fine de la mobilisation et du transport des charges solides, de l’organisation des flux, du rôle des rugosités induites par la culture et par la canalisation des flux (Le Bissonnais et al., 1995 ; Darboux et al. 2001 ; Römkens et al., 2001 ; Le Bissonnais et al., 2001 ; Planchon et al. 2002 ; Le Bissonnais et al., 2003). Comme les approches empiriques globales montrent leurs limites, des essais d’une meilleure appréhension des processus physiques élémentaires se poursuivent à travers une modélisation mathématique (Cerdan et al., 2001 ; Favis-Mortlock et al., 2001). Si ces modèles décrivent rigoureusement les dynamiques des composantes élémentaires des écoulements et des érosions, ils exigent en revanche une surparamétrisation des entrées du modèle et, plus gênant, trop de calibrations à sa sortie pour rendre compte des hétérogénéités spatio-temporelles des terrains d’application, donc un retour à un empirisme qui pollue le modèle et remet en cause la rigueur déterministe initialement revendiquée.

2Des connaissances importantes sont développées sur un ensemble de processus fonctionnels, qu’il s’agisse de tests de laboratoire ou de modélisation, mais ces progrès passent par une simplification des objets expérimentés allant parfois jusqu’à une artificialisation pure et simple. Il nous a semblé alors judicieux de pouvoir faire un retour en milieu naturel et notamment vers les sols tropicaux sur lesquels nous avions fait les premiers essais de simulation sur grandes parcelles. Ainsi, cette synthèse s’appuie-t-elle sur une banque de données provenant de six missions de terrain plus ou moins continues entre les années 1975 et 1981. Ces données ont reçu une nouvelle exploitation à la lumière de moyens analytiques et informatiques qui permettent d’affiner des résultats antérieurs (Collinet, 1988), voire en réorienter les conclusions dans les domaines suivants :

  • genèse des ruissellements, mobilisation des terres en fonction des énergies délivrées par des événements pluvieux simulés et par les flux de ruissellement et rôle des constituants et organisations pédologiques superficiels et profonds ;

  • spatialisation de ces informations par une explication des évolutions des dynamiques sur dix degrés de latitude de sols des zones tropicales sèches à humides et accès à une géographie des comportements ;

  • réflexion sur l’articulation des dynamiques pédogénétiques anciennes et actuelles, apports des unes sur les autres et extraction des informations nécessaires et suffisantes pour une valorisation dynamique des cartes pédologiques.

Sites

Climats et bilans hydriques

3Les sites du transect (fig. 1) s’étendent entre les 14° 37’ N (Oursi,) et les 5° 50’ N (Taï,). On passe en Côte d’Ivoire et vers les 8° N, d’un régime à une saison à celui à deux saisons des pluies Le tableau 1 permet toutes comparaisons latitudinales des pluviométries et des bilans hydriques mensuels pour les stations proches des sites expérimentaux. Selon ces données, un drainage nul existerait au nord des 14° N où, pourtant, mils et sorghos germent et se développent assez pour nourrir les populations. Seules des analyses à pas de temps plus courts pourraient rendre compte de l’utilisation d’apports hydriques fractionnés mais suffisants. Il faut noter que, en zone aride, il existe diverses formations végétales contractées qui utilisent les moindres précipitations pour conquérir les versants : c’est le cas des brousses tigrées où une succession d’impluviums dénudés collectent les écoulements et les déversent vers des rides isohypses ensablées et rugueuses. Ces dernières piègent les graines et se couvrent d’herbes puis d’épineux qui remontent progressivement le versant (Leprun, 1978 ; Ambouta, 1997).

Fig. 1 – Localisation des sites expérimentaux.
Fig. 1 – Location of the studied areas.

Fig. 1 – Localisation des sites expérimentaux. Fig. 1 – Location of the studied areas.

1 : ergs anciens (nord Burkina Faso), plateaux sur grés ferruginisés du Continental Terminal (sud Niger), sols peu évolués, P < 350 mm ; 2 : ergs anciens et récents, plateaux sur grés ferruginisés du Continental Terminal, sols isohumiques bruns rouges subarides, versants de 5 à 10 km, P < 500 mm ; 3 : plateaux cuirassés et gravillonnaires sur altérites ferrallitiques de roches ignées acides, lithosols et sols ferrugineux tropicaux sur des versants de 2,5 à 4 km, P < 1 200 mm ; 4 : modelés sur roches ignées basiques – butte à affleurements rocheux – dépressions périphériques – plateau cuirassé – piedmont gravillonnaire à lithosols, versant de 2 km à sols bruns eutrophes tropicaux souvent vertiques, P < 1 200 mm ; 5 : modelés des séquences transformantes – plateaux à sols ferrallitiques meubles rouges, liserés cuirasses à lithosols, piémonts gravillonnaires sur altérites granitiques, versant de 1 km à sols ferrugineux carapacés jaunes, sols hydromorphes, P : 1 200 à 1 500 mm ; 6 : collines convexo-concaves – sommet à sols ferrallitiques désaturés argileux gravillonnaires rouges – versants de 500 à 750 m à sols ferrallitiques argilo-sableux jaunes rougeâtres sur granites, P > 2 000 mm.
1: old aeolian sands (north of Burkina Faso), ferruginous sandstones plateau of the “Continental Terminal” geological layer (south of Niger), weakly developed arid soils, AR < 350 mm; 2: old and recent aeolian sands, ferruginous sandstones plateau of the “Continental Terminal” geological layer, isohumic red brown semi-arid soils, 5 to 10 km regular slope, AR < 500 mm; 3: ferruginous cuirasse and iron concretion plateau on ferrallitic weathering from acid igneous rocks, lithosols and ferruginous tropical soils, 2,5 to 4 km slope, AR < 1200 mm; 4: typical basic igneous rocks landscape with a) rocky residual relief, b) circular depression, c) ferruginous cuirasse table, d) lithosols on iron concretion in a colluvial glacis, e) 2,0 km slope with brown eutrophic and vertic tropical soils, AR < 1200 mm; 5: “Transforming soil system” landform, a) flat topped hill with typical ferrallitic red soils of average base saturation, b) thin ledge with lithosols on ferruginous cuirasse, c) steep slope with iron concretions, d) footslope with ignous rock weathering, e) 1,0 km regular slope with leached ferruginous soils, f) downslope with lateritic hardpan and hydromorphic soils, AR: 1200 to 1500 mm; 6: scattered hills landscape, convex interfluves, a) hilltop with highly unsatured red, gravelly and clayey ferrallitic soils, b) 500 to 750 m convexo-concave slope with highly unsatured yellow sandy clay ferrallitic soils on acid ignous rock weathering, or, downslope, on iron hardpan horizons, c) flat bottomed valley with hydromorphic soils, AR > 2000 mm.

Tab. 1 – Bilans hydriques mensuels et annuels des sites selon les données des stations météorologiques proches des sites expérimentaux.
Tab. 1 – Monthly and annual water balances of the sites depending on the nearest meteorological stations.

Tab. 1 – Bilans hydriques mensuels et annuels des sites selon les données des stations météorologiques proches des sites expérimentaux.Tab. 1 – Monthly and annual water balances of the sites depending on the nearest meteorological stations.

Ensembles morpho-pédologiques

4En Côte d’Ivoire et au Burkina Faso, les matériaux originels sont surtout des roches ignées cristallines et cristallophylliennes du Précambrien moyen et supérieur. Au sud-ouest nigérien, les essais eurent lieu sur les marnes et calcaires du Crétacé et sur les grès du Continental Terminal post-Eocène. Au-delà des 14° N, l’ensemble est souvent recouvert par des sables éoliens provenant du remaniement des ergs anciens ou récents. Le tableau 2 résume les caractéristiques des sols, des organisations de leurs surfaces et propose des taxonomies CPCS (1967) et WRB (1994). Les essais se sont déroulés dans les domaines morpho-pédologiques présentés sur la figure 2.

Tab. 2 – Principales caractéristiques des sols et des surfaces des sites expérimentaux.
Tab. 2 – Essential morphological and analytical characteristics of the experimental plot soils and of their surfaces.

Tab. 2 – Principales caractéristiques des sols et des surfaces des sites expérimentaux.Tab. 2 – Essential morphological and analytical characteristics of the experimental plot soils and of their surfaces.

Fig. 2 – Esquisse des domaines morphopédologiques du transect.
Fig. 2 – Essential soil mapping units.

Fig. 2 – Esquisse des domaines morphopédologiques du transect.Fig. 2 – Essential soil mapping units.

Domaine sahélien des sols peu évolués et isohumiques bruns subarides

5Des 15° aux 13° N, les sites ont été installés sur les sols peu évolués squelettiques, sur les sols isohumiques bruns subarides et sur quelques sols ferrugineux plus ou moins lessivés. Le premier ensemble est la géoséquence de la mare d’Oursi (nord Burkina Faso). Elle est dominée par des affleurements de gabbros altérés et des placages de sables éoliens (site OUS 1), se poursuit sur 9 000 m avec des sols squelettiques ou ferrugineux sur granites leucocrates (OUS 3) et des sols bruns subarides vertiques (OUS 2) sur des panneaux de roches basiques. Le deuxième ensemble est situé au sud Niger, dans l’Ader Doutchi où les plateaux de grès ferruginisés du Continental Terminal donnent des sols squelettiques à bruns subarides (GAL 1). Après les escarpements à éboulis affleurent les marnes et calcaires du Crétacé qui supportent des sols bruns subarides (GAL 2 et 3) sur un versant de 3 000 m. Enfin, la large vallée plane où divague un oued est le domaine des sols hydromorphes et bruns subarides vertiques (GAL 4).

Domaine soudanien des sols ferrugineux et bruns eutrophes sur anciennes altérations ferrallitiques

6Des 13° aux 10° N, les couvertures pédologiques, polyphasées, sont différenciées sur de très anciens sols ferrallitiques. Leur répartition dépend de la profondeur des entailles dans ces vieux sols ferrallitiques et des conditions de drainage plus récentes. Les travaux de R. Boulet (1968), B. Kaloga (1968), J.-C. Leprun et R. Moreau (1968), R. Boulet et J.-C. (1969), R. Boulet (1974), J.-C. Leprun (1977, 1979) et G. Bocquier et al. (1984) sont essentiels pour comprendre cette articulation des pédogénèses anciennes et récentes :

  • une faible troncature dans les horizons cuirassés ou carapacés donne, en sommet, des sols squelettiques puis des sols ferrugineux sablo-argileux gravillonnaires très lessivés ;

  • une forte troncature atteignant les argiles tachetées ou, encore plus profondément, les altérites smectitites, détermine des conditions plus litho-dépendantes mais toujours liées au drainage : en amont, un drainage fort dans des affleurements de zones tachetées sur de roches acides donne des sols ferrugineux argilo-sableux ocres lessivés ; en aval, là où le drainage est plus faible et où l’entaille peut atteindre les altérites smectitiques des anciens sols ferrallitiques, on a des sols bruns subarides ou bruns eutrophes vertiques.

7Dans le centre du Burkina Faso, la topo-séquence de Pouni qui se développe sur des schistes birrimiens obéit au schéma précédent. Sa morphologie est classique, articulant : 1) une colline sur schistes altérés, 2) une dépression périphérique (PNI 1) à altérites peu profondes, 3) un reliquat de plateau cuirassé incliné et 4) un versant de quelque 1 500 m d’abord gravillonnaire (PNI 2) puis meuble à sols ferrugineux peu lessivés (PNI 3). Ce Birrimien métamorphique contient aussi des quartzites, qui donnent des sols ferrugineux lessivés (SPO 1 et 2), ou des roches plus basiques qui donnent des sols bruns eutrophes vertiques (BTG). Plus au sud, en plein pays Mossi, de larges interfluves carapacés et gravillonnaires sur granites précambriens accueillent la topo-séquence de Loumbila (LBA).

Domaine sub-soudanien et guinéen mésophile aux topo-séquences transformantes associant des sols ferrallitiques et ferrugineux

8Vers les 9° N, dans le nord et l’ouest de la Côte d’Ivoire, on passe dans le domaine des « topo-séquences transformantes » étudiées et cartographiées par V. Eschenbrenner et L. Badarello (1978), A. Beaudou et R. Sayol (1979), R. Poss (1981) et A. Lévèque (1982). Près de Korhogo, en pays Sénoufo (9°25’ N), on découvre, sur granite, des plateaux cuirassés et des croupes gravillonnaires dominant des versants de 1 000 m occupés, en amont, par des sols ferrallitiques rouges, argileux, sur cuirasses (KOR 1) ou à concentrations gravillonnaires superficielles passant, à mi-versant, à des sols ferrugineux jaunes sablo-argileux carapacés (KOR 2) puis à des sols hydromorphes en aval (KOR 5).

9Dans le centre-sud ivoirien, en pays Baoulé de Sakassou (6°33’ N) aux collines surbaissées plan-convexes, on retrouve le même système avec des sols ferrallitiques peu épais envahissant cependant une plus grande longueur de versant avec un à deux liserés carapacés affleurant entre le sommet et la mi-versant (SAK 1, 2, 4).

Domaine guinéen ombrophile des sols ferrallitiques

10Au sud des 6° N et toujours en Côte d’ivoire, les mailles paysagères sur granite se rétrécissent en collines convexo-concaves devenant des demi-oranges près de la côte. Ce domaine est exclusivement ferrallitique avec des sols argileux, rouges, profonds, gravillonnaires au sommet (TAÏ 1), passant à des sols argilo-sableux meubles brun jaunâtre, parfois carapacés en bas de versant (TAÏ 3).

11In fine, l’utilisation des cartes de sols pose le problème d’une identification des traits pédologiques liés à la dynamique actuelle et pouvant l’expliquer par rapport à ceux hérités de conditions paléo-climatiques. À l’échelle de l’événement pluvieux et dans le nord du transect, le volume de sol actuellement efficient est essentiellement constitué par les quelque décimètres, voire centimètres, superficiels qui contrôlent la conductivité hydraulique des eaux saturantes dans un profil bien souvent tronqué et déphasé pour les raisons expliquées précédemment. À l’échelle pluriannuelle, les années exceptionnellement humides peuvent produire des infiltrations profondes et ce, de manière hétérogène, sur les versants : une altéropédogénèse peut ainsi se poursuivre dans les arènes ceinturant les affleurements rocheux (chaos, dos de baleine, inselbergs), sous les zones cuirassées fissurées, sous les épandages d’éléments grossiers des piémonts de plateaux cuirassés ou des croupes gravillonnaires. Dans le sud du transect, le volume de sol actuellement efficient correspond à la totalité du profil. Ainsi, les ruissellements et les érosions en résultant dépendent-ils autant des conductivités hydrauliques des surfaces que de la saturation de réservoirs poreux profonds, voire des barrières hydrauliques liées aux changements texturaux et/ou structuraux entre deux horizons.

Matériel et méthodes

La simulation de pluies, les protocoles, les parcelles

12Le simulateur de type Swanson arrose une couronne circulaire de 200 m² dans laquelle sont installées deux parcelles de 50 m². Leurs canaux de ruissellement déversent des eaux plus ou moins chargées dans des cuves munies de limnigraphes enregistrant les débits de ruissellement et au niveau desquelles sont prélevés les échantillons d’eau turbide. L’appareil délivre une gamme d’intensités de pluie réglables de 25 à 120 mm/h. Chaque averse est caractérisée par sa hauteur, sa durée et son intensité (i.e., son niveau d’énergie et le temps de ressuyage entre deux averses consécutives). Le protocole prévoit des averses aux caractéristiques proches de celles des pluies naturelles d’occurrence décennale (Brunet-Moret, 1963). Chaque couple de parcelles reçoit 10 à 20 averses et l’allongement des temps de ressuyage est obtenu par des déplacements de l’appareil pour traiter 8 à 12 autres couples de parcelles sur le même site. Le traitement complet d’un site nécessite ainsi plusieurs semaines de terrain. Toutes les dynamiques sont comparées pour des érosivités de pluies identiques exprimées en mégajoules par millimètres de pluie tombant sur un hectare pendant une heure (Mj.mm-1.ha-1.h-1). Les parcelles d’un couple recevant la même averse sont désignées par leur situation:

  • état naturel (26 parcelles désignées « NAT ») : cette expression « état naturel » ne doit pas faire illusion, il s’agit parfois d’un état d’abandon de culture pendant quelques années, ce qui permet le développement d’un couvert végétal bas «non productif » ;

  • labour (26 parcelles désignées LAB) : cette opération se fait à la houe sur 20 cm avec extirpation totale des racines, planage et griffage de la parcelle dans le sens de la pente ; ce labour fait disparaître toutes les organisations de surface originelles des parcelles NAT et crée une rugosité liée à des mottes de quelque 20 mm ; cette situation de référence fragilise le sol au maximum.

Élaboration des données issues des hydrogrammes de ruissellement

13L’hydrogramme théorique de la figure 3, qui est la base de tous les dépouillements, présente quatre phases :

  • de to à ti, l’infiltration de la pluie dite « d’imbibition » (PI ; en mm) est totale car, en tous points de la parcelle, l’intensité de la pluie I (en mm/h) reste inférieure à l’intensité de l’infiltration ;

  • de ti à tm s’instaure un régime transitoire du ruissellement, les flaques de stockage superficiel (Si ; en mm) devenant coalescentes et communiquant avec le canal de ruissellement ;

  • de tm à tu, le régime de ruissellement devient maximum et constant (RX ; en mm/h) si l’intensité de la pluie simulée I est constante ; il lui correspond une intensité minimale d’infiltration (FN ; en mm/h) où FN = I - RX ;

  • de tu à tf, le tarissement des écoulements est mesuré par la lame de détention superficielle mobilisable (DM ; en mm) qui résulte de la partition entre la fin du ruissellement, puis de l’infiltration jusqu’à l’instant tf.

14Cet hydrogramme permet la mesure ou le calcul de la pluie utile (PU ; en mm), de la lame ruisselée (LR ; en mm), de la lame infiltrée (W ; en mm), de la pluie d’imbibition (PI ; en mm), de la détention superficielle mobilisable (DM ; en mm) et des coefficients de ruissellement (KRU ; en %), où KRU = 100 (LR + DM) / PU, ou de son inverse, le coefficient d’infiltration (KW ; en %).

15L’intensité limite de la pluie provoquant le premier ruissellement (IL ; en mm/h) est un paramètre de première importance qui est obtenu soit expérimentalement, en diminuant progressivement l’intensité de l’averse jusqu’à arrêt du ruissellement, soit graphiquement. RX, FN et IL varient avec l’humidité du sol et avec sa « rugosité », terme désignant les hétérogénéités de la surface modifiant le régime d’infiltration ; ce sont des agrégats ou mottes à bonne stabilité structurale, des micro-modelés, des couverts ou débris végétaux et des concentrations superficielles en éléments grossiers. Pour une humidité donnée, FN peut varier avec l’intensité de la pluie I sauf si I < IL, situation pendant laquelle l’infiltration est totale, donc où FN = I et RX = 0. En revanche, si I > IL, deux situations se présentent alors :

  • si la parcelle est rugueuse, la conductivité hydraulique saturée de la surface (Kh sat. ; en mm/h) est hétérogène et la lame d’eau est irrégulièrement répartie sur la parcelle. L’infiltration est totale en certaines zones mais elle n’est que partielle en d’autres qui se mettent à ruisseler et on a : FN = (1 – k) I + k IL (avec k = pourcentage de la surface ruissellante) ;

  • si la parcelle est lisse, l’ennoyage est quasi immédiat et l’intégration des conductivités hydrauliques saturées locales (Kh. sat.) en une infiltrabilité globale (FN) mesurée au sortir du canal de ruissellement est très rapide. FN est alors quasiment constante tandis que RX augmente proportionnellement à l’intensité des pluies et on a : RX = I – IL.

16La figure 4 présente graphiquement les résultats de ces deux situations. La situation 1 témoigne d’un contrôle rapide de l’infiltrabilité par une surface plane et peu perméable. La situation 2, à forte pente de la droite de régression de FN = a I + b, témoigne du maintien d’une forte infiltrabilité sur une surface rugueuse et, au moins en début d’averse, plus perméable. L’intersection des droites FN (I) avec la bissectrice d’infiltration totale (FN = I), détermine graphiquement l’intensité limite de la pluie IL par projection sur l’abscisse I.

Fig. 3 – Hydrogramme théorique de ruissellement pour une intensité de pluie I constante.
Fig. 3 – Runoff theoretical hydrograph for a constant rainfall intensity I.

Fig. 3 – Hydrogramme théorique de ruissellement pour une intensité de pluie I constante.Fig. 3 – Runoff theoretical hydrograph for a constant rainfall intensity I.

Fig. 4 – Détermination graphique des intensités limites IL (mm/h) provoquant les premiers ruissellements pour deux situations.
Fig. 4 – Graphic construction of Il limit infiltration rates (mm/h) producing the first runoff for two situations.

Fig. 4 – Détermination graphique des intensités limites IL (mm/h) provoquant les premiers ruissellements pour deux situations. Fig. 4 – Graphic construction of Il limit infiltration rates (mm/h) producing the first runoff for two situations.

1 : sol plan et peu perméable ; 2 : sol rugueux et perméable.
1: flat plot with low permeability soil surface; 2: rough plot and high permeability soil surface
.

Élaboration des données issues des enregistrements des charges solides

17L’érosion (E) ou son cumul (SE ; en t/ha) est une intégration par le temps du débit solide qui est lui-même le produit des charges solides par les intensités de ruissellement. Les charges solides instantanées (C ; en g/l) sont les poids secs des échantillons d’eaux prélevés au sortir du canal de ruissellement. Pour comparer les comportements, on utilise plutôt les moyennes des charges solides par averse (CM ; en g/l). Pour l’ensemble des averses simulées, les relations C (t) décrivent des motifs suffisamment répétitifs pour qu’il ait été possible de proposer une typologie des turbidigrammes (fig. 5) dont les tracés s’expliquent de la façon suivante :

  • dans le type 1 (trait continu), le pic des charges solides, pendant la phase transitoire du ruissellement, correspond à la somme des sédiments abandonnés lors du tarissement du ruissellement précédent et de ceux provenant du détachement des particules par la pluie sur une surface non encore entièrement couverte par la lame ruisselante, le palier de charges qui suit correspond au seul effet de la faible abrasion en nappe d’un flux laminaire ;

  • dans le type 2 (pointillé), la seule composante des charges solides est l’abrasion en nappe sur une surface plane où la lame ruisselante rapidement répartie uniformément assure une protection contre l’impact des gouttes (splash) ;

  • dans le type 3 (tireté), on passe d’une abrasion en nappe à une abrasion linéaire avec effet de flux turbulent. Il en résulte un cisaillement de la surface en rigoles où le flux peut accélérer sur 10 m de versant. Comme ce flux est canalisé, la parcelle s’exonde, le splash reprend et le détachement des particules, lié aux deux types d’abrasion, croît fortement.

Fig. 5 – Différents turbidigrammes obtenus sous simulations de pluies.
Fig. 5 – Various sediment load evolutions recordings obtained under rainfall simulations.

Fig. 5 – Différents turbidigrammes obtenus sous simulations de pluies.Fig. 5 – Various sediment load evolutions recordings obtained under rainfall simulations.

Identification de quelques organisations structurales superficielles

18À l’issue des premières campagnes de simulation, il est apparu que des réorganisations structurales superficielles, préexistantes ou créées sous simulation de pluies, pouvaient modifier les régimes d’infiltration. Ces réorganisations sont décrites macro- et microscopiquement par prélèvement d’échantillons, permettant la confection et l’observation de lames minces. Le prélèvement est un carottage sur 10 à 15 cm de sol humide dans la zone de garde du simulateur. Trois lames minces (cf. infra) sont décrites en utilisant en partie la typologie de R. Brewer (1964). D’autres campagnes de simulation de pluies sous infiltromètre à aspersion ont permis à A. Casenave et C. Valentin (1989) de proposer de nombreuses identifications, descriptions et codifications d’états de surface des zones sahéliennes avec leurs implications hydrodynamiques. En très résumé, ces auteurs ont distingué:

  • des surfaces perméables comme les dépôts sableux (EOL), les concentrations gravillonnaires superficielles (G) et les couches de sables fins peu consolidés par divers solutés concentrés par évaporation, qui sont les croûtes de dessiccation (DES) ;

  • des surfaces moins perméables, comme les dépôts de décantation (DEC), les dépôts de ruissellement inter-stratifiés (RUI) et des dépôts provenant de la destruction de structures préexistantes (ST) et pouvant renfermer en profondeur des lames argilo-limoneuses millimétriques plus ou moins continues ; la déflation ou l’abrasion hydrique des couches supérieures sableuses amènent ensuite à l’affleurement ces lames qui se consolident en croûtes imperméables (ERO).

Regroupements statistiques de sols à comportements voisins

19Au-delà de la quantification des écoulements ou des érosions, cette étude vise aussi une évaluation de leurs distributions géographiques. L’expérimentation prouve que l’évolution de ces processus est zonale avec quelques exceptions azonales. Ces comportements zonaux ou azonaux sont liés aux évolutions des caractéristiques physicochimiques et minéralogiques de traits pédologiques évoqués précédemment. Ces comportements dépendent aussi de facteurs de l’environnement tels que la densité et la structure de couverts végétaux, vivants et morts érigés ou couchés, et de toutes autres rugosités liées à l’activité animale. Les traits pédologiques et les facteurs de l’environnement qui modifient les comportements dynamiques sont suffisamment répétitifs pour qu’ils puissent prendre rang d’« indicateurs ». Il est alors judicieux de pouvoir confirmer ou infirmer statistiquement la pertinence de ces traits pédologiques et facteurs environnementaux aux rôles découverts expérimentalement. Ces indicateurs, reproduits en colonne 8 du tableau 2, sont les « variables actives » d’une classification ascendante hiérarchique ou CAH (Jambu et Lebeaux, 1978 ; Bouchier, 2010) permettant de distinguer et classer des groupes d’iso-comportements. Le principe de cette CAH est de dégager progressivement des groupes par le calcul des distances euclidiennes entre les parcelles, ou « individus », caractérisés chacun par 5 à 10 variables actives. Par agrégations successives de groupes de parcelles, la CAH livre finalement leur classement par indices de niveaux. Un dendrogramme représente les liens hiérarchiques entre les différentes classes (fig. 17). Un histogramme exprimant le pourcentage d’individus classés par indices de niveaux donne une idée du niveau d’agrégation où il convient de « couper » les branches du dendrogramme pour sortir le meilleur classement possible.

Résultats, discussions

20La quantification des écoulements et des érosions et leurs comparaisons se basent sur : 1) l’intensité limite de la pluie provoquant le premier ruissellement (IL ; en mm/h), 2) le coefficient de ruissellement de chaque averse (KRU ; en %), 3) la charge solide moyenne par averse (CM ; en g/l), et 4) les érosions cumulées par averses (SE ; en t/ha).

21Les évolutions de IL sont suivies sur sols secs à ressuyés (ILF) et sur sols humides à saturés (ILH). Les humidités sont mesurées directement (sonde à neutrons, chocs thermiques, méthode gravimétrique) ou, en cas de panne d’appareils, calculées indirectement en utilisant des indices d’humidité prenant en compte le temps de ressuyage entre deux averses consécutives et la hauteur de l’averse antérieure. Les évolutions des paramètres KRU, CM et SE sont évaluées à deux niveaux :

  • d’abord en fonction du cumul des énergies des pluies arrosant la parcelle ; ce sont des relations de type KRU (SEV), CM (SEV), SE (SEV) ;

  • ensuite en fonction de la distribution latitudinale des parcelles ; les relations sont alors du type : KRU ou CM ou SE (SEV, LAT) et sont représentées sur des diagrammes 3D pour visualiser les évolutions liées aux différenciations latitudinales des sols.

Hydrodynamiques comparées des sols

22Pour une érosivité donnée, KRU diminue avec l’augmentation de IL tandis que s’accroît proportionnellement la hauteur de pluie d’imbibition PI. Ces paramètres dépendent des capacités hydriques d’une tranche de sol et des infiltrabilités qui permettent de les remplir en un laps de temps donné. Ils donnent donc de bonnes informations comparatives sur les comportements hydrodynamiques des sols du transect.

Evolution des intensités limites des pluies et des coefficients du ruissellement

23Pour tous types de sols en état naturel (NAT), les intensités limites IL diminuent depuis la zone guinéenne (Taï) jusqu’aux zones sub-sahéliennes (Oursi et Galmi ) et leurs différences IL sol sec - IL sol humide, sont moins importantes au nord (5 mm/h) qu’au sud (15 mm/h), ce qui indique des dynamiques structurales sensiblement plus importantes au sud.

24Le premier niveau d’évaluation de KRU (SEV) de chaque graphe de la figure 6 montre des augmentations rapides du ruissellement lors des premières averses et moins que proportionnelles ensuite pour des érosivités plus importantes. Au second niveau d’évaluation, les relations KRU (SEV, LAT) montrent que les très forts ruissellements du nord (~80 % pour des érosivités SEV de 500 points) tendent à diminuer vers le sud. A ce comportement zonal s’opposent les comportements azonaux des sols bruns subarides sableux sur dépôts éoliens d’Oursi 1, des sols bruns tropicaux argilo-sableux vertiques sur les chloritoschistes de Batanga et enfin, des sols ferrugineux tropicaux gravillonnaires de Pouni ; ceci s’explique de la manière suivante :

  • Oursi 1, sur sables éoliens peu cohérents, s’érode continuellement couches par couches et régénère ainsi une perméabilité texturale, d’où des KRU n’atteignant que 32 % pour une érosivité SEV de 500 points ;

  • Batanga, sol vertique à forte dynamique structurale saisonnière, est abondamment fissuré à l’état sec et les ruissellements sont retardés jusqu’au colmatage de ces fissures par des tampons boueux : il en résulte un KRU de 23 % ;

  • Pouni 1 et 2 ont une forte charge superficielle en gravillons qui interfère avec leur hydraulicité, d’où des KRU de 32 % et 25 %.

25L’isolement des parcelles, par leurs textures, affine les appréciations précédentes : la diminution générale du ruissellement vers le sud est confirmée sur la figure 7 mais elle est plus nette sur les sols sableux (fig. 7A) à faible dynamique structurale saisonnière.

Fig. 6 – Distribution latitudinale des coefficients de ruissellement des parcelles NAT pour tous types de sols et toutes teneurs en éléments grossiers de surface, depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.
Fig. 6 – Latitudinal distribution of runoff coefficients on natural plots (NAT) for all soil types and all surface coarse fragment proportions, from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).

Fig. 6 – Distribution latitudinale des coefficients de ruissellement des parcelles NAT pour tous types de sols et toutes teneurs en éléments grossiers de surface, depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.Fig. 6 – Latitudinal distribution of runoff coefficients on natural plots (NAT) for all soil types and all surface coarse fragment proportions, from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).

Fig. 7 – Distribution des coefficients de ruissellement des parcelles naturelles sableuses (A) et argilo sableux (B) contenant moins de 10 % d’éléments grossiers.
Fig. 7 – Latitudinal distribution of runoff coefficient on natural sandy plots (A) and sandy clay plots (B) with less than 10% of surface coarse fragments.

Fig. 7 – Distribution des coefficients de ruissellement des parcelles naturelles sableuses (A) et argilo sableux (B) contenant moins de 10 % d’éléments grossiers. Fig. 7 – Latitudinal distribution of runoff coefficient on natural sandy plots (A) and sandy clay plots (B) with less than 10% of surface coarse fragments.

Interprétation sur des hydraulicités liées aux capacités hydriques des profils complets ou aux organisations superficielles 

26Les « capacités hydriques » remarquables des sols du transect ont été déterminées par des tests de terrain et de laboratoire : il s’agit de la porosité totale (POT), de l’eau « retenue » par tension capillaire dans les microporosités de sols ressuyés (MIP), de l’eau « libre » ou « gravitaire » pouvant circuler en période de drainage ou de saturation dans les macroporosités (MAP). On constate que ces capacités hydriques remarquables (tab. 3), mesurées sur les 50 premiers centimètres des sols de toutes les parcelles, ne suivent pas d’évolution zonale. Des relations significatives existent cependant entre ces capacités et les taux d’argile ainsi qu’avec la granulométrie des sables. Il apparaît aussi que les variations de ces capacités sont plus importantes à l’intérieur d’un domaine pédologique donné que celles mesurées dans la succession latitudinale de ces domaines. Ces capacités hydriques ne peuvent donc pas expliquer l’augmentation générale de la perméabilité vers le sud. En revanche, leurs variations dans un domaine donné sont liées aux différences granulométriques. C’est ainsi que l’augmentation des taux d’argile ajoutée à un rapport sables fins/sables grossiers ≥ 1,0 favorisent la construction de sites microporeux donc les capacités de stockage et non celles de percolation. Ainsi, il faut attribuer aux remaniements structuraux superficiels un rôle important dans le contrôle des infiltrabilités des sols du nord mais ce contrôle est de plus en plus relayé par les caractéristiques porales de l’ensemble des profils vers le sud.

Tab. 3 – Capacités hydriques remarquables des sols du transect, relations avec la texture sur les premiers 50 cm.
Tab. 3 – Particular water holding soil capacities related with their particle size arrangements on the first 50 cm slice.

Types de capacités

mini

maxi

médiane

Evolution zonale

Relation

avec argile

relation

avec SF/SG

1

2

3

4

5

6

7

POT

123 mm (Oursi 3)

256 mm (Galmi 4)

207 mm

aucune

diminue

(r² = 0,16)

aucune

MAP

18 mm (Oursi 2)

186 mm (Galmi 1)

129 mm

aucune

diminue

(r² = 0,40)

augmente si SF/SG <1

diminue si SF/SG >1

(r² = 0,40)

MIP

33 mm (Sakass.2)

153 mm (Pouni 3)

74 mm

aucune

augmente

(r² = 0,30)

diminue si SF/SG <1

augmente si SF/SG>1

(r² = 0,64)

100 MAP/POT

12 %

(Oursi 2)

84 % (Sakass.2)

62 %

aucune

diminue

(r² = 0,42)

ido MAP (r² = 0,56)

100 MIP/POT

16 % (Sakass.2)

88 % (Oursi 2)

38 %

aucune

augmente

(r² = 0,43)

ido MIP (r² = 0,56)

Colonne 1 : POT = porosité totale = volumes totaux des vides de toutes formes occupés par les fluides, air ou eau ; MAP = macroporosité ou volume emprunté par l’eau «libre», y circulant ou saturant le profil sous le seul effet du potentiel gravitaire ; MIP = microporosité ou volume de l’eau «liée» soutenue ou suspendue dans le profil sous le seul effet du potentiel matriciel. Colonnes 2, 3, 4 : valeurs extrêmes et médianes des capacités porales sur les premiers 50 cm de sol, proportions MAP/POT et MIP/POT en % et exemples de sols correspondant à ces valeurs. Colonnes 5, 6, 7 : tendances et coefficients de détermination  r² des relations entre ces capacités hydriques et les latitudes des sites (colonne 5), les taux d’argile (colonne 6) et les rapports sables fins / sables grossiers (colonne 7).
Col. 1: POT mm = all poral space filled in air or water, MAP mm = macroporosity used by the gavity water storage, MIP mm = microporosity used by the matric water potential; Col. 2, 3, 4: extreme and mediane values of pore storage capacities in the first 50 cm soil depth, MAP / POT and MIP / POT % proportions in soil site examples; Col. 5, 6, 7 : R2, coefficient of determination of each variable : water pore storage, site latitude (Col. 5), clay content (Col. 6), SF / SG fine and coarse sands ratio (Col.7)

27Si les « organisations superficielles » de type « décantation » ou de « ruissellement » ne posent pas de gros problèmes de compréhension, le processus de formation des croûtes d’érosion, correspondant au code DER de la colonne 8 du tableau 2, mérite une attention particulière car elles sont identifiées comme la cause essentielle de l’imperméabilisation des surfaces. Une observation macroscopique de cette surface montre une pellicule plasmique très fine, non poreuse, souvent sombre et moulant la surface ou disparaissant latéralement sous des recouvrements sableux fins. Des observations méso- et microscopiques de lames minces d’échantillons de sols prélevés pendant les différentes phases du ruissellement permettent de comprendre leurs formations. La figure 8 et la figure 9 présentent deux lames de surface de sol représentatives des processus de construction de barrières hydrauliques plus ou moins étanches : la lame CT 14 provient d’essais sur un sol ferrugineux tropical lessivé hydromorphe sur granite d’Oursi 3 et la lame SKS 212 sur un sol ferrallitique moyennement désaturé remanié sur gneiss de Sakassou 2 :

  • pendant la « phase d’imbibition », la submersion de la parcelle et la descente du front d’humectation augmentent la pression de l’air dans une zone intermédiaire entre le front humide et la zone sèche. Sous les effets conjugués des chocs de gouttes de pluie et d’une humectation suffisante, le squelette quartzeux et la matrice argileuse se séparent, le sol se désagrège et, selon la minéralogie des argiles, on observe soit une dispersion totale du plasma argileux, soit une séparation de granules plasmiques d’argiles pectisées par les oxydes de fer (fig. 10) ;

  • pendant la « phase de vidange », le dégazage de l’air emprisonné entraîne une partie de ces éléments plasmiques dispersés ou pectisés vers le haut dans un milieu encore fluide. Le dessèchement interrompt cette ascension et forme une lame plasmique horizontale d’où l’air s’échappe de plus en plus difficilement, ce qui donne 1) un alignement de vésicules sphériques (lame CT 14 de Oursi 3) dans des argiles dispersées et 2) un fond matriciel réticulé à logettes hexagonales bordées de grains de quartz et de micro-agrégats argileux pectisés par les oxydes de fer (lame SKS 212 de Sakassou 2).

28Ces organisations superficielles, plus souvent décrites en zone sèche, se forment également en zone humide mais leurs colmatages y sont moins efficaces. En effet, si les concentrations plasmiques des zones sahéliennes et nord soudaniennes forment des horizons étanches d’argiles dispersées, celles des zones sud-soudaniennes sont faites de micro-agrégats d’argiles pectisées. Ces derniers, peu soudés, forment une barrière hydraulique moins étanche (SKS 212) qui dure moins longtemps parce que triturée par des activités biologiques plus intenses dans un milieu plus longuement humide. Des destructions des pellicules et la restauration de fortes porosités peuvent cependant se produire dans le nord là où s’accumulent des débris végétaux naturels ou des résidus de cultures qui sont consommés par les insectes ; le parcours du bétail sur des sols secs « encroûtés » peut aussi avoir un rôle bénéfique.

Fig. 8 – Lame CT 14, concentrations plasmiques, et micro-horizons associés, du sommet d’un sol ferrugineux lessivé hydromorphe sur granite (OURSI 3, Burkina Faso).
Fig. 8 – Micro slide CT 14 showing plasmic concentrations and associated micro-horizons at the top of a “ferrugineux lessivé hydromorphe” soil on granite substrate (OURSI 3, Burkina Faso).

Fig. 8 – Lame CT 14, concentrations plasmiques, et micro-horizons associés, du sommet d’un sol ferrugineux lessivé hydromorphe sur granite (OURSI 3, Burkina Faso).Fig. 8 – Micro slide CT 14 showing plasmic concentrations and associated micro-horizons at the top of a “ferrugineux lessivé hydromorphe” soil on granite substrate (OURSI 3, Burkina Faso).

Fig. 9 – Lame SKS 212, concentrations plasmiques, et micro-horizons associés, du sommet d’un sol ferrallitique moyennement désaturé remanié sur granito-gneiss (SAKASSOU 2, Centre Côte d’Ivoire).
Fig. 9 – Micro-slide SKS 212 showing a plasmic concentration in various others elementary fabrics at the top of a “ferrallitique moyennement désaturé remanié” soil on a granito-gneiss substrate (SAKASSOU 2, Ivory Coast).

Fig. 9 – Lame SKS 212, concentrations plasmiques, et micro-horizons associés, du sommet d’un sol ferrallitique moyennement désaturé remanié sur granito-gneiss (SAKASSOU 2, Centre Côte d’Ivoire).Fig. 9 – Micro-slide SKS 212 showing a plasmic concentration in various others elementary fabrics at the top of a “ferrallitique moyennement désaturé remanié” soil on a granito-gneiss substrate (SAKASSOU 2, Ivory Coast).

Fig. 10 – Deux formes de dégazage dans les concentrations plasmiques pendant la phase de vidange sur les parcelles de sols à argiles dispersables (OURSI 1) ou pectisées par les oxydes de fer (SAKASSOU 2).
Fig. 10 – Two types of air expulsion in plasmic concentrations during the emptying phase of runoff hydrograph in dispersable clay soils (OURSI 1) or in pectisated one by iron oxides soils (SAKASSOU 2).

Fig. 10 – Deux formes de dégazage dans les concentrations plasmiques pendant la phase de vidange sur les parcelles de sols à argiles dispersables (OURSI 1) ou pectisées par les oxydes de fer (SAKASSOU 2).Fig. 10 – Two types of air expulsion in plasmic concentrations during the emptying phase of runoff hydrograph in dispersable clay soils (OURSI 1) or in pectisated one by iron oxides soils (SAKASSOU 2).

Interprétation sur le rôle des concentrations superficielles en éléments grossiers

29L’évolution des ruissellements est moins étroitement liée aux taux de concentrations superficielles en éléments grossiers que ce que l’on pourrait supposer. Le tableau 4 explique les raisons d’effets apparemment contradictoires de ces concentrations gravillonnaires sur des parcelles installées sur le même sol :

  • sur Pouni 1, les gravillons, en partie « enfoncés » dans le sol, réduisent la surface infiltrante, d’où une augmentation du ruissellement proportionnelle à leurs taux ;

  • sur Pouni 2, ces gravillons « posés » sur le sol assurent le maintien d’une porosité ouverte à leur aplomb donc une diminution du ruissellement également proportionnelle à leurs taux.

Tab. 4 – Coefficients de ruissellement de sols gravillonnaires (POUNI, Burkina Faso).
Tab. 4 – Runoff coefficient of gravelly soils (POUNI, Burkina Faso).

Parcelles

Situation

Taux d’éléments grossiers

KRU pour SEV 250

POUNI 1

Piémont de cuirasse peu cultivé : sol peu évolué d'érosion ou ferrugineux remanié sur schistes

48 % d’éléments grossiers, monocouche à moitié enfoncée dans le sol

80,0 %

POUNI 2

Versant très cultivé : sol ferrugineux lessivé remanié sur schistes

70 % d’éléments grossiers, multicouches posées sur le sol

13,0 %

Mobilisations comparées des charges solides

30Les charges solides prélevées au sortir du canal de ruissellement proviennent 1) du fractionnement du sol en éléments susceptibles d’être transportés – c’est la « détachabilité » résultant de la dissipation de l’énergie des pluies aux points d’impacts des gouttes de pluies – et 2) de l’abrasion plus ou moins importante des écoulements. Sur ce transect, le fractionnement aboutit à une dispersion particulaire totale. En d’autres domaines pédologiques (sols andiques, certaines rendzines), il peut arriver que des agrégats intacts se détachent du substrat et flottent du fait de leur forte stabilité, de leur hydrophobie ou encore de leur faible densité. L’efficacité de l’abrasion dépend de la cohésion des surfaces, de la vitesse du flux, donc de la pente du terrain, et de l’épaisseur de la lame d’eau détenue superficiellement DM. Elle dépend aussi de la charge transportée, un flux étant d’autant plus érosif qu’il est moins chargé (Foster et Meyer, 1972). Elle dépend enfin de la rugosité qui oriente soit vers un écoulement laminaire à abrasion peu active, soit vers un écoulement turbulent agressif. Nous avons appelé « mobilisation » le résultat de ces deux processus identifiables sur les tracés des turbidigrammes. Sous simulation de pluies, on connaît l’énergie des averses, on peut mesurer ou calculer DM et on peut évaluer la résistance des surfaces ou des agrégats par des tests de terrain ou de laboratoire. En revanche, sur les surfaces d’aplanissement de l’ouest africain, nous n’avons pas pu installer un effectif suffisant de sites pour pouvoir tester l’effet pente sur des sols rigoureusement identiques.

Rôle de l’intensité du ruissellement RX sur la détention DM et sur les charges solides CM

31Les ruissellements interfèrent de deux façons sur la mobilisation des charges CM, d’abord en modifiant les hauteurs de DM, donc les interceptions de l’énergie des pluies et, ensuite, sur l’abrasion du flux. DM augmente avec les intensités des ruissellements à régime constant RX, cette augmentation est plus accusée sur les surfaces les moins rugueuses. La relation CM (DM) de la figure 11 montre une diminution des charges CM avec la lame d’eau DM dont la hauteur intercepte de plus en plus l’énergie des averses. On constate aussi que, pour une valeur isolée de DM, les charges tendent à diminuer avec le cumul des érosivités SEV. Ceci peut sembler antinomique mais s’explique de la façon suivante :

  • à faible cumul énergétique (SEV 250), la parcelle reste longuement rugueuse, la lame DM ne se distribue pas uniformément et le splash peut alors s’exercer sur les parties exondées. Il en résulte de fortes charges. Enfin, le flux en se canalisant, augmente sa vitesse et peut devenir abrasif ;

  • à fort cumul d’énergie (SEV 750), la parcelle perd plus rapidement sa rugosité, la lame d’eau DM devient continue, le flux reste laminaire et toute reprise d’abrasion ne dépend alors que de l’équilibre entre la cohérence des surfaces et la capacité d’abrasion du flux.

Fig. 11 – Relations CM (DM) sur 26 parcelles de sols en état naturel NAT pour trois valeurs d’érosivité cumulée SEV.
Fig. 11 – CM (DM) evolutions on 26 natural plots (NAT) for three accumulated rain erosivities (SEV).

Fig. 11 – Relations CM (DM) sur 26 parcelles de sols en état naturel NAT pour trois valeurs d’érosivité cumulée SEV.Fig. 11 – CM (DM) evolutions on 26 natural plots (NAT) for three accumulated rain erosivities (SEV).

Rôles de la texture et de la minéralogie des argiles sur la cohérence des surfaces

32Les diagrammes CM (SEV) et CM (SEV, LAT) des sols naturels de la figure 12 regroupent les parcelles sableuses et argilo-sableuses contenant moins de 5 % d’éléments grossiers. Les flux laminaires prédominent sur une majorité de parcelles, ce qui est détecté par l’analyse de leurs turbidigrammes. Il en résulte une diminution des charges solides avec le cumul des érosivités SEV. En revanche, ce n’est plus le cas des parcelles Pouni 3 et Sakassou 2 qui se cisaillent pour des érosivités SEV > 500 points où les charges croissent de façon exponentielle.

33À l’échelle du transect, les relations CM (SEV, LAT) montrent une augmentation régulière des charges CM vers le sud pour les sols sableux plus humifères. En revanche, les sols argilo-sableux ne dégagent pas d’évolution nette. Les processus orientant leur détachabilité sont en effet plus complexes et dépendent notamment de la minéralogie de leurs argiles. La figure 13 propose deux exemples illustrant le comportement particulier des sols vertiques à complexe absorbant partiellement magnésien. Les charges solides CM sont exprimées en fonction des temps de ressuyage TA et des humidités volumiques HV correspondantes. La courbe en auge du graphe s’interprète de la façon suivante :

  • vers l’origine to, soit en pleine saison pluvieuse, et avec TA < 15 min, les humidités dépassent la limite de liquidité (HV > 35 %), les écoulements sont boueux et CM dépasse 10 g/l ;

  • toujours en saison pluvieuse, mais avec TA de 1 h à 10 h, l’humidité passe de 35 % à 25 %, les surfaces lissées récupèrent une cohésion et, avec l’étalement de la lame DM, les charges solides descendent vers 2 g/l ;

  • pour des trains d’averses encore plus espacées de 1 j à 10 j, avec des humidités de 25 % à 22 %, les matériaux arrachés aux pellicules de décantation et aux bords de quelques fissures rendent la surface rugueuse, la lame DM couvre peu de surface et les charges passent ainsi de 2 g/l à 10 g/l ;

  • en fin de saison sèche, les premières pluies de forte intensité tombent sur des sols extrêmement secs où la rétraction des argiles forme un réseau de fentes. Les sables éoliens piégés par les lames de décantation fortement rebroussées rendent la surface encore plus rugueuse que précédemment. Après le colmatage superficiel des fentes par des tampons boueux, les ruissellements augmentent et peuvent évacuer des charges solides maximales >12 g/l.

Fig. 12 – Evolution des charges solides CM de sols sableux (A) et des sols argilo sableux (B) à moins de 5 % d’éléments grossiers, avec l’érosivité cumulée des pluies SEV et un classement latitudinal (LAT), depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.
Fig. 12 – Sediment load (CM) evolution on natural sandy plots (A) and sandy clay plots (B) with less than 5% of surface coarse fragments, with rainfall erosivity (SEV) and the latitude (LAT), from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).

Fig. 12 – Evolution des charges solides CM de sols sableux (A) et des sols argilo sableux (B) à moins de 5 % d’éléments grossiers, avec l’érosivité cumulée des pluies SEV et un classement latitudinal (LAT), depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.Fig. 12 – Sediment load (CM) evolution on natural sandy plots (A) and sandy clay plots (B) with less than 5% of surface coarse fragments, with rainfall erosivity (SEV) and the latitude (LAT), from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).

Fig. 13 – Modification des propriétés mécaniques de sols vertiques avec l’humidité, conséquences sur leur érodibilité.
Fig. 13 – Soil mechanic properties modifications of vertic soils in accordance with their moisture, inference on their erodibilities.

Fig. 13 – Modification des propriétés mécaniques de sols vertiques avec l’humidité, conséquences sur leur érodibilité. Fig. 13 – Soil mechanic properties modifications of vertic soils in accordance with their moisture, inference on their erodibilities.

Rôle des concentrations superficielles d’éléments grossiers sur la détachabilité

34En plus de leur rôle sur l’infiltration déjà évoqué, les concentrations en éléments grossiers limitent la surface de terres meubles et interviennent en tant qu’écrans interceptant les énergies des pluies. Un effectif suffisant de sols sablo-argileux à argilo-sableux à charges variables de gravillons a permis une analyse de la relation CM (SEV, EG à taux classés). On observe cet effet protecteur des concentrations gravillonnaires sur la figure 14, même pour des taux de gravillons relativement faibles. Cet effet protecteur est azonal : il s’exerce en effet de la même façon sur les sols ferrallitiques sud-ivoiriens (Taï) que sur les sols ferrugineux appauvris (Pouni) ou les sols bruns tropicaux vertiques (Batanga) au Burkina Faso. Une étude antérieure de J. Collinet et C. Valentin (1984) avait permis de quantifier, sur un plus grand effectif de sols ouest-africains, un facteur C de réduction de l’érosion liée aux épandages grossiers (G) qui est de la forme : C = 0,73 exp. (-0.06 G).

Fig. 14 – Evolutions CM (SEV) de sols NAT sablo-argileux à argilo sableux avec leurs taux classés d’éléments grossiers.
Fig. 14 – Sediment loads (CM) evolutions with cumulated rainfall erosivities (SEV) and surface coarse fragments rates (EG) on sandy to sandy-clay natural soils.

Fig. 14 – Evolutions CM (SEV) de sols NAT sablo-argileux à argilo sableux avec leurs taux classés d’éléments grossiers.Fig. 14 – Sediment loads (CM) evolutions with cumulated rainfall erosivities (SEV) and surface coarse fragments rates (EG) on sandy to sandy-clay natural soils.

Discussions

35Sur des surfaces peu déclives (pentes < 5 %), planes et fragiles comme celles des recouvrements sableux éoliens (Oursi 1), des pellicules de dessiccation sableuses, des affleurements d’horizons lessivés de sols ferrugineux ou de sols hydromorphes (Saint-Paul 2, Korhogo 5, Sakassou 3), les pluies saturent et dispersent les sables ou éclatent et dispersent les structures fragiles. Les évolutions des charges solides en fonction du temps donnent soit un pic de charges, soit une asymptote reproduisant l’équilibre entre la vitesse du flux et la granulométrie des éléments transportés (Hjustrǿm, 1935). La vitesse du flux a été mesurée par un épandage de colorant en amont de la parcelle et par chronométrage du passage de l’onde colorée devant des jalons. Pendant la phase de régime constant (RX = 60 mm/h), la vitesse oscille entre 20 cm/s et 50 cm/s, ce qui permet le transport de particules ≤ 200 µm. L’énergie des pluies entraîne la formation de pellicules plasmiques continues peu ou non perméables se consolidant lorsqu’elles arrivent en affleurement. Une lame de détention superficielle DM distribuée de façon homogène intercepte alors l’énergie des pluies et, comme la surface est plane et peu déclive, le flux reste laminaire et peu abrasif.

36Sur d’autres surfaces peu déclives mais rugueuses, pour différentes causes telles que des rejets biologiques (Korhogo 1, Sakassou 2), les collets des végétaux vivants ou morts érigés, des résidus couchés (Sakasssou 1) ou des traces d’anciens billonnages (Galmi 2, 3) modifiant le micromodelé, les charges CM restent durablement plus fortes. Elles sont en effet alimentées par la dissipation des énergies des pluies sur des structures émergées d’une lame DM qui est canalisée dans les dépressions et chenaux où, en même temps, la section étant plus étroite, la vitesse s’accélère avec reprise d’un cisaillement.

37L’érodibilité des sols à argiles gonflantes est liée aux changements de leurs propriétés mécaniques avec l’humidité (Ousi 2, Galmi 4, Batanga).

38Enfin, on a mis en évidence la situation azonale des concentrations superficielles d’éléments grossiers (Pouni 1 et 2, Loumbila, Korhogo 2, Taï 1) qui n’interviennent ici qu’en raison d’un effet protecteur proportionnel à leur taux de recouvrement de ces surfaces.

Erosions comparées des sols

Contributions respectives des ruissellements et des charges solides

39L’érosion est le résultat d’une intégration des débits solides par le temps, ces débits étant eux-mêmes les produits d’intensités de ruissellement par des charges solides. Toutes variations inverses et proportionnelles des termes de ce produit peuvent ainsi fournir des érosions identiques. Il est donc important de considérer les variations de chacun de ces multiplicateurs pour connaître l’origine de l’érosion ou, dans la pratique, pouvoir choisir les meilleurs modes de conservation des sols et des eaux. Le tableau 5 regroupe les paramètres conditionnels des érosions pour un cumul d’érosivité de 500 points et propose, en dernière colonne, un résumé des processus détectés. On y constate différentes tendances :

  • conjonction de forts ruissellements et de fortes charges sur des sols peu cohérents pour des raisons texturales (Pouni 3, Saint-Paul 2) et structurales (Korhogo 1) ou encore par liquéfaction des sols vertiques (Oursi 2, Galmi 4) ;

  • effet de fortes charges (Galmi 3) et sur les sols rugueux (Sakassou 2, 3 et 4) ;

  • effet de forts ruissellements (Oursi 3, Galmi 1 et 2, Pouni 1, Saint-Paul 1, Loumbila).

40La figure 15 représente les évolutions des érosions cumulées SE (t/ha) pour les érosivités cumulées SEV (en Mj.mm-1.ha-1.h-1) sur 24 parcelles classées latitudinalement. Les seules relations SE (SEV) démontrent une croissance générale mais parfois irrégulière des érosions avec l’érosivité. Les irrégularités sont dues au fait que les processus alimentant les charges solides ainsi que ceux modifiant les flux les transportant ne s’exercent pas toujours sur un système stable. Des processus érosifs différents peuvent se succéder dans le temps depuis une abrasion en nappe jusqu’au cisaillement. Ce franchissement d’étape est lié au changement de matériaux soumis à l’érosion donc à l’hétérogénéité verticale du premier horizon. Ces seuils de ruptures, sont repérables sur :

  • Saint-Paul 2, sol ferrugineux tropical, lessivé pour un cumul SEV de 300 points ;

  • Pouni 3, sol ferrugineux tropical, peu lessivé, hydromorphe pour SEV de 600 points ;

  • Korhogo 1, sol ferrallitique moyennement désaturé, typique pour SEV de 500 points ;

  • Pouni 1 et 2, Korhogo 2 et Taï 1 répercutent en revanche les effets protecteurs d’une couche gravillonnaire.

41Sur l’ensemble du transect, les relations SE (SEV, LAT) montrent une forte hétérogénéité des comportements dans la zone sahélienne et nord soudanienne. L’érosion cumulée SE décroît ensuite plus régulièrement à partir des zones sub-soudaniennes et guinéennes. Une sélection de sols par leurs textures et contenant moins de 10 % d’éléments grossiers montre une diminution des érosions d’environ 3 t/ha vers le sud pour les sols sableux et d’environ 7 T/ha pour les sols plus argileux (fig. 16). La comparaison de ces graphiques avec ceux des évolutions des ruissellements (fig. 7) et des charges solides (fig. 12) montre que ces diminutions des érosions vers le sud sont liées à la réduction des ruissellements qui dépendent des organisations de sols et assez peu aux variations des charges solides surtout liées aux constituants. On peut dissocier les rôles des constituants de ceux des organisations structurales en comparant les parcelles naturelles aux organisations intactes avec les parcelles labourées aux organisations originelles détruites.

Tab. 5 – Erosion des parcelles naturelles pour une érosivité cumulée de 500 points, processus dominants.
Tab. 5 – Natural soil plots erosion for a 500 cumulative erosivity index, essential process.

Tab. 5 – Erosion des parcelles naturelles pour une érosivité cumulée de 500 points, processus dominants.Tab. 5 – Natural soil plots erosion for a 500 cumulative erosivity index, essential process.

Fig. 15 – Relations SE (SEV, LAT) de tous types de sols NAT, parcelles classées selon leurs latitudes, depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.
Fig. 15 – SE evolutions in according with cumulative erosivity (SEV) and latitude (LAT), all plots in latitudinal order, from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).

Fig. 15 – Relations SE (SEV, LAT) de tous types de sols NAT, parcelles classées selon leurs latitudes, depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.Fig. 15 – SE evolutions in according with cumulative erosivity (SEV) and latitude (LAT), all plots in latitudinal order, from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).

Fig. 16 – Relations SE (SEV, LAT) des parcelles NAT, sableuses (A) et sablo-argileuse à argilo-sableuses (B) contenant moins de 10 % d’éléments grossiers.
Fig. 16 – SE evolutions in according with cumulative erosivity (SEV) and latitude (LAT), sandy (A) and sandy-clay natural soils (B), surface coarse fragments rates (EG) <10%.

Fig. 16 – Relations SE (SEV, LAT) des parcelles NAT, sableuses (A) et sablo-argileuse à argilo-sableuses (B) contenant moins de 10 % d’éléments grossiers.Fig. 16 – SE evolutions in according with cumulative erosivity (SEV) and latitude (LAT), sandy (A) and sandy-clay natural soils (B), surface coarse fragments rates (EG) &lt;10%.

Rôles des constituants et des organisations des sols sur leurs détachabilités et abrasions

42La destruction de toutes les organisations structurales superficielles originelles par un labour sur une des parcelles du couple la fragilise fortement avant que ne se reconstitue de nouvelles organisations, moins fragiles, adaptées aux contraintes des pluies et des flux. Une comparaison des rapports SE LAB / SE NAT informe des effets d’une dissociation des rôles des constituants et des organisations. Le tableau 6 présente les éléments de cette comparaison. Les rapports SE LAB / SE NAT permettent de juger de l’ampleur des modifications dues au labour. Le bloc diagramme de la figure 17 est une visualisation 3D de ces modifications pour des érosivités SEV croissantes, selon un classement latitudinal des couples de parcelles et avec une correspondance climatique.

Tab. 6 – Erosion des sites NAT et LAB pour une SEV de 500 points, comparaisons de leurs érosions cumulées SE LAB / SE NAT.
Tab. 6 – Natural and ploughed soil plots erosion for a 500 cumulative erosivity index, comparison of their SE LAB / SE NAT ratio.

Tab. 6 – Erosion des sites NAT et LAB pour une SEV de 500 points, comparaisons de leurs érosions cumulées SE LAB / SE NAT.Tab. 6 – Natural and ploughed soil plots erosion for a 500 cumulative erosivity index, comparison of their SE LAB / SE NAT ratio.

Fig. 17 – Comparaisons des rapports des érosions cumulées SE LAB / SE NAT en relation avec les érosivités cumulées SEV, sur tous les sols classés latitudinalement.
Fig. 17 – Natural and ploughed soil plots erosions comparisonsfor various cumulative erosivity index, comparison of their SE LAB / SE NAT ratio, all plots in latitudinal order.

Fig. 17 – Comparaisons des rapports des érosions cumulées SE LAB / SE NAT en relation avec les érosivités cumulées SEV, sur tous les sols classés latitudinalement.Fig. 17 – Natural and ploughed soil plots erosions comparisonsfor various cumulative erosivity index, comparison of their SE LAB / SE NAT ratio, all plots in latitudinal order.

Interprétations

43Les sols ferrallitiques des zones guinéenes et sub-soudaniennes se détachent nettement, au-delà d’une SEV de quelque 100 points : les paliers montrent des labours 10 à 100 fois plus érodables que leurs équivalents naturels. Les sols sont soit ferrallitiques désaturés, argileux, rouges, à hématite et goethite, comme Taï, soit peu désaturés, sablo argileux, rouge jaunâtres. Tous présentent une forte activité biologique. Ce sont aussi les sols des toposéquences transformantes à sommet ferrallitiques et versants ferrugineux tropicaux comme Korhogo. Le labour des sols gravillonnaires homogénéise les 20 premiers centimètres, le ruissellement est retardé (tab. 6, colonne 6), mais les charges solides deviennent 2 à 5 fois plus importantes par enrichissement en terre meuble des horizons remaniés. Les érosions sont ainsi 2 à 8 fois plus fortes (Taï 1, Sakassou 2, Korhogo 2). Le labour des sols meubles détruit le lacis racinaire et fournit des mottes relativement stables qui ne résistent que pour augmenter la rugosité donc charger très fortement des ruissellements différés mais finalement 2 fois plus forts que sur les sols naturels équivalents. Leurs labours s’érodent ainsi 10 à 100 fois plus (Taï 3, Sakassou 1, 3 et 4, Korhogo 5).

44Les sols brun subarides, bruns eutrophes tropicaux et ferrugineux tropicaux lessivés des zones sud sahéliennes à nord soudaniennes sont plus sableux à l’exception des sols vertiques (Oursi 2, Galmi 4, Batanga). Les sols meubles labourés donnent des érosions élevées et voisines de celles des sols des zones sud. Les rapports SE LAB / SE NAT sont beaucoup moins élevés (≤ 3) que précédemment car leurs équivalents naturels (NAT) s’érodent déjà beaucoup. Avec la disparition des rugosités liées au labour dès les premières averses, les comportements hydrodynamiques et érosifs des sols labourés se rapprochent rapidement de ceux de leurs équivalents naturels et les rapports de leurs ruissellements restent proches de l’unité. Le comportement des sols gravillonnaires de cette zone est voisin de celui des sols gravillonnaires du sud.

Regroupements statistiques de sols à comportements voisins, pertinence des indicateurs définissant ces groupes

45Le tableau 7 résume les informations de la classification ascendante hiérarchique dont la mise en œuvre a été expliquée précédemment. La colonne n° 1 présente les groupes statistiques sortis du dendrogramme de la figure 18. La colonne 2 présente le contenu-site de chaque groupe. Ce classement est construit avec les indicateurs décrivant les organisations de surfaces des sols (colonne 4). La colonne 3 reprend les caractéristiques essentielles de chaque groupe :

  • groupe A sableux fin : la surface est couverte à 60 % de sables éoliens et à 40 % de débris végétaux. Elle est filtrante et assez rugueuse ; son abrasion par couches successives est liée aux fortes érosivités ;

  • groupe B sablo-argileux : la surface est couverte à 30 % de recouvrements sableux fins non éoliens, à 30 % de végétaux morts érigés, à 20 % de rejets biologiques et 20 % de croûtes d’érosion. Cette surface est très filtrante, très rugueuse et livre de fortes charges solides dès les faibles érosivités ;

  • groupe C sableux grossier : la surface est couverte à 50 % de dépôts de ruissellements sableux fins et grossiers inter-stratifiés en monticules ceinturés et à 50 % par des pellicules d’érosion et de décantation. Cette surface est moyennement filtrante et la production de charges solides devient importante aux fortes érosivités ;

  • groupe D argilo-limono-sableux : jusqu’à 80 % de croûtes d’érosion, de décantation, quelques éléments grossiers et débris végétaux. Ce groupe renferme les sols vertiques à dynamique structurale saisonnière : la surface se colmate et produit des charges variant avec l’humidité des sols dont les surfaces changent de comportements mécaniques ;

  • groupe E sablo-argileux : jusqu’à 60 % de concentrations superficielles en gravillons, 30 % de croûtes d’érosion et quelques débris végétaux, surface très filtrante sur les gravillons libres, moins si ils sont enchâssés, et production de charges faible à quasi nulle sur sols naturels.

Tab. 7 – Groupements de sites opérés par la CAH, informations les justifiant, indicateurs pertinents.
Tab. 7 – Natural soil plots collections by a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) with soil characteristics explanations and relevant indicators.

Tab. 7 – Groupements de sites opérés par la CAH, informations les justifiant, indicateurs pertinents.Tab. 7 – Natural soil plots collections by a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) with soil characteristics explanations and relevant indicators.

46La pertinence des regroupements a été vérifiée en traçant les évolutions des médianes des paramètres hydrodynamiques et érosifs suivants : intensités limites sur sols secs (ILS) et humides (ILH) ; coefficients de ruissellement (KRU, en %) pour trois érosivités cumulées SEV ; charges solides (CM, en g/l) ; érosions cumulées (SE, en t/ha). Sur les graphes de la figure 19, les médianes sont classées par valeurs décroissantes. Les interquartiles Q1 et Q3 permettent d’apprécier la dispersion, ce qui détermine le degré de pertinence des regroupements opérés par la CAH. Ces regroupements des parcelles sont pertinents pour IL, KR et SE où la dispersion reste faible. La pertinence est moins forte pour les charges CM, surtout pour celles produites aux faibles érosivités. Pour IL, la distribution A, B, C, D et E du tableau 6 s’inverse, en toute logique, pour les coefficients de ruissellement KRU. De plus, le contenu de chaque groupe (tab. 7, colonne 2) respecte la distribution latitudinale des comportements. Les sites contenus dans les groupes C et D sont essentiellement sahéliens, ceux du groupe A et B sont soudano-guinéens à guinéens et les sites gravillonnaires du groupe E proviennent de toutes les zones. Enfin, comme cela a été constaté expérimentalement, les érosivités cumulées manifestent leurs effets avec des augmentations de ruissellements se répercutant sur les érosions cumulées mais pas ou peu sur les charges solides qui tendent même à diminuer.

Fig. 18 – Arborescence de la CAH appliquée aux 24 sites des parcelles naturelles NAT définies par les variables définissant les organisations de surfaces des sols : DER, ESA, EAG, EEG, NEC, ZOO (voir tab. 2).
Fig. 18 – Distribution of the 24 natural soil plots in a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) based on soil surface features parameters: DER, ESA, EAG, EEG, NEC, ZOO (see tab. 2).

Fig. 18 – Arborescence de la CAH appliquée aux 24 sites des parcelles naturelles NAT définies par les variables définissant les organisations de surfaces des sols : DER, ESA, EAG, EEG, NEC, ZOO (voir tab. 2).Fig. 18 – Distribution of the 24 natural soil plots in a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) based on soil surface features parameters: DER, ESA, EAG, EEG, NEC, ZOO (see tab. 2).

Fig. 19 – Regroupements de parcelles naturelles pour les paramètres IL, KR, CM et SE, opérés par une CAH avec les variables des organisations de surfaces, pour trois érosivités cumulées d’averses et par valeurs médianes décroissantes.
Fig. 19 – Natural soil plots groupings for the IL, KR, CM and SE parameters, groups issued from a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) based on soil surfaces characteristics, for three accumulative erosivities index and by decreasing median values.

Fig. 19 – Regroupements de parcelles naturelles pour les paramètres IL, KR, CM et SE, opérés par une CAH avec les variables des organisations de surfaces, pour trois érosivités cumulées d’averses et par valeurs médianes décroissantes. Fig. 19 – Natural soil plots groupings for the IL, KR, CM and SE parameters, groups issued from a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) based on soil surfaces characteristics, for three accumulative erosivities index and by decreasing median values.

Conclusions

47Cette synthèse est une analyse des comportements hydrodynamiques et érosifs de sols de différents domaines pédologiques de l’Afrique de l’Ouest. Elle procède d’une compilation de milliers de données obtenues sous simulations de pluies sur couples de parcelles de 50 m² et provenant de nombreuses missions de terrain réalisées au Niger, au Burkina Faso et en Côte d’Ivoire entre 1975 et 1981 sur des sites échelonnés depuis les 15° N jusqu’au 5° N. Elle met en évidence des modifications continues d’écoulements et de mobilisations de terres en relation avec la différenciation zonale des sols du transect et apporte des arguments pour une géographie des comportements.

48Les quantités et variations des lames écoulées sont mesurées à partir d’enregistrements limnigraphiques. Les pertes en terres sont calculées après la collecte d’échantillons d’eaux turbides pendant les essais. Un repérage de la prise d’échantillons sur le limnigramme permet de passer aux débits solides donc aux érosions. Ces données brutes sont à l’origine de paramètres élaborés permettant toutes quantifications et comparaisons pour les différentes situations expérimentales testées. Avant, pendant et après les essais, des observations et prélèvements permettent d’identifier les traits pédologiques et caractéristiques environnementales interférant sur les résultats expérimentaux et inversement, identifier comment les contraintes énergétiques des averses et des écoulements peuvent modifier le milieu expérimental.

Ecologie des systèmes filtrants ou colmatants

49En zone sahélienne à nord-soudanienne, les surfaces contrôlent l’hydraulicité quels que soient les volumes poraux sur la totalité du profil de sol. Avec une érosivité SEV de 250 points, ce qui représente la moitié des énergies des pluies annuelles, on observe les valeurs médianes suivantes : IL de 1,0 mm/h (sol argilo-sableux humide) à 9,0 mm/h (sablo-argileux sec), KRU de 71 % (sablo-argileux) à 86 % (sableux). Cette imperméabilisation est le fait de pellicules plasmiques millimétriques dont on a suivi la construction en observation micro-morphologique. Elles sont pérennes sur les sols anciennement cultivés et actuellement dénudés. Elles peuvent être partiellement détruites naturellement sous des formations végétales contractées sahéliennes dans lesquelles se produisent de courtes mais intenses activités d’insectes. Elles le sont aussi par les paysans qui utilisent le travail des termites et fourmis pour percer ces « croûtes » en accumulant quelques résidus de culture au niveau des poquets de semis. Les érosions atteignent les valeurs médianes suivantes : SE de 2,1 t/ha (sableux) pour une mobilisation CM de 0,53 g/l et SE de 3,3 t/ha (argilo-sableux) pour une mobilisation CM de 1,89 g/l. Malgré des ruissellements importants, les érosions sont faibles à moyennes (Oursi, Galmi, Pouni, Loumbila).

50Dans les zones sud-soudaniennes, sub-soudaniennes et guinéennes mésophiles, la coalescence progressive saisonnière des couverts herbacés restreint les superficies encroûtées mais la régénération végétale dépend des réserves hydriques et de la fréquence des feux des savanes et forêts claires. Les recrûs y proviennent essentiellement du tallage et chaque collet accueille une forte activité d’insectes. Les sommets et les versants présentent ainsi des espaces de perméabilité et de capacité hydrique variables. Leur répartition dépend des caractéristiques physiques des sols déterminant les gammes d’eau utilisables par les racines donc la reprise des recrûs. En bas des versants, longuement plus humides, la trituration par les vers renforce la perméabilité des sols de texture fine (Korhogo, Sakassou).

51En zone guinéenne ombrophile de forêt peu dégradée, les remaniements de surface laissent peu de temps et de place aux organisations colmatantes qui ne peuvent se former que dans des chablis et autres clairières. Les surfaces contrôlent beaucoup moins l’hydraulicité qui dépend dès lors de la distribution et de la capacité des volumes poraux profonds. Avec une érosivité de 500 points, ce qui représente un tiers des énergies des pluies annuelles, on observe les valeurs limites suivantes : IL de 17,0 mm/h (sol argilo-sableux sec) à 51,0 mm/h (sablo-argileux sec) et KRU de 15 % (sableux et sablo-argileux) à 33 % (argilo-sableux). Sous forêt, l’interception des énergies des pluies n’est jamais totale. Elle dépend du nombre de strates développées près de la surface donc des modèles de croissance de chacune d’entre elles et, en ce sens, une forêt secondarisée protège plus qu’une forêt primaire. L’intensité du remaniement biologique des surfaces est telle que, malgré une biomasse épigée de 300 à 350 t/ha sous forêt peu secondarisée, les litières dépassent rarement quelques centimètres malgré une production de quelque 10 t.ha-1.an-1 (Perraud, 1971; UNESCO-ORSTOM, 1983). Cette faible accumulation de litière résulte d’un turn-over rapide de 3 à 5 mois lié à une activité biologique permanente de triturateurs, fragmenteurs et fouisseurs initiant et favorisant une très importante minéralisation, une humification moindre et permettant, néanmoins, un stockage de 150 à 200 t/an de carbone dans les sols ferrallitiques désaturés des forêts ombrophiles. Les érosions atteignent 0,3 t/ha (sablo-argileux) pour une mobilisation de charges CM de 1,20 g/l et 1,2 t/ha (sableux) avec CM de 2,01 g/l. Malgré des charges solides généralement fortes, les érosions restent faibles grâce à des ruissellements modérés.

Dynamique actuelle, dynamique ancienne

52Les expérimentations se sont déroulées sur des matériaux hérités d’autres sols datant de quelques dizaines à quelques centaines de milliers d’années, échelle de temps correspondant aux dynamiques anciennes dont on a résumé le déroulement. Le transect présente une série de paysages qui se relaient visiblement : 1) grandes surfaces non ou peu déclives au-delà des 14° N, 2) vastes plateaux cuirassés dominant des piémonts courts et des versants de quelque 10 km (12° N à 10° N), 3) plateaux gravillonnaires à liserés cuirassés et versants de 2 à 3 km (10° N à 7° N), 4) mailles paysagères étroites des collines surbaissées du sud, à versants convexo-concaves de quelques centaines de mètres (<6° N). Cette évolution latitudinale des modelés et de leurs contenus-sols suggère une disjonction entre des dynamiques anciennes aux effets apparemment figés dans le nord et des dynamiques actuellement perceptibles dans les zones guinéennes. Dans cette zone perhumide, des drainages verticaux ou obliques permettent une altération profonde qui progresse à la même vitesse que les abrasions des surfaces, les topo-séquences y sont peu différenciées. Dès la zone sub-soudanienne, on aborde des pédogénèses transformant les matériaux originels de l’aval vers l’amont, ce qui donne des topo-séquences de sols fortement différenciées. En zone sahélienne et nord soudanienne, les résultats de nos essais laissent à penser que si les écoulements superficiels dominent, il existe néanmoins des possibilités de percolation profonde locale susceptible d’entretenir des altérations. Celles-ci se produisent par exemple : 1) dans les arènes des roches ignées en périphérie de leur affleurement comme les chaos d’Oursi (14°35’ N), les inselbergs du nord de la Côte d’Ivoire (9°25’ N), 2) dans les sols ferrugineux lessivés où, en année très humide, des percolations traversant les horizons A2 atteignent les horizons tachetés ou carapaces vacuolaires perméables comme à Saint-Paul (13°20’ N), 3) sous les concentrations gravillonnaires des sommets de collines ou des piémonts de plateaux cuirassés au Burkina Faso (12° 33’ N), 4) dans les altérites des dépressions périphériques des paysages sur schistes de Pouni (13°15’ N), 5) dans les fentes des vertisols de Batanga (13°25’ N) ou de Galmi 4 (13°57’ N) où d’importantes circulations profondes ont été observées avant le colmatage des surfaces.

Evolution du thème et domaines d’application

53La mise en œuvre du simulateur de pluies utilisé dans cette étude nécessitant beaucoup de temps et de moyens, l’un de nous a réalisé, dès 1979, un infiltromètre à aspersion de pluies permettant de mesurer des infiltrations et des détachabilités sur 1 m². Celui-ci est utilisé dans différents pays africains, centre et sud américains et sud-est asiatiques, ce qui représente plusieurs centaines de sites totalisant quelque 700 parcelles. Les objectifs des recherches diffèrent selon les lieux mais le thème général reste celui d’une analyse des comportements hydrodynamiques et érosifs des sols naturels ou diversement cultivés. Comme le matériel utilisé et les protocoles expérimentaux sont identiques, les données issues de ces essais peuvent être confrontées et recevoir de nouvelles exploitations comme la création de bases de données, la valorisation des documents pédologiques par leur insertion dans des systèmes d’information géographique. La confrontation des analyses des dynamiques actuelles et des facteurs des environnements où elles sont mesurées peut aboutir à une géographie des comportements des sols vis-à-vis des risques de leurs dégradations sous des effets naturels ou provoqués.

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Annexe

Abridged English version

This study compares the soil dynamics of some twenty-five experimental sites distributed throughout the south Saharan zone of west Africa, between latitudes 14°35’ and 05°50’ north, i.e. a 1200 km long transect (fig. 1). A rain simulator waters a 200 m² surface including two 50 m² plots fitted with runoff channels. Float level recorders measure runoff intensity. Simulated storms are characterised by various durations and intensities, and times between consecutive storms. All parameters are as near as possible to the local natural ones. Samples of sediment concentrations permit a suspended load evolution evaluation. Climatic, geological and edaphic characteristics of the settled sites are as follows (fig. 2 and tab. 2):

  • Oursi (North of Burkina Faso): south Sahelian climate, annual rainfall 300 to 500 mm, edaphic area of the “weakly developed arid soils on aeolian sands, some “isohumic brown semi-arid and vertic soils”, some “leached ferruginous soils” on leucocrate granites (CPCS Soil Taxonomy 1967); general equivalent in the WRB Soil Taxonomy of 2006: Haplic Xerosols.

  • Galmi (south of Niger): sub Sahelian climate, AR 500 to 700 mm, “slightly leached tropical ferruginous soils”, some “isohumic brown semi-arid soils” on the Continental Terminal ferruginous sandstones and “brown semi-arid vertic soils” on Eocene marls (CPCS); Ferric Luvisol, Haplic or Calcic Xerosols (WRB).

  • Pouni, Saint Paul, Batanga: (north central Burkina Faso): north Sudanese climate, AR 700 to 800 mm, “slightly leached ferruginous tropical soils or leached ferruginous tropical soils with concretions” on old ferrallitic weatherings of Birrimian rocks and some “brown eutrophic and vertic tropical soils” on metamorphic green shales (CPCS); Ferric and Plinthic Luvisols, Eutric to Vertic Cambisols (WRB).

  • Loumbila (central Burkina Faso): south Sudanese climate, AR from 800 to 1000 mm with 10/12 dry months, “leached ferruginous soils, compacted” on Birrimian granites and “stony erosion soils” on ferruginous cuirasse (CPCS); Plinthic Luvisols and Lithic Leptosols (WRB).

  • Korhogo (northern Ivory Coast): sub Sudanese climate, AR from 1000 to 1400 mm with 7 or 8/12 dry months, “typic ferrallitic soils of average base saturation” or “modified” or with “lateritic hardpan” on calco-alkaline granites and “hydromorphic soils with pseudo-gleying” (CPCS); Ferralsol, Plinthosols and Fluvic Gleysols (WRB).

  • Sakassou (south-central Ivory Coast): mesophilous Guinean climate, AR from 1200 to 1800 mm with 6/12 dry months, “typic ferrallitic soils of average base saturation” or “impoverished” or “modified” on granodiorites and “hydromorphic soils with pseudo-gleying” (CPCS); Ferralsols et Fluvic Gleysols (WRB).

  • Taï (south-western Ivory Coast): ombrophilous Guinean climate, AR from 1800 to 2500 mm with 0,5 to 1/12 dry months, “highly unsaturated typic ferrallitic soils” or “modified” or “impoverished with lateritic hardpan” on granito-gneiss (CPCS); Rhodic et Plinthic Ferralsols, Plinthosols (WRB).

Runoff and erosion parameters of each plot were firstly compared with the cumulative erodibilities to rain (SEV, mégajoules.mm-1.ha-1.h-1), then they were expressed according their latitude with the objective of investigating the role of all environmental factors. The most efficient parameters were: the storm-runoff coefficient (KRU %, fig. 6 and fig. 7), the rainfall limited intensities inducing the first flows (IL mm/h, fig. 4), the sediment loads (CM g/l, fig. 5), the cumulative erosions (SE t/ha) as well as factors related to the roughness evolutions of the plot surfaces. So it appears that: (i) the meso- and micro-structural developments, on, or near the soil surface (fig. 8 to fig. 10), (ii) the surface coarse fragment proportions; tab. 2), (iii) the eolian deposits, (iv) the plant or animal deposit proportions play a dominant role in the topsoil hydraulic properties, especially in surface clogging. Depth of surface runoff, surface roughness and coarse fragments intercept a variable fraction of the rain’s energy (fig. 14) and canalise the flow. These facts determine the extent and the initial soil removal model (fig. 5) that determines the suspended sediment discharge and hence the erosion. Soil surface clogging is less and less permanent near the Sudanese and especially Guinean zones because of plant and animal biological activity which is more extensive and long-lasting there. These activities and also stronger bondings between the quartz frames and the clayey and iron oxide plasmas result, in ferrallitic soils, in a higher surface-saturated hydraulic conductivity which permits deeper infiltration, and so gravitational and matrix water flow distribution into a deeper soil profile.

As the structural and surface porous soil organisation determines the infiltration rates, runoff flows decline from north to south. Furthermore, sediment load removal is independent of this latitudinal distribution because of its relationships with the first soil horizon materials with the exception of vertic soils because of their seasonal structural dynamics.

We can summarise the soil behaviour of the extreme sites as follows (fig. 19 and tab. 5):

  • in the north with Oursi, Galmi, Pouni, Saint Paul, in a 250 rain erodibility index: IL from 1,0 mm/h (sandy clay and humid soils) to 9,0 mm/h (dry sandy soils); strong KRU from 71% (sandy-clay) to 86% (sand); low sediment loads CM from 0.53 (sand) to 1.89 g/l (sandy clay); strong cumulative erosion SE from 2.09 t/ha (sand) to 3.34 t/ha (sandy clay) because of significant runoff in spite of low sediment loads.

  • in the south with Sakassou and Taï, in a 500 rain erodibility index: higher IL with 17.0 mm/h (dry to wet sandy-clay soils) and 51.0 mm/h (wet clayey sand); lower KRU from 15% (sandy clay) to 33% (clayey sand); strong sediment loads CM from 1.20 g/l to 2.01 g/l because of the strong surface roughness especially for the lowest erodibility index; low cumulative erosion SE from 0.30 t/ha (sandy clay) to 1.22 t/ha (clayey sand), because of low runoff, in spite of larger sediment loads.

In conclusion we explain: (i) the relations between the present soil dynamics and its latitudinal differentiation which is, in these regions, the result of very old dynamics, (ii) the important possibilities for using soil maps, even old ones, by supplying more experimental, dynamic data into the GIS, (iii) finally, considering that other experiments using the same material and same data processing are still being done in various other continents, we can plan a regional synthesis of natural soil behaviour and soil transformations from natural to cultivated conditions.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Localisation des sites expérimentaux. Fig. 1 – Location of the studied areas.
Légende 1 : ergs anciens (nord Burkina Faso), plateaux sur grés ferruginisés du Continental Terminal (sud Niger), sols peu évolués, P < 350 mm ; 2 : ergs anciens et récents, plateaux sur grés ferruginisés du Continental Terminal, sols isohumiques bruns rouges subarides, versants de 5 à 10 km, P < 500 mm ; 3 : plateaux cuirassés et gravillonnaires sur altérites ferrallitiques de roches ignées acides, lithosols et sols ferrugineux tropicaux sur des versants de 2,5 à 4 km, P < 1 200 mm ; 4 : modelés sur roches ignées basiques – butte à affleurements rocheux – dépressions périphériques – plateau cuirassé – piedmont gravillonnaire à lithosols, versant de 2 km à sols bruns eutrophes tropicaux souvent vertiques, P < 1 200 mm ; 5 : modelés des séquences transformantes – plateaux à sols ferrallitiques meubles rouges, liserés cuirasses à lithosols, piémonts gravillonnaires sur altérites granitiques, versant de 1 km à sols ferrugineux carapacés jaunes, sols hydromorphes, P : 1 200 à 1 500 mm ; 6 : collines convexo-concaves – sommet à sols ferrallitiques désaturés argileux gravillonnaires rouges – versants de 500 à 750 m à sols ferrallitiques argilo-sableux jaunes rougeâtres sur granites, P > 2 000 mm.1: old aeolian sands (north of Burkina Faso), ferruginous sandstones plateau of the “Continental Terminal” geological layer (south of Niger), weakly developed arid soils, AR < 350 mm; 2: old and recent aeolian sands, ferruginous sandstones plateau of the “Continental Terminal” geological layer, isohumic red brown semi-arid soils, 5 to 10 km regular slope, AR < 500 mm; 3: ferruginous cuirasse and iron concretion plateau on ferrallitic weathering from acid igneous rocks, lithosols and ferruginous tropical soils, 2,5 to 4 km slope, AR < 1200 mm; 4: typical basic igneous rocks landscape with a) rocky residual relief, b) circular depression, c) ferruginous cuirasse table, d) lithosols on iron concretion in a colluvial glacis, e) 2,0 km slope with brown eutrophic and vertic tropical soils, AR < 1200 mm; 5: “Transforming soil system” landform, a) flat topped hill with typical ferrallitic red soils of average base saturation, b) thin ledge with lithosols on ferruginous cuirasse, c) steep slope with iron concretions, d) footslope with ignous rock weathering, e) 1,0 km regular slope with leached ferruginous soils, f) downslope with lateritic hardpan and hydromorphic soils, AR: 1200 to 1500 mm; 6: scattered hills landscape, convex interfluves, a) hilltop with highly unsatured red, gravelly and clayey ferrallitic soils, b) 500 to 750 m convexo-concave slope with highly unsatured yellow sandy clay ferrallitic soils on acid ignous rock weathering, or, downslope, on iron hardpan horizons, c) flat bottomed valley with hydromorphic soils, AR > 2000 mm.
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Titre Tab. 1 – Bilans hydriques mensuels et annuels des sites selon les données des stations météorologiques proches des sites expérimentaux.Tab. 1 – Monthly and annual water balances of the sites depending on the nearest meteorological stations.
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Titre Tab. 2 – Principales caractéristiques des sols et des surfaces des sites expérimentaux.Tab. 2 – Essential morphological and analytical characteristics of the experimental plot soils and of their surfaces.
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Titre Fig. 2 – Esquisse des domaines morphopédologiques du transect.Fig. 2 – Essential soil mapping units.
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Titre Fig. 3 – Hydrogramme théorique de ruissellement pour une intensité de pluie I constante.Fig. 3 – Runoff theoretical hydrograph for a constant rainfall intensity I.
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Titre Fig. 4 – Détermination graphique des intensités limites IL (mm/h) provoquant les premiers ruissellements pour deux situations. Fig. 4 – Graphic construction of Il limit infiltration rates (mm/h) producing the first runoff for two situations.
Légende 1 : sol plan et peu perméable ; 2 : sol rugueux et perméable. 1: flat plot with low permeability soil surface; 2: rough plot and high permeability soil surface.
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Titre Fig. 5 – Différents turbidigrammes obtenus sous simulations de pluies.Fig. 5 – Various sediment load evolutions recordings obtained under rainfall simulations.
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Titre Fig. 6 – Distribution latitudinale des coefficients de ruissellement des parcelles NAT pour tous types de sols et toutes teneurs en éléments grossiers de surface, depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.Fig. 6 – Latitudinal distribution of runoff coefficients on natural plots (NAT) for all soil types and all surface coarse fragment proportions, from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).
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Titre Fig. 7 – Distribution des coefficients de ruissellement des parcelles naturelles sableuses (A) et argilo sableux (B) contenant moins de 10 % d’éléments grossiers. Fig. 7 – Latitudinal distribution of runoff coefficient on natural sandy plots (A) and sandy clay plots (B) with less than 10% of surface coarse fragments.
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Titre Fig. 8 – Lame CT 14, concentrations plasmiques, et micro-horizons associés, du sommet d’un sol ferrugineux lessivé hydromorphe sur granite (OURSI 3, Burkina Faso).Fig. 8 – Micro slide CT 14 showing plasmic concentrations and associated micro-horizons at the top of a “ferrugineux lessivé hydromorphe” soil on granite substrate (OURSI 3, Burkina Faso).
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Titre Fig. 9 – Lame SKS 212, concentrations plasmiques, et micro-horizons associés, du sommet d’un sol ferrallitique moyennement désaturé remanié sur granito-gneiss (SAKASSOU 2, Centre Côte d’Ivoire).Fig. 9 – Micro-slide SKS 212 showing a plasmic concentration in various others elementary fabrics at the top of a “ferrallitique moyennement désaturé remanié” soil on a granito-gneiss substrate (SAKASSOU 2, Ivory Coast).
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Titre Fig. 10 – Deux formes de dégazage dans les concentrations plasmiques pendant la phase de vidange sur les parcelles de sols à argiles dispersables (OURSI 1) ou pectisées par les oxydes de fer (SAKASSOU 2).Fig. 10 – Two types of air expulsion in plasmic concentrations during the emptying phase of runoff hydrograph in dispersable clay soils (OURSI 1) or in pectisated one by iron oxides soils (SAKASSOU 2).
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Titre Fig. 11 – Relations CM (DM) sur 26 parcelles de sols en état naturel NAT pour trois valeurs d’érosivité cumulée SEV.Fig. 11 – CM (DM) evolutions on 26 natural plots (NAT) for three accumulated rain erosivities (SEV).
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Titre Fig. 12 – Evolution des charges solides CM de sols sableux (A) et des sols argilo sableux (B) à moins de 5 % d’éléments grossiers, avec l’érosivité cumulée des pluies SEV et un classement latitudinal (LAT), depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.Fig. 12 – Sediment load (CM) evolution on natural sandy plots (A) and sandy clay plots (B) with less than 5% of surface coarse fragments, with rainfall erosivity (SEV) and the latitude (LAT), from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).
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Titre Fig. 13 – Modification des propriétés mécaniques de sols vertiques avec l’humidité, conséquences sur leur érodibilité. Fig. 13 – Soil mechanic properties modifications of vertic soils in accordance with their moisture, inference on their erodibilities.
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Titre Fig. 14 – Evolutions CM (SEV) de sols NAT sablo-argileux à argilo sableux avec leurs taux classés d’éléments grossiers.Fig. 14 – Sediment loads (CM) evolutions with cumulated rainfall erosivities (SEV) and surface coarse fragments rates (EG) on sandy to sandy-clay natural soils.
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Titre Tab. 5 – Erosion des parcelles naturelles pour une érosivité cumulée de 500 points, processus dominants.Tab. 5 – Natural soil plots erosion for a 500 cumulative erosivity index, essential process.
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Titre Fig. 15 – Relations SE (SEV, LAT) de tous types de sols NAT, parcelles classées selon leurs latitudes, depuis les 14° 35’ N de OURSI jusqu’aux 05°51’ N de TAÏ.Fig. 15 – SE evolutions in according with cumulative erosivity (SEV) and latitude (LAT), all plots in latitudinal order, from the 14° 35’ N (OURSI) to the 05°51’ N (TAÏ).
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Titre Fig. 16 – Relations SE (SEV, LAT) des parcelles NAT, sableuses (A) et sablo-argileuse à argilo-sableuses (B) contenant moins de 10 % d’éléments grossiers.Fig. 16 – SE evolutions in according with cumulative erosivity (SEV) and latitude (LAT), sandy (A) and sandy-clay natural soils (B), surface coarse fragments rates (EG) <10%.
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Titre Tab. 6 – Erosion des sites NAT et LAB pour une SEV de 500 points, comparaisons de leurs érosions cumulées SE LAB / SE NAT.Tab. 6 – Natural and ploughed soil plots erosion for a 500 cumulative erosivity index, comparison of their SE LAB / SE NAT ratio.
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Titre Fig. 17 – Comparaisons des rapports des érosions cumulées SE LAB / SE NAT en relation avec les érosivités cumulées SEV, sur tous les sols classés latitudinalement.Fig. 17 – Natural and ploughed soil plots erosions comparisonsfor various cumulative erosivity index, comparison of their SE LAB / SE NAT ratio, all plots in latitudinal order.
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Titre Tab. 7 – Groupements de sites opérés par la CAH, informations les justifiant, indicateurs pertinents.Tab. 7 – Natural soil plots collections by a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) with soil characteristics explanations and relevant indicators.
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Titre Fig. 18 – Arborescence de la CAH appliquée aux 24 sites des parcelles naturelles NAT définies par les variables définissant les organisations de surfaces des sols : DER, ESA, EAG, EEG, NEC, ZOO (voir tab. 2).Fig. 18 – Distribution of the 24 natural soil plots in a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) based on soil surface features parameters: DER, ESA, EAG, EEG, NEC, ZOO (see tab. 2).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/10319/img-23.png
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Titre Fig. 19 – Regroupements de parcelles naturelles pour les paramètres IL, KR, CM et SE, opérés par une CAH avec les variables des organisations de surfaces, pour trois érosivités cumulées d’averses et par valeurs médianes décroissantes. Fig. 19 – Natural soil plots groupings for the IL, KR, CM and SE parameters, groups issued from a hierarchical ascendant classification statistical model (HAC) based on soil surfaces characteristics, for three accumulative erosivities index and by decreasing median values.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/10319/img-24.png
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Pour citer cet article

Référence papier

Jean Collinet, Jean-Claude Leprun et Jean Asseline, « Comportements hydrodynamiques et érosifs de sols d’un transect ouest-africain : synthèse sur des données issues de la simulation de pluies », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 19 - n° 3 | 2013, 311-334.

Référence électronique

Jean Collinet, Jean-Claude Leprun et Jean Asseline, « Comportements hydrodynamiques et érosifs de sols d’un transect ouest-africain : synthèse sur des données issues de la simulation de pluies », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 19 - n° 3 | 2013, mis en ligne le 10 novembre 2015, consulté le 26 juin 2017. URL : http://geomorphologie.revues.org/10319 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.10319

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Auteurs

Jean Collinet

Institut de recherches pour le Développement (IRD), 44 boulevard de Dunkerque, 13572 Marseille cedex 02 (collinet.j@orange.fr).

Articles du même auteur

Jean-Claude Leprun

Institut de recherches pour le Développement (IRD), 44 boulevard de Dunkerque, 13572 Marseille cedex 02 (jean-claude.leprun@wanadoo.fr).

Jean Asseline

Institut de recherches pour le Développement (IRD), 44 boulevard de Dunkerque, 13572 Marseille cedex 02 (asseline.jean@laposte.net).

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