Stratégies de conservation des sols et de l’eau

Stratégies de conservation des sols et de l'eau
Conservation des sols et de l'eau

Torsten Mandal

Agronome spécialisé dans l'agroforesterie internationale durable, la gestion des terres et des sols.

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Il est important de comprendre et de combiner plusieurs principes pratiques pour la conservation des sols et de l’eau – y compris la manière de les utiliser de façon à ce qu’ils aident plutôt qu’ils ne nuisent et qu’ils procurent des avantages multiples à un coût limité dans le temps.

La couverture végétale et du sol près de la surface peut aider à la conservation des sols et de l’eau, mais les arbres peuvent aider et nuire aux terres cultivées.

Une couverture végétale faible ou lentement établie après la préparation du terrain expose le sol au vent et aux gouttes de pluie, au moins au début de la saison de culture. Voir la figure 1 ci-dessous. La faible couverture végétale peut être due à un travail intensif du sol (perturbation du sol), aux méthodes de culture et de plantation, et/ou à l’épuisement des nutriments et de la matière organique du sol. On confondra  » intensif  » et  » extensif « , mais tout dépend de ce qui est intensifié et comment. La croissance lente des plantes et certaines méthodes de culture et cultures entraînent une diminution de la matière organique du sol et de la couverture de surface. Les engrais minéraux peuvent faire pousser les plantes plus vite, mais ils sont parfois utilisés pour remplacer d’autres méthodes de conservation et d’amélioration du sol, comme les cultures intercalaires et la culture en jachère avec couverture végétale.

La couverture près de la surface du sol est importante. La protection contre les gouttes de pluie à la surface du sol ou juste au-dessus est très importante. Une couverture à la surface du sol ou un peu au-dessus peut protéger efficacement la structure du sol contre les gouttes de pluie et empêcher l’érosion.  Par exemple, une bonne couverture de haricots ou d’autres cultures de couverture est efficace. Dans une ancienne expérience de terrain en Afrique, l’utilisation d’une moustiquaire surélevée de 20 cm s’est avérée efficace ; elle a été utilisée pour étudier l’effet de la couverture seule, et non comme une méthode pratique.  Dans une forêt naturelle, la surface du sol est généralement bien couverte. Cependant, les gouttes de pluie se rejoignent sur les feuilles et tombent avec plus d’accélération et d’énergie de mouvement par mètre carré à partir de cultures ou d’arbres élevés. Ce phénomène est bien documenté depuis des décennies mais n’est pas bien connu.

La matière organique et les parties de plantes mortes à la surface (litière) aident à stabiliser la structure du sol en agrégats pour que l’eau puisse pénétrer dans les pores, aider le sol à rester en place et absorber l’eau. Les racines profondes et les pores qu’elles laissent lorsqu’elles pourrissent dans un sol non compacté aident également l’eau à pénétrer rapidement plus profondément dans le sol. Les racines proches de la surface peuvent également aider en stabilisant la structure du sol (agrégats) et en maintenant les pores ouverts pour que l’eau puisse pénétrer. Une couverture de feuilles, de pierres ou de matériaux morts près de la surface peut protéger la couche arable. Des courbes de niveau ou des limites de champ appropriées en travers de la pente peuvent parfois suffire. Voir la figure 1 ci-dessous.

Stratégies de conservation des sols et de l'eau

Figure 1. Principes de conservation des sols et de l’eau (par Torsten Mandal)

Figure 1. Sans conservation du sol et de l’eau (à gauche), une colline cultivée ou surpâturée peut développer des roches exposées (gris), une érosion par ruisseaux et ravines (jaune), une faible croissance de la végétation (vert) et une eau polluée (jaune-bleu). Le sol jaunâtre est pauvre en matière organique. La colline conservée (à droite) a une couverture végétale élevée avec une couleur saine (vert foncé), des terrasses et des cours d’eau avec une couverture végétale permanente, et des flux d’eau propres et réguliers (bleu). La végétation contribue à la biodiversité et à la formation de nuages dans le paysage.  Par Torsten Mandal 2022.

Les racines et les matières organiques en décomposition contribuent également à maintenir une bonne structure stable du sol en formant des hyphes fongiques (menaces difficiles à voir) et des liquides collants. Des racines profondes et fortes peuvent également contribuer à maintenir les couches du sol ensemble contre les glissements. Parfois, les racines (par exemple, de certaines herbes formant des tapis) peuvent ralentir l’écoulement de l’eau. Cependant, certaines racines ont peu ou pas d’effet parce qu’elles s’étendent sous la couche supérieure du sol. Si les parties du sol agrégées non protégées ont été dispersées dans l’eau, il peut être trop tard pour que les racines la retiennent. De plus, certaines racines plus grosses à la surface peuvent conduire l’eau à former des flux concentrés, plus rapides et plus érosifs dans les zones où la racine ne peut plus retenir l’eau.

Estimation des pertes de sol par RUSLE. L’érosion du sol causée par l’eau est souvent estimée aujourd’hui par l’équation universelle révisée de perte de sol (RUSLE). Une perte annuelle de plus de 10 tonnes par hectare (1 kg/m2) est généralement considérée comme importante et non durable. La RUSLE remplace la « USLE » similaire et diffère, par exemple, par le type de pluie considéré comme pertinent, y compris la protection contre les pierres et la sédimentation dans les champs. L’utilisation de données locales pertinentes est un défi important pour l’utilisation des modèles. Un exemple d’utilisation de l’ouest du Kenya a été publié en 2021, y compris un aperçu illustré avec des expériences de mesures de conservation (Watene et collaborateurs, 2021).

Les stratégies de conservation des sols sont expliquées plus en détail après cette introduction.

  • Les structures de conservation des sols : Clôtures, brise-vent, lignes de conservation permanentes, terrasses, drains de coupure, réparation des ravines, etc.

Les champs sont particulièrement érodés avant que les plantes ne les recouvrent, il est donc essentiel de disposer d’une sorte de structures permanentes contre l’érosion – mais les plantes peuvent aider à les former.

Les structures pour la conservation du sol et de l’eau peuvent être des clôtures, des terrasses, la collecte de l’eau, des drains de coupure et la réparation des ravines. Ces structures peuvent arrêter ou ralentir les flux d’eau ou de vent et l’érosion, et elles peuvent être nécessaires dans certaines régions. Certaines structures de conservation de l’eau permettent également de recueillir l’eau pour l’utiliser dans des tuyaux ou des seaux. Les risques comprennent l’accumulation, le franchissement ou le contournement d’obstacles massifs par l’eau avec une vitesse et une force d’érosion accrues. Ces obstacles peuvent provoquer davantage d’érosion, par exemple, si les structures ne sont pas bien construites, protégées par une végétation durable et entretenues. En outre, l’investissement en travail, en terrain, en argent et en expertise peut être considérable. Une érosion accrue peut se produire entre ou autour des structures mal créées si les débits augmentent. Plusieurs solutions sont expliquées dans la section détaillée. Des combinaisons avec d’autres méthodes sont également nécessaires, ainsi qu’une adaptation locale.

  • Le travail du sol, y compris le travail minimum du sol et le travail zéro, le travail de conservation du sol, le burinage, le défonçage, le hersage, le versoir ou le labourage à disques : la culture peut aider ou nuire.

Le binage, le creusement, le labourage, le hersage, le buttage, le burinage et le mûrissement sont tous des travaux du sol. Le travail du sol peut diminuer ou parfois augmenter la conservation du sol et de l’eau.

Les avantages du travail du sol pour la conservation des sols peuvent être les suivants :

  1. rendre les surfaces planes et compactes plus ouvertes à l’entrée de l’eau et plus rugueuses,
  2. le travail du sol en fonction de la pente ou de la direction du vent pour réduire les débits, par exemple avec des billons de contour qui sont attachés, afin que l’eau ne s’accumule pas et ne déclenche pas l’érosion éolienne.
  3. le burinage ou le défonçage profond pour que l’eau et les racines puissent pénétrer dans le sous-sol.
  4. réduire la nécessité de brûler les résidus de culture, en coupant sous les cultures de couverture lorsque cela est nécessaire pour les cultures principales.
  5. conserver l’eau en réduisant la croissance des plantes dans des zones comme les ceintures ou les périodes.

Les inconvénients sont les suivants

  1. la pulvérisation des agrégats du sol réduit la cohérence et l’infiltration de l’eau.
  2. la décomposition de la matière organique par oxydation en brisant les mottes de terre.
  3. le retournement des plantes et des résidus de culture, par exemple par le labourage.
  4. endommager, au moins temporairement, certains organismes du sol,
  5. le compactage des couches de sol argileux trop humides avec les pneus des tracteurs lourds utilisés pour le travail du sol.
  6. l’enlèvement des arbres et des arbustes pour accéder aux tracteurs ou au travail du bétail.
  7. les conducteurs peuvent préférer monter et descendre les pentes pour leur sécurité et leur confort, mais cela provoque l’érosion.
  8. les stratégies de non-travail ou de travail réduit du sol exigent de garder le sol couvert de plantes et de litière, mais comme mentionné dans les sections suivantes, plusieurs principes peuvent être utilisés.

Établissement et croissance des cultures, cultures de couverture et couverture végétale

L’établissement de plantes qui protègent le sol de façon permanente ou au moins au début de la saison de croissance est important pour la conservation du sol, notamment pour l’infiltration de l’eau. Cela peut aider à établir des populations élevées, des rangs dans le sens du vent ou de la pente, un buttage approprié dans ces directions, des espèces qui peuvent être établies tôt ou même au cours de la saison précédente, et des espèces et conditions donnant une croissance rapide et précoce et une couverture près du sol.

Les cultures de couverture peuvent être utilisées pour améliorer et protéger le sol, retenir les nutriments, ajouter de la matière organique, etc. Elles peuvent être sélectionnées de manière à mourir avant l’établissement de la culture principale, être sous-coupées et/ou, par exemple, être semées lors du désherbage.

Les pierres en surface protègent également contre l’érosion – mais peuvent être un indicateur d’érosion. Des lignes de pierres en travers des pentes peuvent également aider, si les flux d’eau sont ralentis plutôt que concentrés.

Culture intercalaire

La culture intercalaire peut augmenter la couverture végétale du sol par le chevauchement des cultures lorsqu’elles se trouvent sur le même terrain ou en lignes côte à côte. La culture intercalaire permet souvent une utilisation plus efficace des terres en raison des différences de calendrier de culture, de hauteur, de racines, de besoins en nutriments du sol, de parasites, de maladies, etc.

Agroforesterie

L’agroforesterie (arbres dans les fermes) peut particulièrement aider soit

  1. comme brise-vent ou brise-vent sur le contour des haies en travers de la pente, mais des haies trop denses qui s’arrêtent brusquement peuvent provoquer une augmentation de la vitesse du vent autour, en dessous ou à une certaine distance derrière elles, soit
  2. comme haies de contour avec une couverture permanente à la surface du sol et à proximité de celle-ci, les sommets pouvant être maintenus avec peu de feuilles pendant la période de croissance des cultures. Les arbres sans couverture sur ou près du sol peuvent augmenter l’érosion parce que les gouttes se rejoignent sur les feuilles et tombent plus rapidement.

Gestion intégrée des bassins versants

Les approches de gestion intégrée des bassins versants prennent en compte le bassin versant d’un cours d’eau et des paysages aux multiples usages, finalités et intérêts. Les pentes raides avec des sols peu profonds peuvent, par exemple, être mieux couvertes d’arbres ou de pâturages gérés. Les zones en aval peuvent payer pour des services écosystémiques tels que la conservation des sols et de l’eau. Les populations et organisations locales doivent être incluses dans la cartographie moderne et la planification des modèles.

Amélioration de l’agroforesterie et des méthodes à faible niveau d’intrants

L’amélioration des méthodes d’implantation à faible niveau d’intrants d’une plante peut aider à insérer les plantes de conservation des sols entre d’autres plantes et dans les priorités à court terme et les pénuries d’argent, de main-d’œuvre, de terre et de transport. Elles peuvent favoriser une germination rapide et une croissance précoce, du moins pour les légumineuses arborescentes sur des sites difficiles. Une gestion améliorée peut aider à obtenir une bonne couverture près du sol. Mandal (2010) fournit des détails et des références.

Conservation de l’eau

La conservation de l’eau dans les champs (« în-situ » fait partie de tous les points ci-dessus, même si la concurrence entre les plantes est également importante). La conservation de l’eau comprend également :

  • La collecte de l’eau liquide dans les structures.
  • Le recyclage des eaux usées.
  • La réduction au minimum des besoins en irrigation et autres utilisations de l’eau.

Les références

Baumhardt RL, and Blanco-Canqui H 2014 Soil: Conservation Practices. In: Neal Van Alfen, editor-in-chief. Encyclopedia of Agriculture and Food Systems 5, Elsevier, 153-165.

Hudson W N 1987 Soil and water conservation in semi-arid areas. Silsoe Associates Ampthill, Bedford United Kingdom. Soil Resources, Management and Conservation Service. FAO Land and Water Development Division. Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome, 1987 https://www.fao.org/3/t0321e/t0321e00.htm

FAO, seen 2022, Revised Universal Soil Loss Equation. https://www.fao.org/land-water/land/land-governance/land-resources-planning-toolbox/category/details/en/c/1236444

Land and Water Division 2000 Manual on Integrated Soil Management and Conservation Practices. FAO land and water bulletin Series number: 1024-6703. 214 pp. ISBN: 9251044171 https://www.fao.org/publications/card/en/c/31f117c4-13e2-5631-bf16-ebaaa10b714f

Luna et al. 2000. The role of olive trees in rainfall erosivity and runoff and sediment yield in the soil beneath. Hydrology and Earth Sciences 4, 141-153.  https://hess.copernicus.org/articles/4/141/2000/hess-4-141-2000.pdf

Muriuki JP, Macharia PN 2011 Green Water Credits Report K12: Inventory and Analysis of Existing Soil and Water Conservation Practices in Upper Tana, Kenya. https://www.isric.org/documents/document-type/green-water-credits-report-k12-inventory-and-analysis-existing-soil-and Open access.

Mandal T. 2010. Low-cost soil and water conservation with many early benefits. Presentation Researchers’ Day: Climate Change Impact, Adaptation and Mitigation GEUS, Inst. of Geography, University of Copenhagen. 7 October 2010. Arranged by the Climate Change Task Force. https://www.yumpu.com/en/document/view/35209735/present-danish-water-forum

Thomas DB et al. 1997. Soil and water conservation manual. Soil and Water Conservation Branch, Min. Agric. Livestock Dev. and Marketing, Nairobi Kenya.

Watene G and others 2021 Water Erosion Risk Assessment in the Kenya Great Rift Valley Region Sustainability 2021, 13(2), 844; https://doi.org/10.3390/su13020844

Yoshinori et al. 2018 Factors influencing the erosivity indices of raindrops in Japanese cypress plantations. Catena 171, 54-61, December 2018, DOI:10.1016/j.catena.2018.06.030  http://www.ffpri.affrc.go.jp/ffpri/en/research/results/2018/20180910-06.html

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