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Reçu : septembre 2015 ; Accepté : avril 2016 étude et Gestion des Sols, Volume 23, 2016 - pages 101 à 112
Production du ruissellement sur un sol sableux cultivé après sarclage au Sahel
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M. Malam Abdou1) Département de Géographie, Université de Zinder, BP 656, Zinder - Niger
* : Auteurcorrespondant :[email protected]
RéSuméL’extensionconcomitantedeszonescultivéesetencroûtéesauSaheletlahaussedesruissellementsquiendécouleontamenédeschercheursàs’intéresserauximpactsdespratiquesagricolessurl’encroûtementdessols.Cetravailétudiel’effetdusarclageetdesoutilsaratoiressurlaproductionduruissellementsurunsolsableuxcultivédel’OuestduNiger.Desmesuresderuissellementetd’infiltrationsontdecefaitréalisées,àl’aidedesparcellesexpérimentalesetd’uninfiltromètreàsuccioncontrôlée,surdessurfacessarcléesaveclailermanuelleetcelleàtractionanimale.Cesmesures,effectuéesaprèschaquepluie,visentàanalyserl’aptitudeauruissellementdecessurfacesenfonctiondescumulsdepluiequiysontenregistrésdepuislesarclage.Lesrésultatsmontrentquelaproductionderuissellementestfaibleaprèslesarclage(9 %delapluie,contre30 %avantlesarclage)grâceàlaporositécrééeparcetteopérationetquiaugmentel’infiltration.Cependant,l’effetbénéfiquedusarclagesurl’infiltrations’estompedèsquelasurfaceenregistreuncumuldepluiedel’ordrede80 mmaprèslesarclage.Dèslors,l’aptitudeauruissellementaugmenteetlasurfacecultivéeproduitrégulièrementunvolumederuissellementéquivalent,voiresupérieur,àceluimesurésurunesurfaceenjachère.L’augmentationduruissellementmetdoncenévidencel’encroûtementdessolscultivés.Ceciestconfirméparlafaiblevaleurdeconductivitéhydraulique(10mm.h-1) mesuréesurcessols,valeurquicorrespondàcellemesuréesurunecroûted’érosion.L’encroûtementestplusrapidesilesarclageesteffectuéaveclailermanuelle.Touscesrésultatsapportentunéclairagesurladynamiquedessolscultivésquipourraitcontribueràl’améliorationdelaperformancedesmodèlesdeproductiondesruissellementssurcessolsenzonesahélienne.mots clésRuissellement,sarclage,iler,solsableux,Niger,Sahel.
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Summary runoff production on cultivated Sandy Soil after weeding in SahelIn sahelian area, the concomitant expansion of cultivated and crusted surfaces with the resulting runoff increase led researchers to focus on the impacts of agricultural practices on soil crusting. This paper analyzes the effect of weeding and plowing tools on the production of runoff on sandy soil cultivated in western Niger. Measures of runoff and infiltration are realized by using runoff plots and disc infiltrometer on weeded surfaces (with manual weeded tool and animal traction). These measures, made after each rain, aim to analyze runoff production capacity of these surfaces according to cumulative rainfall after weeding. Data analysis shows that runoff production evolves with the weeding date. From 83 measurements, only 26 are impacted by the positive action of weeding, which generates a superficial porosity and increases infiltration. Their mean runoff coefficient is 9 % vs 30 % for those measured before the weeding process. Otherwise, only rainfall events reaching 20 mm are able to generate runoff after the weeding operation, since only 7 mm were necessary to yield runoff on the same surface feature before weeding (figure 6). However, the monitoring carried out shows that the beneficial effect of weeding on infiltration fades as soon as the surface recorded a cumulative rainfall of about 80 mm after weeding. Therefore, the ability to runoff increases and the cultivated area regularly generates (figure 7) an equivalent or even higher runoff coefficient than the one measured on a fallow area, which is 28 % (figure 9). Consequently, the runoff increase highlights the crusting of cultivated soils impacted by rain storms intensity and kinetic energy, which deletes soil surface roughness and fill the porosity created by weeding. This is confirmed by the low value of hydraulic conductivity (10 mm.h-1) measured on the surface corresponding to that measured on an erosion crust. Measurements realized in 2014 show that soil crusting appears sooner when weeding is done with manual weeding tool (iler) (figure 8), due to the low roughness created by this tool. Weeding thus constitutes a significant factor explaining runoff, and the date of weeding constitutes a good indicator to determine and model runoff yield on cultivated surfaces. These results give a perspective on cultivated soils dynamics, which could contribute to improve runoff productions models performance in Sahelian area.Key-wordsRunoff, weeding, iler, sandy soil, Niger, Sahel.
reSumen generación de eScorrentía en un Suelo arenoSo cultivado traS deSbroce en el SahelLa extensión de areas de cultivos con suelos encostrados en el Sahel y el consecuente aumento del escurrimiento ocasionaron que los científicos se interesen en los impactos de prácticas agrícolas sobre el encostramiento de los suelos. Este trabajo estudia el efecto de la escarda y de los instrumentos aratorios sobre la producción de escurrentía en suelos arenosos del oeste de Niger. Mediciones de escurrimiento e infiltración se realizan, en parcelas experimentales, con un infiltrómetro de presión controlada, sobre superficies escar-dadas con la « iler » (el tipo de azada usada en en Sahel) y otras con tracción animal. Estas mediciones, efectuadas después de cada lluvia, tienen como objetivo de analizar la aptitud al escurrimiento de éstas superficies en función de la cantidad de lluvia registrada desde la escarda. Los resultados enseñan que la producción de escurrimiento es débil después de la escarda (coeficiente de escurrimiento 9 %, en vez de 30 % antes de la escarda), debido a la porosidad creada por esta operación que aumenta la infiltración. Sin embargo, el efecto benéfico de la escarda sobre la infiltración se aleja en cuanto la superficie recibe un total de 80 mm de lluvia desde la escarda. Desde luego, la aptitud al escurrimiento crece y la superficie cultivada produce regularmente un volumen de agua escurrida equivalente, o hasta mayor, a la que se mide en superficies en barbecho. El incremento del escurrimiento se debe al encostramiento de los suelos cultivados. Esto esta confirmado por la débil conductividad hidráulica (10 mm.h-1) medida en estos suelos, valor que corresponde al que se observa en costras de erosión. El encostramiento es más rápido cuando la escarda se hizo manualmente con la « iler ». Estos resultados conllevan información sobre la dinámica de los suelos cultivados, que podría contribuir a mejorar la calidad de los modelos de producción de escurrimientos en los suelos del Sahel.palabras claveEscurrimiento, escarda, « iler », suelos arenosos, Niger, Sahel.
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L’étudedespropriétéshydrodynamiquesdessolscultivéssahéliensvisegénéralementàcaractériserl’aptitudeagro-nomiquedecessolsvis-à-visdesplantes.Maisdepuisles
années1970,nombreuxsontlestravauxquiexplorentlessolscultivésafindevérifierl’hypothèse,probable,mettantencausel’évolutiondel’occupationdessols(àtraverslamiseencultureparticulièrement)danslahaussedesécoulementsdesrivièressahéliennes(Albergel,1987 ;AlbergeletValentin,1991 ;Séguiset al.,2004 ;Leblancet al.,2008 ;Descroixet al.,2012 ;Amoguet al.,2015). Desmesuresexpérimentalessontainsieffectuéesàdiverseséchellesspatiales(Peugeotet al.,1997 ;EstevesetLa-petite,2003 ;Karambiriet al.,2009 ;Le-Breton,2012 ;Mounirou,2012)pourdéterminerl’aptitudeauruissellementdessolsculti-vés.Cependant,lesrésultatsdecesmesuresnepermettentpassouventdevérifierl’hypothèsecarlecoefficientderuissellementmesurésurlasurfacecultivéeestgénéralementinférieuràceluimesurésurunesurfaceenjachèreousurunesurfacedégradée(Roose,1977,1983 ;BouzouMoussaet al.,2009,2011 ;Descroixet al.,2009 ;Abba,2012 ;Bahari Ibrahim,2013).Outre les fac-teursexplicatifsd’ordrepluviométriqueetmorpho-pédologique(CasenaveetValentin,1991,1992 ;Lamachère,1991 ;Amboutaet al.,1996 ;LeBissonnais,2010),l’approchesouventutilisée,quiconsisteàcaractériserleruissellementparuncoefficientmoyenarithmétique, ne permet pas de décrire le potentiel ruisselantd’unesurfacecultivée(MalamAbdou,2014).Celle-ciesteneffetsoumiseausarclagequimodifie,plusoumoinsprofondément,les conditions d’infiltrabilité selon le type d’outil utilisé, l’étatd’humiditédusolaumomentdesaréalisation(MalamAbdouet al.,2015),ladirectionduremaniementparrapportausensgéné-raldelapenteduterrain(Ndiayeet al.,2005).Lesarclageinduitainsi une variabilité temporelle dans l’aptitude au ruissellement dessolscultivés.Lamiseenévidencedecettevariabiliténéces-sitecependantuneapprochequipermetd’évaluer lepotentielruisselant avant et après le sarclage. Ce travail s’inscrit danscette perspective. Il vise à faire ressortir l’aptitude au ruissel-lementdessolscultivésavantetaprèslesarclageenétudiant,in situ,l’évolutionsimultanéeduruissellementetdel’infiltration.
matéRiel et méthodeS
Site d’étudeLes mesures sont effectuées sur le site expérimental de
MeléHaoussa,situédanslazonecultivéedelavalléedufleuveNiger,à70kmaunord-ouestdeNiamey.Lepaysagedecesitesecaractérisepar la juxtapositiondediversesunitésmorpho-pédologiquesdont lesprincipales sontdesbuttes résiduellesetdeslongsglacis,entrecoupéssouventpardesaffleurementsrocheux.Lessolssontsableux,avectoutefoisuneproportionlimoneusedel’ordrede10 %,cequilesrendalorssusceptibleà l’encroûtement (Ambouta, 1994). Ces sols sont pauvres en
argiles(moinsde2 %)etenmatièreorganique(moinsde1 %)etsont,parconséquent,trèssensiblesàl’érosionhydriqueetéo-lienne.Avecuncumulpluviométriqueannueldel’ordrede400à450mm,leclimatdelazoneesttypiquementsahélien.Lespluiessontconcentréesentrelesmoisdejuinetseptembre.Lesystèmedeproductionreposeessentiellementsurl’agriculture.Lemil,lesorghoet leniébésonttraditionnellementcultivéssurdessolssableuxfinsousablo-limoneuxdesglacis.OnnoteparailleurslapratiquedelariziculturetraditionnelledanslazoneinondabledufleuveNigerainsiquelariziculturemodernedanslesaménage-mentshydro-agricolesmisenplaceparl’ONAHA(Officenationaldesaménagementshydro-agricoles).Durantlasaisondespluies(dejuinàseptembre),l’entretiendeschampsdeculturepluvialeconsistegénéralementàeffectuerdeuxopérationsdesarclage,espacéesdeplus oumoins unmois, afin d’améliorer l’infiltra-tiondel’eaudanslesoletréduirelaconcurrenceentreplantescultivéesetadventices,enéliminantcesdernières.Lesarclageimpliqueunremaniementdelasurfacedusolsurunefaiblepro-fondeur(5-10cm).L’outilgénéralementutiliséestlailermanuelleouàtractionanimale(figure 1).Ceremaniementmodifieplusoumoinsdurablementlesconditionsd’infiltrabilité.Pourétudiersoneffet sur laproductiondu ruissellement, unprotocole visant àsuivre l’évolution temporelle du ruissellement et de l’infiltrationesticiexpérimentédansunchampcultivésituésurunglacis.
Protocole de suivi temporel du ruissellementPoursuivrelaproductionetl’évolutionduruissellement,trois
parcellesexpérimentales,de10m²chacune,ontétéinstalléessurlechampcultivé.Chaqueparcelleestdélimitéepardesmurets(figure 2)destinésàcirconscrirelapropagationdesfluxlatérauxetestéquipée,enaval,d’unbidonpouvantcontenir200litres.Après chaque événement pluvieux, le volume ruisselé recueillidans lebidonpermetdedéterminer lecoefficientderuisselle-mentévénementielparlaformule :
Kri = Lri / Pi (Eq. 1)
où Lri (mm)est la lameruisseléesuruneparcelledurant l’évé-nementi,etPi(mm)estlahauteurdelapluiemesuréedansunpluviomètresituéprèsdelaparcelle.Lesuivid’effetdusarclagesurleruissellementconsisteàanalyserlescoefficientsderuis-sellement événementiels mesurés avant et après sarclage etleurévolutionen fonctiondescumulsdepluies reçuesdepuislesarclage.En2014,cesuivia,parailleurs,portésurl’effetdesoutilsaratoiressurlaproductionduruissellement.Deuxdestroisparcellesexpérimentalessontainsisarcléesaveclaileràtrac-tionanimaleetlatroisièmeaveclailermanuelle.L’entretiendesparcelless’effectueconformémentauxpratiquespaysanneslo-cales.Lepropriétaireduchampdanslequelsetrouventlespar-cellesdéfinitlavariétécultivée,lagestiondessols(amendementoupas)ainsiqueladateetletypedesarclage(avecilermanuelleouàtractionanimale).Ladirectiondusarclageestgénéralement
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parallèleauxlignesdespoquetsdesemis.Celles-cipeuventêtreparallèlesouperpendiculairesàlapentegénéraledeterrain.En2013eten2014,ladirectiondusarclageestperpendiculaireàlapentedesparcelles.
Suivi temporel de l’infiltrationPour suivre l’évolution de l’infiltration de l’eau dans le sol
après lesarclage,desmesures in situsonteffectuéesdans lechampprécédemmentévoqué,prèsdesparcellesderuisselle-ment.Cesmesuresconsistentàsuivrel’évolutiontemporelledelaconductivitéhydraulique.Cettedernièrecaractérisel’aptituded’unsolàlaissercirculerl’eau.C’estunevariablepertinenteetomniprésentedanslesapplicationsdessciencesdel’environne-
mentpourestimerlesprocessusdetransfertsd’eauetdesolu-tésàtravers lamatricedusol.Laconductivitéhydrauliqueestunparamètreintrinsèquepourunsoldonnéàuninstantdonné.Sonchangementtraduitunemodificationdelastructuredusol.
Ledispositifutilisépourmesurerlaconductivitéhydrauliqueestlatensio-infiltrométrie(Vandervaere,1995 ;Vandervaereet al., 1997 ;MalamAbdou,2014 ;MalamAbdouet al.,2015)Cedispo-sitif(figure 3)estconstituéd’uninfiltromètreàdisque(de80 mmdediamètre),placéàlasurfacedusoletsouslequelsetrouveuncylindremétallique,etdedeuxtensiomètres.L’infiltromètreàdisqueestunappareildontleprincipeconsisteàappliquerunapportd’eauà lasurfacedusolen lui imposantunepressionconstante. Il permet, au cours des essais (figure 4), de suivre lefluxd’infiltrationd’eauparunitédetempsgrâceauxlectures
Figure 1 -Outilsdesarclageutiliséssurlesited’étude.Ilermanuelleàgaucheetàtractionanimaleàdroite.figure 1 - Hoeing tools used within the study area. Handy Iler at left, animal power iler at right.
Figure 2 -Parcellesuiviedanslechampd’unpaysan.figure 2 - Monitored plot in a peasant field.
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régulièresdelavariationdelalamed’eaudansleréservoir.Lestensiomètres,installésàdeuxprofondeurs(z1etz2),émettentdessignauxélectriqueslisiblesàl’aided’unmultimètrenumé-riqueetquisontpar lasuiteconvertisenpressiongrâceà lacourbed’étalonnage établie pour chaque tensiomètre (MalamAbdou,2014).
Lecylindremétallique(de85mmdediamètreet120mmdehauteur)apourrôledeforcerl’écoulementenmonodimension-nel(1D)verticaletpermettreladéterminationdelaconductivitéhydrauliquepar l’applicationdirectede la loideDarcy (Darcy,1856)en1Dpar :
Δz Ks = - qz — (Eq. 2) ΔH
où qzestlefluxd’infiltrationverticalstabilisé ;∆zestladifférencedeprofondeurd’infiltrationentrez1etz2et∆Hestlapertedechargehydraulique.
Le protocole de mesure consiste à installer d’abord lescylindres dans le champ juste après le sarclage. Six couplesdecylindressontainsiinstallés.Lescouplesdecylindressontnumérotés,dansl’ordre,deunàsix(figure 5).Aprèslapluiederang1 (ordredepluiedepuis l’installationdescylindres)etdehauteur hp1 (mm),sonteffectuéesdesmesuressur lepremier
Figure 3 -Dispositifdemesuredelaconductivitéhydraulique(tensio-infiltrométrie).figure 3 - Device used for hydraulic conductivity measurements (tensio-infiltrometry).
Figure 4 -Déroulementdemesured’infiltrationsurlechamp,prèsd’uneparcellederuissellement(en2ndplan).Chaqueinfiltromètre,placésuruncylindreinstallépréalablement,estsuiviparunlecteurquinoterégulièrement(chaqueminute)leniveaudelalamed’eaudansleréservoirainsiquelessignauxémisparlestensiomètresetlisiblesàl’aidedesvoltmètresnumériques.figure 4 - Infiltration measurement progress on a field, close to runoff plot (behind). Each infiltrometer, located upon a previously installed cylinder, is monitored by an observator who reads regularly (each minute at least at the beginning) the water level in the reservoir, as well as signal emitted by tensiometers, read on digital voltmeters.
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ledeuxièmesarclagen’apaseulieu.Touslessarclagessontréalisésaveclailermanuellesaufsurdeuxparcellesquisontsarcléespartractionanimaleen2014.Aucunapportd’engraisoude fumiern’estenregistré.Deplus, les résidusdeculture(tiges, chaumes) sont systématiquement ramassés après larécoltepourêtrevendusouêtreutilisésdanslaconfectiondescases.
Sur près de 1300 mm de pluie enregistrés durant cettepériode, la lame ruisseléemoyennedes troisparcellesestde300mm,soituncoefficientderuissellementdel’ordrede23 %(±0.03).Cecoefficientestdumêmeordredegrandeur(22 %)queceluimesuré sur un sol sableux finsde l’OuestduNiger(Mamadou,2012)maissupérieuràceuxmesuréssur lessolssableuxdubassinsédimentairedesIullemenden(Peugeotet al., 1997 ;Abba,2012 ;BahariIbrahim,2013).Contrairementdoncàl’idéegénéralementreçue,leruissellementdeszonescultivéessahéliennesn’estpassinégligeable.Endiscriminantlepotentielderuissellementenfonctiondusarclage(figure 6),onconstateque les événementsqui surviennent après le sarclageont unpotentielplusfaible(pentederégressionrelativementfaible),cequiesttoutàfaitattenducarlesarclageestfaitenpartiepouraccroîtrel’infiltration.
Surles83mesureseffectuées,seules26sontconcernéespar l’effet bénéfique du sarclage. Celles-ci, représentées enbleu sur la figure 6,sontintervenuesaprèslesarclageaumo-mentoùlesolsarcléestencorerelativementperméable.Leurcoefficientde ruissellementmoyenestde9 %,contre30 %pour ceux survenant avant le sarclage. En outre, seules lespluiesatteignantquelques20 mmsontcapablesdegénérerleruissellementaprès lesarclagealorsqu’ilsuffisaitseulement7 mmpourleproduiresurlamêmesurfaceavantlesarclage.Lesnombreusescroixbleuesalignéessurl’axedesabscisses(figure 6)correspondentauxruissellementsquasi-nulsmesu-résaprèssarclagequisontproduitspardespluiesdontlahau-teur n’atteint pas la valeur seuil.
Surlasurfacecultivée,leruissellementpeutdoncêtreex-ceptionnellementélevé,enparticulierpourdespluiesquisur-viennentavantoulongtempsaprèslesarclage.Trentepourcent
coupledecylindres (noté1sur la figure 5). Puis, pour la pluie de rang 2 et de hauteur hp2,lesmesuressonteffectuéessurledeuxièmecouple(noté2surlafigure 5) et ainsi de suite. Le suivi d’évolutionde l’infiltrationde l’eaudanslesolconsistealorsàanalyserl’évolutiondelaconductivitéenfonctionducumuldepluieHpdéfinipar :
j Hpj = - Σ hpj (Eq. 3)
i=1
Touteslesexpérimentationssontréaliséesenconditiondepluiesnaturelles,qui sontdistribuéesdemanièrealéatoireaucoursdutemps.
RéSultatS et diScuSSion
le ruissellementLes mesures du ruissellement ont concerné 83 des 87
événementspluvieuxobservésentre2011et2014.Quatreme-suresont,eneffet,étéannuléesàcausedudisfonctionnementde partiteur et/ou du débordement du bidon. Le tableau 1réca-pitule les dates des sarclages réalisés durant cette période,septautotal.L’année2011étantmauvaisesurleplanagricole,
tableau 1 - Datesdessarclagesduchampsuivi.table 1 - Weeding dates on the monitored field.
1er sarclage 2e sarclage
2011 28août /
2012 17juillet 20août
2013 21juillet 26août
2014 20juillet 19août
Figure 5 -Protocoledesuivitemporeldelaconductivitésurunchampcultivé.figure 5 - Schematic monitoring plan for the hydraulic conductivity evolution on the cultivated field.
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évoqué.Decefait,desruissellementsimportants,équivalentsàceuxmesuréssurlajachère,seproduisentalorssurlasurfacecultivée.Ainsi,plusde25 %desévénementsmesurésontuncoefficient de ruissellement égal ou supérieur à celuimesurésurunesurfaceen jachèrequiestde28 %(MalamAbdouet al.,Accepté).Cecilaisseconclurequelesarclagenediminueleruissellementquedansdesproportionslimitées.Sousl’effetdel’intensitéetdel’énergiecinétiquedesaverses,lasurfacesar-clées’aplanitetsetransformeaufuretàmesurequ’ellereçoitdespluies pour passer d’une surface rugueuse et perméableàunesurfacequasimentplaneet compacte.Dèscet instant,l’effetdusarclagesur l’infiltrationestalors inhibéet lasurfacecultivéeproduitsignificativementduruissellement.
L’expérienceeffectuéeen2014,comparantl’impactdusar-clageàilermanuelleàcelleàtractionanimalesurleruisselle-ment,montrequel’effetdusarclageestplusconsistantsicelui-ciestréaliséaveclaileràtractionanimale(figure 8),cequiestbiencohérentpuisquelemicroreliefcrééparcetoutilestplusrugueuxetsaprofondeurplusimportante(15-20cm).D’oùunecapacité importante de détention superficielle. Ce microreliefs’aplanit lentement mais progressivement.
Onremarquesurlafigure 8queleruissellementseproduitd’abordsurlasurfacesarcléemanuellementetsonvolumeesttoujourssupérieuràceluiqui seproduit sur lamêmesurfaceremaniéepartractionanimale.Ceciconfirmedoncl’avantageduremaniementrelativementprofondeffectuéaveclaileràtractionanimale.Pourtant,cetypedesarclagen’estpastrèsdominantdanslazoned’étudeàcause,selonl’avisdespaysans,del’inac-cessibilité(coût)dumatérieletdel’animaldetrait.
demesures(soit25événements)effectuéesontuncoefficientderuissellementsupérieuràlamoyenne(figure 7).Cesdernierssont,enoutre,distribuéssuccessivementdansletemps.Ladis-tributionsuccessiveetrégulièredesbarresrougessurlafigure 7 traduit,eneffet,lefaitquedesruissellementsimportants(supé-rieursàlamoyenne)sontproduitscontinuellementsurunmêmeespace-temps.L’analysedesdonnéespluviométriquesmontrequecesfortsruissellementsnesontpasdusàdesaversespar-ticulièrementabondantes.Ilsseproduisentdèsquelasurfacesarcléereçoituncumuldepluieatteignantles70-80 mmaprèslesarclage.Ainsi,surles25événementsdontlecoefficientderuissellementestsupérieuràlamoyenne,85 %sontobservésaprèscecumul.Les15 %restantssontgénéréspar lespre-mières pluies d’hivernage qui interviennent avant les 1ers sar-clagesquisont,parailleurs,réputéestrèsruisselantes(Roose,1983 ;Lamachère,1991 ;Peugeot,1995 ;LamachèreetSerpan-tié,1998).Parconséquent,latotalitédesévénementssurvenusmoinsde80 mmdepluieaprèssarclageruissellentmoinsquelamoyenne,cequi témoignede la fiabilitéde l’indicateurqueconstitueladatedesarclage.
Pouratténuerlepotentielruisselantd’unesurfacecultivée,ilestdoncnécessairederéaliserunautresarclagedèsqu’uncumul depluie de l’ordre de 80 mmaura été atteint après leprécédentsarclage.Sinon, le ruissellementdevientprogressi-vement important et peut atteindre, voire dépasser, le ruisselle-mentproduitsurunesurfaceenjachère.
Surlesquatreannéesd’observation,onremarquequelecu-mulmoyenséparantdeuxsarclagesd’uneannéeestd’environ190mm,cequidépasselargementlalimiteducumul-seuilsus
Figure 6 -Relationspluie–ruissellementavant(rouge)etaprèssarclage(bleu)surunesurfacecultivée.figure 6 - Rainfall/Runoff Relationships before (red) and after (blue) weeding on a cultivated area.
Avant sarclagey = 0,41x - 1,89
R = 0,77
Après sarclagey = 0,19x - 1,45
R = 0,74
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Lam
e ru
isse
lée
(mm
)
Pluie (mm)
Avant sarclage Après sarclage
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Figure 7 -Distributionderuissellementenfonctiondecumuldepluiedepuislesarclage.Cettefigurereprésente,chronologiquement, lescoefficientsderuissellementdes83mesureseffectuéesde2011à2014.Lecumuldepluierepartdezéroaprèschaquesarclage.figure 7 - Runof distribution according to cumulated rainfall depth from the weeding. This figure represents, chronologically, runoff coefficients of the 83 measurements realised from 2011 to 2014. Cumulated rainfall begins again from 0 after each weeding process.
Figure 8 -Evolutionduruissellementproduitsurdessurfacessarcléesàlailermanuelleetàtractionanimale.Cesdonnéessontmesurées(en2014)entrelesdeuxsarclagesdesparcellesexpérimentalessuivies.Lespointsrougesreprésententlesmesureseffectuéessuruneparcellesarcléemanuellementaveclaileretlesbleuscorrespondentauxvaleursmoyennesdesdeuxparcellessarcléesaveclaileràtractionanimale.Lesdeuxcourbescorrespondentàdesrégressions.figure 8 - Runoff yield evolution on iler and animal power weeded surfaces. These data are measured (in 2014) between two weeding on the monitored experimental plots. Red points represent measurements realised on handly (with iler) weeded plot ; blue points are mean values obtained in two plots animal power weeded. The two curves are the regression ones.
0 0,05
0,1 0,15
0,2 0,25
0,3 0,35
0,4 0,45
0,5
31
10
42
83
137
175 18
75
12
8 19
3 13
22
101
146
184
192 10
49
97
14
9 17
7 87
147 3 55
11
8 46
64
71
Coe
ffici
ent d
e ru
isse
llem
ent
Cumul de pluies reçues depuis le sarclage
Kr < moy Kr >= moy Kr moy
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Coe
ffici
ent d
e ru
isse
llem
ent
Cumul de pluie depuis le sarclage (mm)
Sarclage manuel Sarclage à traction animale
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permanentd’infiltration,équivautàlaconductivitéhydraulique.Danscecas,seuleslespluiesdontl’intensitéestsupérieureà120mm.h-1 sontalorscapablesdeproduiredu ruissellement.Lespluies sahéliennes sont certes intenses (Le-Breton, 2012 ;Descroixet al.,2013 ;Panthouet al.,2014)maislafaibleoccur-rencedesaversessiintensesaprèslesarclagefaitqueleruis-sellementestfréquemmentnulaprèscetteopération.Ceciestillustré sur la figure 9 par trois averses successivesetposté-rieuresausarclagequi,malgréleurintensitémaximaledel’ordrede70mm.h-1,n’ontpasgénéréduruissellement.Cependant,lasusceptibilitédelasurfacecultivéeauruissellementaugmenterapidementcommel’illustrelafigure 9(courberouge)carl’infil-trabilitédelasurfacediminueaprèschaqueaversedufaitquecelle-ciengendrel’aplanissementdelarugositéetlecolmatagedesporescréésparlesarclage.Cettebaissed’infiltrabilitétra-duitl’encroûtementdelasurfacecultivéequientraîneunepro-duction élevéedu ruissellementpouvantdépasser celle de lajachère(figure 9)etatteindredesruissellementscomparablesàceuxmesuréssurunesurfaceencroûtéedetypeERO(MalamAbdou,2014).CeciconfirmelestravauxdeNdiayeet al.(2005)réaliséssoussimulationdespluiesetquimontrent l’encroûte-ment(développementdescroûtesstructuralesetd’érosion)deschampscultivésenfonctiondescumulsdepluies.Lecoefficientderuissellementmaximummesuréesteneffetde58 %tandisquelavaleurminimaledeconductivité,mesuréeaprèsquelques200mmdepluiesreçuesaprèslesarclage,estde10mm.h-1.
Lescoefficientsderuissellementmoyensmesuréssurdessurfacessarcléesaveclailermanuelleetàtractionanimalesontrespectivementde21 %et18 %.
l’infiltrationLesmesuresd’infiltrationontétéréaliséesdurantlasaison
depluiesde2012,surlessixcouplesdecylindresinstallésaprèslepremiersarclage.Cesmesuresontétéeffectuéesparallèle-mentauxmesuresderuissellementprésentéesprécédemmentafind’analyserl’évolutionsimultanéeduruissellementetdel’in-filtrationsurdesmêmessurfacesetpourdesmêmesaverses.La figure 9représentelerésultatdecessuivis.
La valeur moyenne de conductivité pour les six couplesdecylindre(soit12mesures)estde38mm.h-1.Cettemoyennecacheunegrandedisparité(l’écarttypeestde±28mm.h-1)quis’expliqueparl’évolutiontemporelledelastructuresuperficielledusoldechampcultivé.Lesuivieffectuémontreeneffetquelaconductivitédécroitfortementlorsquelecumuldepluiesre-çuesparlasurfacesarcléeaugmente.Lavaleurdeconductivitéhydrauliquedéterminée après unepluie de 10mmqui suit lesarclageestde120mm.h-1.Cettevaleurélevéelimitelaprobabi-litédeproductionduruissellementsurcettesurfacecarconfor-mémentauprincipehortonien(Horton,1933),iln’yaproductionderuissellementsurunsoldonnéquelorsquel’intensitédelapluiedépasselacapacitéd’infiltrationdecesolqui,enrégime
Figure 9 -Evolutionsimultanéedel’infiltration(enbleu)etduruissellement(enrouge)enfonctionducumuldepluiedepuislesarclage.Lesmesureseffectuéessontreprésentéespardespoints.Lescourbesreprésententdesajustements.Letiretdiscontinuethorizontalreprésentelecoefficientderuissellementmoyend’unesurfaceenjachère.figure 9 - Simultaneous evolution of infiltration (in blue) and runoff (in red) depending on cumulated rainfall depth from the weeding. Measurements are represented by points. Curves are the adjustments. Horizontal broken line represents the mean runoff coefficient of a fallow area.
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Cumul de pluie (mm) depuis le sarclage du champ
Conductivité hydraulique (Ks) Coefficient de ruissellement (Kr)
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Avecdetellesvaleursdeconductivité,mêmeslespluiesfaible-mentintenses,del’ordrede10mm.h-1,génèrentalorsleruissel-lement.L’encroûtementdessurfacescultivées,caractériséicidemanièrequantitative,estégalementdécritpard’autresauteursencorrélant l’extensionpluriannuelledessurfacescultivéesetl’augmentation des ruissellements (Albergel et Valentin, 1991 ;Leblancet al.,2008 ;BouzouMoussaet al.,2009,2011 ;SouleyYero,2012 ;MalamAbdou,Soumis)etouavecl’érosionéolienne(AbdourahamaneTouréet al.,2013).
concluSionL’étudedesconditionsd’infiltrabilitéeffectuéedanscetra-
vailpermetd’aborddeconclurequelesvaleursmoyennesan-nuellesduruissellementetdel’infiltrationsontpeupertinentespourdécrire l’aptitudeau ruissellementd’une surfacecultivéeà cause de l’évolution structurale qu’entraîne le sarclage. Lecoefficient de ruissellement moyen, bien qu’atteignant l’ordrede23 %,restetoutdemêmeinférieuràceluidessurfacesenjachèresoudessurfacesencroûtées.Dece fait, il nepermetpasdecorroboreraisément l’encroûtement,et l’augmentationdes ruissellements subséquenteconstatéedans tout l’espacesahéliendepuislesannées1970,qu’entraînelamiseenculturedessols.Enrevanche,lesuivitemporelicieffectuémetclaire-mentenévidencel’encroûtementd’unesurfacecultivéequisetraduitparunediminutiondel’infiltrationetuneaugmentationduruissellement.Dèsquelasurfacecultivéeenregistreuncumuldepluie atteignant les80 mmaprès le sarclage, l’effet de cedernierestalorsinhibéetlasurfaceproduitcontinuellementetrégulièrementunvolumederuissellementéquivalentousupé-rieur à celui de la jachère. Les deux sarclages généralementréalisésparsaisonculturalenediminuentalorsleruissellementquedansdesproportions limitées.Pouratténuer l’aptitudeauruissellementdeschampscultivés,unsarclageestnécessaireà chaque fois que le cumul depluie atteint les 80 mmaprèsleprécédentsarclage.L’effetdusarclageestrelativementplusdurablesicedernierestréaliséaveclaileràtractionanimale.Maiscetavantageparaîtplutôtfaiblecarlecoefficientderuis-sellementd’unesurfacesarcléeavec la ilerà tractionanimalen’estpastrèssignificativementdifférentdeceluimesurésurunesurfacesarcléemanuellement.Enfin,lesarclageconstituedoncunfacteurdéterminantpourexpliquerleruissellementdessur-facescultivéesetladatedesaréalisationestunbonindicateurpour caractériser etmodéliser la production du ruissellementdessurfacescultivées.
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