Structures de conservation du sol et de l’eau

Les structures de conservation du sol protègent le sol avant l’établissement des cultures saisonnières. Elles peuvent être construites directement au départ ou se développer à partir de lignes de contour protectrices.

Les structures de conservation des sols vont, au sens large, des bandes non cultivées aux brise-vent ou aux terrasses, en passant par des ouvrages d’ingénierie coûteux. 

Au sens large, les structures peuvent signifier tout ce qui est permanent ou les barrières à l’écoulement du vent ou de l’eau en terre, bois, pierre ou béton. 

Les structures de conservation du sol et de l’eau restent en place, ainsi, par exemple, des terrasses peuvent être formées même à partir de ceintures avec une couverture végétale permanente. Les terrasses sont plus stables si elles sont en pente vers l’intérieur ou si elles sont plates (figure 1). Elles peuvent être constituées d’une structure de sol typique, de pierre ou de béton ou de bandes permanentes avec des matériaux végétaux morts ou vivants (lignes de déchets ou bandes de contour non cultivées) formant lentement des terrasses (Figure 2). Ces terrasses peuvent être grandes ou petites et sont réalisées en creusant, en labourant ou en striant le sol en plaçant des pierres, des bâtons ou des plantes/semences dans le sol. Des lignes de conservation couvertes de plantes peuvent être établies en évitant de labourer les étroites bandes de contour – avec ou sans semis de plantes protectrices. Des terrasses peuvent se former lentement grâce aux sédiments déposés là où l’eau peut pénétrer même au début de la saison de croissance. Des structures comme les clôtures peuvent également aider à lutter contre l’érosion hydrique et éolienne. Cependant, les clôtures de bâtons contre l’érosion éolienne sont parfois coupées dans une zone où elles sont également nécessaires pour protéger le sol.

Les terrasses peuvent également être faites rapidement comme des terrasses de banc avec plus de travail investi dès le début et avec la terre végétale sur le dessus. Les structures peuvent également inclure des drains coupés et un contrôle des ravines si nécessaire et bien réalisés – il peut s’agir de petits ou de grands projets. 

Vous trouverez également d’autres chiffres connexes dans la section sur le couvert végétal.

Figure 1. Terrasses de bancs

Figure 1. Herbe de vétiver conservant le bord d’une terrasse à Vi Agroforestry, Kitale au Kenya (à gauche). Colline pierreuse revégétalisée spontanément en commençant par des graines de la légumineuse arborescente et plante pionnière fixatrice d’azote Calliandra calothyrsus (petites folioles) suivies par exemple de Senna spectabilis (plus grandes folioles). Photos prises par Torsten Mandal au Kenya en 2019 et 2017.

Figure 2. Construction de terrasses en banquette et terrasse en amont formée par l’érosion de la couche arable à la partie inférieure

Figure 2. Les quatre dessins du haut : Construction d’un banc de terrasses avec la couche arable restant au-dessus. Les deux inférieures : Jetant en amont (fanya juu) terrasse formée par l’érosion de la couche arable à la partie inférieure. Ils peuvent ensuite être refaits en bancs de terrasses en creusant. De Muriuki & Macharia (2011) citant Thomas et al. 1997 basé sur les compilations de C G Wenner pour le Kenya.

Conservation de l’eau et collecte de l’eau, par exemple avec du ferrociment

Les structures de conservation de l’eau, comme les grands récipients pour l’eau des toits et des cours, ou les barrages et les étangs, peuvent conserver le sol et l’eau sous forme liquide. Ce sujet n’est pas abordé dans ce chapitre et est décrit pour l’Afrique dans plusieurs livres et vidéos par le très expérimenté Erik Nissen Petersen, qui recommande par exemple de faire appel à des spécialistes expérimentés pour briser les barrages, car cela peut être risqué. Cependant, ces petits barrages seront souvent remplis de limon, où une source protégée ou une pompe peuvent être utilisées pour remonter l’eau. L’une des recommandations intéressantes est d’utiliser des réservoirs en ferrociment légers et peu coûteux, composés de bon sable (<2 mm, de ciment et de fer), lorsque du bon sable de construction est disponible. De nombreux fils de fer de ligature et barbelés sont utilisés, ainsi que du grillage. Il est entièrement recouvert des deux côtés d’un mortier de ciment solide. L’imperméabilisation se fait avec un ciment concentré adapté. Les anciens paniers de bâtons et de roseaux recouverts de ferrociment ne duraient pas longtemps.

La conservation de l’eau directement dans les champs (appelée « in situ ») aide l’eau à pénétrer dans le sol à l’intérieur du champ et de nombreuses formes de conservation du sol. Voir également la section consacrée à la conservation de l’eau, y compris les méthodes d’irrigation.

Il peut être plus sûr de ralentir les flux que d’essayer de les bloquer, par exemple pour le contrôle des ravines.

Les structures massives peuvent concentrer et accélérer les flux de vent ou d’eau qui passent au-dessus ou autour d’elles par des interstices ou des points faibles. Cela peut accroître l’érosion par le vent ou l’eau et constitue souvent un problème négligé. Cela peut se produire avec des structures construites et même avec certaines plantes comme le bambou, le sisal, ou même des lignes compactes de lignes d’herbe de vétiver, contrairement à la plupart des herbes plus petites et dispersées. Pour l’herbe à vétiver, voir la figure 3 à gauche. Le débordement doit se faire sur des surfaces sécurisées et le travail de sape doit être évité. Il est généralement plus sûr de ralentir et de filtrer l’écoulement. Des terrasses ou des marches peuvent se former. L’établissement de plantes dans des ravines ou d’autres zones fortement érodées peut nécessiter une source de nutriments à libération lente, des bactéries fixatrices d’azote et des champignons racinaires bénéfiques (par exemple, de la racine des herbes aux arbres sans aiguilles). Une approche peu coûteuse de la gestion des ravines qui vaut la peine d’être essayée consiste à diriger l’eau vers un itinéraire plus sûr et sécurisé. Il s’agit d’une ligne directrice standard. On peut également essayer de déverser les résidus de culture, les branches d’arbres, les graines de légumineuses grattées, la terre et les racines de l’endroit où elles ont fixé l’azote dans le haut de la ravine, afin qu’elles se déposent et stabilisent la ravine dans les zones où l’écoulement est lent. Une photo de Mandal (2010) montre comment les graines de légumineuses arborescentes ont permis le verdissement d’une colline pierreuse (ci-dessous). Figure 3 droite.

Brise-vent : Importants dans certaines régions, mais les types trop compacts sont risqués.

brise-vent et brise-abris dans les zones tempérées devraient avoir environ la moitié d’ouverture permettant de regarder à travers, 30-70% d’ouverture visuelle permettant de regarder à travers à la saison où l’effet est le plus important – généralement les périodes de semis. Les brise-vent composés d’arbres à feuilles caduques (qui n’ont pas de feuilles en hiver) permettront une distribution plus uniforme de la neige que les conifères à feuilles persistantes.

Figure 3.  Herbe de vétiver conservant le bord d’une terrasse à Vi Agroforestry, Kitale au Kenya (à gauche). Colline pierreuse revégétalisée spontanément en commençant par des graines de la légumineuse arborescente et plante pionnière fixatrice d’azote Calliandra calothyrsus (petites folioles) suivies par exemple de Senna spectabilis (plus grandes folioles). Photos prises par Torsten Mandal au Kenya en 2019 et 2017.

La concentration et l’accélération des vents dans les ouvertures doivent être évitées.  Les brise-vent ne doivent pas avoir de fin brutale sur les côtés ou au passage des routes. De même, les lignes d’arbres exposées au vent ont besoin de branches basses avec des arbustes ou des arbres courts près du sol. Avec des haies denses et peu ou pas de mouvements d’air, le sol peut devenir trop chaud pour que les graines puissent germer dans les basses terres tropicales, comme l’a mentionné un garçon de ferme aux pieds nus au Soudan à une équipe d’experts. Les surfaces de sol plus chaudes que le corps humain sont courantes en plein soleil sous les tropiques. Elles peuvent empêcher les graines de germer ou d’émerger pendant les périodes ensoleillées (observations personnelles, Kenya 1994-96). Par conséquent, des arbres épars et précieux sont traditionnellement utilisés au Sahel dans un système agroforestier de type parc. Lorsque la chaleur n’est pas le problème, on peut également réduire progressivement la hauteur du brise-vent afin que le vent ne soit pas rapidement tiré vers le bas après l’avoir frappé.

Trouver la bonne pente ou la courbe de niveau

Les pentes dans les champs sont souvent irrégulières, et il peut être difficile de construire des structures sans pente ou avec une légère pente constante de 3 %, par exemple, pour évacuer l’eau lentement. L’absence de pente peut être utilisée dans certains fossés d’infiltration, mais voir ci-dessous ce qu’il en est des glissements de terrain. Un fossé pour diriger l’eau vers l’extérieur peut avoir une pente de 1-5% peut fonctionner, par exemple, le long des routes (DiBiaso 2000). On peut utiliser une ficelle droite avec un niveau à bulle au milieu ou un cadre en A constitué de trois bâtons articulés avec une ficelle partant du haut de la structure en A vers une charge. En fonction de la pente entre le moins du cadre en A, la ficelle peut être marquée au niveau du bâton horizontal pour indiquer 0 et, par exemple, une pente de 3%. La pente n’est pas critique pour l’infiltration de l’eau dans une végétation permanente ou une couverture de pierres sans bords relevés.

Si l’eau est conduite depuis le champ et vers le bas de la pente, elle peut être conduite vers le bas au niveau de larges voies d’eau pâturées. Cependant, ceux-ci deviennent souvent des pistes de bétail surpâturées et érodées et des ravines sur des terres partagées avec des pâturages communs au sommet de la colline. L’eau ne doit pas être collectée à la partie inférieure des drains ou des sillons et provoquer des écoulements rapides concentrés. Les structures segmentées ou liées peuvent aider et devraient souvent être utilisées pour empêcher les écoulements latéraux. De même, faire en sorte que la plus grande partie de l’eau s’infiltre entre les structures peut aider à promouvoir l’infiltration de l’eau par un sol stable, ouvert et biologiquement actif. Dans certains cas, il est inutile de mesurer la pente car l’eau peut bien s’infiltrer.

Glissements de terrain, drains de coupure et fossés d’infiltration.

Il est généralement recommandé d’installer un drain de coupure au-dessus des champs conservés afin d’éviter les écoulements incontrôlés provenant des zones plus élevées. Si cette eau est recueillie dans un bassin construit en toute sécurité en haut de la pente, il est plus facile de la faire descendre par gravité pour l’irrigation en cas de besoin. L’eau peut être conservée si l’on utilise des fossés d’infiltration, mais les glissements de terrain peuvent constituer un risque dans certaines régions où une grande quantité d’eau entrante peut rendre la couche arable instable et la détacher du sous-sol. Un sous-sol composé d’argile compacte peut retenir l’eau, de sorte que la couche de sol supérieure devient un liquide épais et instable. Ce phénomène peut également se produire dans les zones à faible pente. Dans ce cas, les arbres lourds donnent un poids supplémentaire, tandis que les haies basses d’arbustes peuvent ne pas être d’un grand secours. Un sol avec un mélange de grosses et petites particules et d’agrégats stables a tendance à être plus durable. Les fossés d’infiltration peuvent être plus sûrs s’ils ne coupent pas le sol en une ligne presque continue. Par conséquent, les fossés d’infiltration où des glissements de terrain pourraient se produire. peuvent être remplacés par des trous ou des structures en demi-lune. Elles peuvent aussi être en surface. Au lieu de cela, on peut utiliser de manière plus sûre des trous de collecte d’eau dispersés, des fossés courts ou des structures en demi-lune. Les arbustes courts et les arbres légers taillés et dispersés sont préférables aux lignes de contour exposées au vent de grands arbres lourds aux racines peu profondes le long des fossés de contour. L’importation de méthodes d’agriculture de conservation ou zaï-pit, largement promues, des zones sablonneuses et semi-arides du Sahel vers des zones plus humides, avec, par exemple, plus de 1 000 mm de pluie par an, peut causer des problèmes d’engorgement et réduire les rendements. De plus, si les pires problèmes de fertilité du sol ne sont pas résolus au moment de l’ensemencement, les agriculteurs risquent de ne pas travailler beaucoup pour résoudre les problèmes d’eau et vice versa. L’utilisation d’un compost ou d’un fumier trop frais peut nuire aux racines et aux graines, en particulier s’il est associé à l’engorgement du sol et à une mauvaise aération due à des gaz toxiques et des acides organiques malodorants. Des adaptations peuvent être faites, comme le fait de semer les graines principalement sur les côtés des fosses.

Formation de terrasses : Différentes stratégies, risques et avantages.

Les bulldozers et les tracteurs peuvent former des terrasses, ce qui peut compacter le sous-sol et provoquer davantage d’érosion. Il est également essentiel de garder la terre végétale au-dessus du sous-sol afin que les semis puissent se développer rapidement et que l’eau et les nutriments puissent être utilisés par les racines même après des pluies peu abondantes.

Les terrasses peuvent également être formées progressivement ou passivement par l’eau qui pénètre dans les lignes de contour continuellement protégées par une végétation basse, de la litière ou des pierres. L’ensemencement ou la plantation de graminées, d’herbes, d’arbustes et d’arbres le long de ces lignes peut être utile. Les haies d’arbustes ou d’arbres bas peuvent contribuer à stabiliser les racines et la matière organique et à réduire l’érosivité de la pluie, contrairement aux arbres sans feuilles basses (Luna et al., 2000 ; Shinohara et al., 2018). Elles peuvent bénéficier des nutriments également présents dans la couche arable recouverte par le sous-sol, à moins que les pluies peu profondes n’humidifient que la surface du sol. Les graines de légumineuses sauvages ont généralement besoin d’un prétraitement pour germer à temps et survivre, et elles peuvent avoir besoin d’aide pour émerger dans un sol chaud ou pour concurrencer d’autres plantes lorsqu’elles sont jeunes, par exemple en ayant accès à des bactéries fixatrices d’azote compatibles et au phosphate. Ces méthodes ont permis aux agriculteurs d’établir de petits arbres à intervalles courts, comme 10 cm, qui retiennent la litière végétale. Ces litières riches en protéines formaient une surface de sol biologiquement active, poreuse et stable, idéale pour l’infiltration de l’eau. À cela s’ajoutaient des feuilles et des brindilles ramassées près de la surface toute l’année, une bonne alimentation à l’ombre pour l’activité biologique, et peu ou pas de besoin de désherbage sous les haies établies. Voir Mandal (2010) pour des méthodes améliorées à faible intrant pour établir des légumineuses arborescentes comme haies de contour, rendant le semis direct beaucoup plus fiable.

Leçons apprises au Kenya : Du bulldozer et des ordres aux méthodes plus appropriées et participatives.

Au Kenya, par exemple dans les districts de Machakos et de Kitui, on a d’abord fait la promotion des terrasses fabriquées au bulldozer et d’une approche coloniale basée sur des ordres venus d’en haut. Elle a été partiellement remplacée avec succès par l’information de tous les niveaux sur d’autres méthodes. Celles-ci comprenaient la promotion de terrasses formées progressivement ou passivement par l’érosion. Cela peut être fait d’abord en jetant la terre vers le haut de la pente en grandes crêtes de contour à partir de tranchées pour le débordement et en établissant une couverture protectrice d’herbe et de petits arbres fruitiers ou d’arbustes/arbres fixant l’azote pour le fourrage, le fumier, le combustible, etc. On appelle cela des terrasses fanya-juu (qui remontent) en swahili. Voir la partie inférieure de la figure 2, ci-dessus dans le texte. Les avantages à court terme de la conservation de l’eau sont importants pour motiver les agriculteurs. Il en va de même pour la réduction des investissements initiaux et l’augmentation des avantages polyvalents des bandes avec végétation permanente.

Les méthodes et les expériences de l’ouest et de l’est du Kenya ont été décrites et illustrées par Watene et d’autres (2021) et Muriuki (2011), respectivement.

• Les défis de l’excès d’eau, de l’adaptation locale, des plantes protectrices et de la pente.

L’entretien et l’évacuation de l’excès d’eau en toute sécurité sont des défis, mais un certain contrôle de l’érosion est en place sur la plupart des sites au Kenya. Cette évolution a été en partie motivée par la demande de fruits et de produits laitiers. L’aide au développement a également joué un rôle essentiel dans l’introduction de méthodes appropriées et la participation locale à tous les niveaux. Les directives concernant les sols argileux des collines ont été utilisées dans tout le Kenya, mais elles ont ensuite été révisées dans les zones sablonneuses et côtières où les structures promues étaient beaucoup plus grandes que nécessaire. Les angles de pente doivent également être adaptés aux types de sol, car les sols les moins stables sont les sols sableux et les sols à texture uniforme avec peu de racines. Le maintien de la fertilité du sol et de la couverture végétale est difficile dans les zones érodées, bien que certains éléments nutritifs soient déposés avec l’érosion. Les légumineuses qui recouvrent le sol, par exemple avec de l’herbe, peuvent ne vivre que quelques années pour les mêmes espèces d’herbes, mais une rotation peut être utilisée. Le recyclage des nutriments des étables (et des toilettes) vers les terrasses est un défi, en particulier si la fixation de l’azote est inefficace : si l’eau de pluie est mélangée aux excréments et à l’urine du bétail, une grande partie du fourrage en est retirée, ou l’érosion n’est pas complètement arrêtée. Le recyclage des déchets humains est également un défi, mais la plupart des nutriments se trouvent au moins dans l’urine, et les haies et cendres polyvalentes pourraient également être utilisées pour le recyclage.

Les terrasses en pente vers l’extérieur peuvent être stabilisées en les faisant s’incliner vers l’intérieur, mais la terre végétale doit rester sur le dessus, et l’eau de ruissellement doit toujours être gérée si elle ne peut pas toujours s’infiltrer en toute sécurité.

• Bancs-terrasses : Investir davantage pour obtenir de la terre végétale sur le dessus et une pente vers l’intérieur.

Les terrasses en banc nécessitent plus de travaux initiaux mais peuvent retenir la terre végétale et faire en sorte que la pente ait une direction vers l’intérieur. Les terrasses formées par l’érosion peuvent également être modifiées par la suite. Pour créer des terrasses :

1. Les courbes de niveau sont tracées,
2. La terre végétale est placée au milieu,
3. Le sous-sol de la partie supérieure est déplacé vers la partie inférieure,
4. La terre végétale est placée sur le dessus,

5ème étape : mise en place d’une végétation de protection. Voir la section détaillée sur les structures de conservation du sol. Voir les figures 1 et la partie supérieure de la figure 2 ci-dessus.

• Adaptation des dimensions aux conditions locales.

Chaque pays, par exemple en Afrique de l’Est, tend à avoir des directives différentes qui dépendent plus des frontières politiques que du paysage et des agriculteurs. Plusieurs facteurs sont essentiels pour les besoins de conservation des sols (intensité des précipitations, longueur et pente de la pente, sols, facteurs de culture et méthodes de conservation). Les petites structures peuvent convenir si les distances sont plus petites et peuvent être combinées avec les besoins de mécanisation. De grandes distances verticales, par exemple 1,7 mètres (une hauteur d’œil commune), peuvent exposer une grande partie du sous-sol sur la partie supérieure si de bonnes stratégies de conservation ne sont pas utilisées au sein de la terrasse. Une telle directive a été introduite en Ouganda à l’époque coloniale, car les agriculteurs invités les plus petits pouvaient être convaincus. D’autres recommandent des intervalles plus courts (voir, par exemple, Muriuki & Macharia (2011, chapitre 4, pour les pentes douces). L’expérience locale et la disponibilité du temps, de la terre et du matériel peuvent être un guide plus pertinent. Les adaptations aux sols côtiers sablonneux ont été introduites tardivement au Kenya. En Asie, les terrasses traditionnelles des rizières n’atteignent souvent que la hauteur du genou, mais sont très pentues. Le plus important est que les structures soient maintenues et ne concentrent pas les percées d’eau. Dans certaines zones érodées, les pierres doivent être retirées des champs et placées le long des courbes de niveau à une distance aussi courte que possible pour le travail de terrain. Des sols particulièrement peu profonds seront perdus dans la partie supérieure des terrasses si la distance est grande. Il est important de commencer par la partie supérieure de la pente et de la combiner avec d’autres mesures. Les incidences de pluies très intenses sont les plus importantes pour l’érosion, donc si des structures sont utilisées, elles doivent aider et non nuire dans ces événements extrêmes. La conservation résiliente du sol est particulièrement importante pendant les saisons où la couverture végétale est faible près de la surface, ce qui rend les structures importantes et difficiles.

Des bandes très étroites de végétation permanente peuvent aider à former des structures de terrasse si leur intervalle est suffisamment court et si elles ralentissent plutôt que de bloquer le flux d’eau. Cependant, même pour les espèces rustiques comme le vétiver, leur apport en nutriments, leur utilisation polyvalente et leur coût d’établissement sont essentiels. Le cycle des nutriments et la fixation de l’azote doivent être inclus – en particulier si les nutriments sont prélevés pour le fourrage.

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