Soil crusting and infiltration on steep slopes in northern Thailand
SPECIFIQUE DU N ORD M EXIQUE ET LEURS INFLUENCES SUR L ’ HYDRODYNAMIQUE DE CET
ECOSYSTEME.UNE APPROCHE EXPERIMENTALE.
Contexte. En milieux semi-arides du nord Mexique, de l’est australien et du Sahel, les
formations végétales évoluent en fonction d’une dynamique particulière des eaux de ruissellement à la surface du sol (Montana, 1990; Greene, 1992; Greene et al., 1994; Silvertown and Wilson, 1994; Muldavin et al., 2001; Dunkerley, 2002a; Dunkerley, 2002b). Le « Mogote » que nous avons étudié est une succession de bandes de végétation alternées de surfaces nues qui sont perpendiculaires au sens de la plus grande pente. L’expérimentation s’est déroulée au sein d’une formation végétale dénommée Mogote (Figure 20 et 21) qui couvre la majorité de désert de Chihuahua au Mexique et aux USA (Schlesinger et al., 1996; Reynolds et al., 1999; Ludwig et al., 2005) et 32 % de la réserve de la biosphère.
Figure 20. Simulation de pluie sur végétation
de type « Mogote ». Figure 21. Prise de vue à basse altitude d’un
pâturage spécifique dénommé « Mogote ».
Question scientifique. Quels sont les états de surface qui caractérise le Mogote?
Comment se développe ce milieu ou certains végétaux ont besoin physiologiquement de quantité d’eau supérieure aux précipitations annuelles ? Quelles sont les surfaces contributives ? Sont-elles variables ?
Matériels et méthodes. Les études ont été menées au Nord du Mexique, dans la
réserve de la biosphère de Mapimi (26°29' à 26°52'N; 103°31' à 103°58'W). La moyenne des pluies annuelles y est de 264 mm avec une saison des pluies très marquée et des épisodes pluvieux intenses et courts. Le « Mogote » est une succession de bandes de végétation alternées de surfaces nues qui sont perpendiculaires au sens de la plus grande pente. Il est composé de quatre zones distinctes tant par leur couvert végétal que par leurs surfaces de sol. On y trouve un impluvium inter bande de végétation puis un front pionnier, la zone centrale très végétalisée et enfin une zone de sénescence. Afin de caractériser ces quatre zones tant au
20 m
été effectuée en adoptant la méthodologie développée par Casenave and Valentin (1992). Le micro relief a été mesuré à l’aide d’un point quadrat (360 mesures au mètre carré). La caractérisation hydrodynamique du milieu a été réalisée à l’aide d’un simulateur de pluie type
Asseline and Valentin (1978) à l’échelle d’1 m2. Cinq pluies d’intensité constante (12, 25, 50,
75 et 100 mm h-1) ont été apportées durant 40 minutes avec dix jours de ressuyage entre deux
intensités. Le ruissellement a été mesuré durant une minute toutes les deux minutes. Cette expérimentation a été menée en début de saison sèche.
Résultats. Ils sont cartographiques fournissant des descriptions fines du milieu : i) La
partie amont sans végétation est formée de croûte structurale à trois micro-horizons avec des sables en surface et quelques éléments grossiers et ponctuellement de croûtes d’érosion indurée ; ii) La zone pionnière à végétation basse avec une croûte de décantation majoritaire ; iii) La zone centrale ou se développe la végétation tant basse qu’arbustive d’où la présence de litière discontinue où les croûtes structurales sont fines et à un horizon ; iv) La zone sénescente (aval) ou la végétation est fortement dégradée avec des croûtes structurales et d’érosion sur un micro relief plus accentué, cf. Figure 1 de l’article.
Du point de vue hydrologique, nous avons quantifié la pluie d’imbibition aussi bien en conditions initiales hydriques « sèches » qu’humide. Elle est peu corrélée avec l’intensité de la pluie mais elle est bien corrélée avec la présence de végétation et litière (parcelle 3 et 4) et la discontinuité forte des croûtes (parcelle 1 et 2). Le coefficient d’infiltration Ki (exprimé en % de la pluie totale) est faible logiquement pour les zones les plus encroûtées et il augmente quand l’état hydrique initial est sec cf. Tableau 3 de l’article. Le coefficient de ruissellement
Rx (mm h-1) est positivement corrélé avec l’intensité de pluie et le faible couvert végétal de la
partie amont du Mogote.
Discussion. Les variations de Ki sont en relation directe avec les caractéristiques de la
surface du sol. L’infiltration est toujours plus forte en présence de végétation, de litière, de racines et d’activité biologique qu’en présence de sols nus.
Le rôle de la pluie est prépondérant sur la dégradation des micro-agrégats du sol et la redistribution des particules fines responsable de l’encroûtement du sol. Les types de croûtes peuvent être différents mais leurs caractéristiques hydrodynamiques peuvent être similaires.
La dynamique de l’écosystème Mogote est liée à l’alternance de surface nue très encroûtées avec un faible taux d’infiltration et donc favorable au ruissellement, et de surface avec un couvert végétal dense et des sols caractérisés par un taux d’infiltration élevé. La végétation sur ces surfaces atténue l’énergie cinétique des gouttes d’eau et limite l’effet splash. Les réorganisations superficielles de types croûtes sont quasi inexistantes. En outre, la végétation permet le développement d’une litière favorable à une activité biologique importante et une
végétation peut générer jusqu’à 95 % de ruissellement qui s’infiltrera dans la prochaine bande de végétation.
Conclusion. Ce biotope spécifique alternant des zones nues et des zones de végétation
peut donc capter le fort ruissellement des rares et irrégulières précipitations. Les conditions climatiques générales du Nord Mexique avec de fortes intensités de pluie et des tailles de gouttes importantes (énergie cinétique forte) favorisent le développement de surfaces de sols dénudées. Celles-ci permettent d’alimenter la strate végétative qui se développe perpendiculairement à la pente.
Cependant cet écosystème est en équilibre fragile. Il peut être rompu par un déficit hydrique ou par des activités pastorales mal contrôlées (l’élevage étant la principale ressource du milieu) créant des griffes d’érosion puis des ravines. Il faut donc protéger cet écosystème en réduisant l’impact érosif des activités humaines. La charge animale doit être gérée en fonction des évolutions du couvert végétal et le traçage des pistes doit être parallèle à cette alternance de bandes de végétation et de bandes de sol nues.