Importance de la couverture du sol sur le ruissellement et l’érosion

Les résultats obtenus au cours de cette étude montrent que les parcelles couvertes réduisent d’une manière significative la quantité de la lame d’eau ruisselée. Le taux d’érosion connaît aussi une nette diminution en présence de la couverture végétale. Ces observations sont valables quelles que soient les pentes. Ils rejoignent ainsi fortement ceux trouvés par Ravalisoa (2012) et Laingo (2011) au Lac Alaotra, et ceux de Razafindramanana (2011), Douzet et al., 2010 ; Bardossy et al. (2010), Séguy et al. (2009), Scopel et al. (2004) dans d’autres régions tropicales. La paille qui couvre le sol en permanence contrôle l’érosion (Husson et al. 2008). Elle protège le sol contre l’énergie cinétique des gouttes de pluie et ralentit les filets d’eau superficiel. La couverture du sol constitue un écran protecteur de la surface du sol, agit en retardant le début du ruissellement et en diminuant son intensité (Scopel et Findelling, 2001). Ces résultats expliquent ainsi l’importance de la couverture du sol pour contenir le ruissellement et les pertes en terre.

Les résultats de la turbidité mettent en évidence également cette importance de paillis sur l’érosion hydrique. Ils admettent que la capacité de chaque millimètre de ruissellement à arracher et à transporter les sédiments est moins intense sur des parcelles paillées que sur des parcelles non paillées. En effet, le paillis assure la fixation du sol en place et diminue l’agressivité de la nappe ruisselante (énergie cinétique du courant d’eau mobilisateur de particules). Cette moindre énergie cinétique se traduit par moins de transport solide d’origine hydrique. De plus, la couverture végétale piège et retient les sédiments érodés (Rey et al., 2004).

Outre, il est bien claire que les différences de ruissellement ou de pertes en terre ou de la turbidité ne sont pas significatives entre les parcelles couvertes à 40 % et 100% de stylosanthes, quelle que soit les pentes (§ 2.1.1). Un taux partiel de 40 % de paillis permet alors de réduire considérablement l’érosion hydrique. Cette conclusion rejoint celle d’autres auteurs. McIvor et al. (1995) conclue que le seuil du taux de couverture du sol considéré comme nécessaire pour protéger efficacement le sol contre l’érosion hydrique est généralement à partir de 40 %. Roose, 1994, Scopel et al. ont avancé en 2005 également que malgré les très faibles quantités de résidus utilisés (1,5 t.ha-1 ), l’impact des semis direct avec paillis sur la lame d’eau ruisselée est considérable. Ils ont ajouté que même si la couverture assurée par les paillis est très imparfaite (moins de 30%), ils contribuent à diminuer l’effet splash des gouttes d’eau en amont .

Importance de la couverture du sol sur l’humidité du sol

Les résultats indiquent que le stock d’eau moyen mesuré dans une couche de 0 à 70 cm dans le sol est d’environ 250 mm sur des parcelles paillées et de 200 mm sur des parcelles non paillées. Ceux-ci résultent des effets positifs de la couverture du sol sur le maintien de l’eau dans le sol. Cette observation rejoint ainsi celle trouvée par Findeling (2001). Il admet que le taux d’infiltration reste bien plus élevé (+ 20%) sur les traitements paillés.

En premier temps, elle peut être expliquée par la capacité des résidus à former des barrières pour que la lame d’eau en surface circule plus lentement. Ces résidus créent des petites retenues et augmentent la tortuosité de l’écoulement (Scopel et al. 2001, Findeling, 2001). Ceci donne plus de temps pour que l’eau s’infiltre dans le sol. La couverture du sol assure ainsi la contention continue des eaux de ruissellement et c’est l’effet peigne (Roose, 1994) .

En deuxième temps, ce maintien d’humidité du sol peut être expliqué également par la capacité des résidus à jouer le rôle de la couverture thermique. D’après Séguy et al. en 2009, la couverture protège le sol du rayonnement solaire et limite les pertes de chaleur par rayonnement pendant la nuit. La température du sol sous une couverture végétale est donc tamponnée, l’amplitude thermique y est limitée et l’eau est maintenue dans le sol.

La corrélation positive entre le stock d’eau dans le sol et la pluie moins le ruissellement démontre l’importance du processus de stockage sur la définition de l’eau disponible pour la culture en condition pluviale au Lac Alaotra.

Importance des autres facteurs sur le ruissellement, la perte en terre et le maintien de l’eau dans le sol

Facteur climatique : la pluie

Il est prouvé par ailleurs que la pluie influe également sur le ruissellement et l’érosion hydrique. Chaplot et al. (2007), Scopel et al. (2004) ont affirmé que le coefficient du ruissellement et d’érosion augmentent avec la pluviométrie. L’érosion hydrique dépend de l’intensité de la pluie qui est la quantité d’eau tombée par unité de temps (mm.h-1 ), de la durée de la pluie (en h) que la hauteur de la pluie (en l). Les mesures menées sur la même zone d’étude (Lac Alaotra) par Laingo (2011) et Ravalisoa (2012) contribuent à expliquer l’effet de la pluie sur l’érodibilité du sol. Ainsi, la période des fortes pertes en terres, fort ruissellement et forte stock d’eau dans le sol coïncident bien avec les périodes de forte précipitation .

Quand l’intensité des pluies est supérieure à la capacité d’infiltration du sol, l’eau commence à ruisseler (Le Bissonais & Souder, 1995). En effet, les eaux de pluies agissent sur le sol par leur force de frappe et leur énergie cinétique provoque le rejaillissement des particules solides et de l’eau en toutes directions et à la fin le détachement de ces particules (Campy&Macaire, 2003).

En comparant les résultats durant trois ans sur le même dispositif au Lac Alaotra, une différence de ruissellement et de perte en terre sur des années avec des pluies différentes est observée. Avec une pluie totale de 1096 mm en 2012, les quantités de ruissellement et des pertes en terre sur un sol labouré sont respectivement trois et cinq fois plus élevées que celles enregistrés avec une pluie de l’ordre de 637 mm en 2011 et trois et quatre fois plus importante avec une pluie totale de 718 mm (2013). Par contre sur les parcelles de riz pluvial paillée, les valeurs respectives de la lame d’eau ruisselée et les terres érodés sont deux et quatre fois moins avec une faible pluviosité (637 mm) et deux fois moins avec une pluie de 718 mm qu’avec une pluviosité moyenne de 1096 mm. Un tableau de comparaison des résultats de ruissellement et de l’érosion durant les trois années successives (2011, 2012 et 2013) est rapporté en annexe 7. Quand la pluie diminue, les quantités de ruissellement et de pertes en terre diminuent également. Cependant, les taux de diminution ne sont pas les mêmes entre les parcelles paillées et celles non paillées. Ils sont moins importants en systèmes paillés. Cela est expliqué par l’effet très remarquable de la couverture du sol. Bref, la pluie constitue un agent érosif de l’érosion hydrique mais l’effet de la couverture peut atténuer l’impact de cet agent.

Facteur morphologique : la pente

Plusieurs recherches ont montré que le ruissellement et l’érosion s’accentuent avec l’augmentation de la pente (Le Bissonnais, 2000). De plus sur notre dispositif d’expérimentation, les résultats montrent que lorsque la pente passe de 27 % à 9 %, le ruissellement et l’érosion mesurés sur des parcelles non paillées sont approximativement diminués d’un tiers. Par contre, sur des parcelles paillées, cette diminution n’est pas significative. Il en est de même sur le stock d’eau dans le sol, aucune différence n’est constatée. De ce fait, l’effet pente sur l’érosion hydrique est plus prononcé sur des parcelles sans paillis mais moins intense sur des parcelles où il y a apport de paillis, même à faible quantité. Cette différence met en exergue l’importance de la couverture du sol sur l’érosion hydrique et le stock d’eau dans le sol. L’impact de la pente du terrain sur l’érosion, le ruissellement et l’infiltration d’eau dans le sol est également influencé par la couverture du sol.

Facteurs sol

Il s’agit surtout de voir l’effet de l’état de la surface du sol (la croûte structurale) et l’effet de l’activité des faunes dans le sol.

Les résultats obtenus à la fin de l’expérimentation montrent que la croûte formée est beaucoup plus élevée sur les parcelles non paillées que sur les parcelles paillées, ce qui n’était pas le cas observé au début de l’expérimentation. Cela peut être due à l’effet de la couverture du sol qui est riche en matière organique et pouvant améliorer la structure du sol. La croûte structurale dépend de la stabilité structurale du sol. Plus le sol est stable, moins il est sensible à la formation de la croûte (Le Bissonais, 2000). Cette stabilité peut être améliorée par apport des matières organiques qui agissent sur les propriétés physiques et chimiques du sol (Razafindrakoto et al., 2008).

Les résultats obtenus montrent l’existence d’une forte corrélation entre le taux du ruissellement, les pertes en terre et le taux de surface encroûtée (§2.1.3.3). S’il y a encroûtement du sol en surface, le ruissellement est fortement augmenté et entraînant d’autant plus des particules solides. Cette conclusion est en accord avec celle de Razafindrakoto et al., (2008), Scopel et al. (2005). Ils affirment que la conductivité hydraulique et la stabilité structurale du sol s’accroissent en fonction du taux de la couverture végétale apportée.

Concernant les activités fauniques, il est prouvé par ailleurs qu’elles assurent le fonctionnement biologique du sol et participent à améliorer sa structure en surface. De plus, les résultats de cette présente étude montrent une corrélation négative entre le taux de surface qui présente des constructions fauniques et le taux du ruissellement et les pertes en terre. En modifiant l’agrégation et la porosité du sol, en décomposant la matière organique, ces organismes participent à l’infiltration et au stockage de l’eau dans le sol, à la régulation du ruissellement (Ruellan et al., 2009). Scopel et Findeling (2001) et Findeling (2001) confirment également que l’activité plus importante de la macro-faune maintient une plus forte porosité qui explique la meilleure conductivité de surface que l’on observe sous systèmes SCV.

En outre, les résultats sur l’étude des surfaces au début de la campagne 2012 présentent que la construction faunique est beaucoup plus importante sur les parcelles couvertes que sur les parcelles non couvertes. Ces résultats concordent bien alors à ce que Naudin et al., (2008), Ratnadass et al., (2008) Blanchart et al. (2008) et Husson et al. (2008) ont trouvé : les systèmes en semis direct sous couverture végétale (mulching) ont un effet positif sur l’amélioration de la diversité faunistique et sur les activités fauniques.

Bref, les effets de la structure du sol et de l’activité faunique sur l’érosion hydrique et sur l’infiltration d’eau dans le sol sont encore influencés pour beaucoup par la couverture du sol.