Évaluation des risques d'érosion pluviale associés aux unités géo-agroécologiques d'un paysage cas d'un bassin versant dans les hautes terres du Nord Viêt-nam

Faculté des lettres et sciences humaines Université de Sherbrooke

Evaluation des risques d'érosion pluviale associés

aux unités géo-agroécologiques d'un paysage :

cas d'un bassin versant dans les hautes terres du Nord Viêt-nam

ri' «vv m. H iS-i Par Karine Vézina

Mémoire de maîtrise en environnement

Sherbrooke, juin 2004

© Karine Vézina, 2004.

I-Résumé

Les changements environnementaux rapides et sans précédents des vingt

dernières années ont augmenté l'exposition des hautes terres du Viêt-nam aux

processus de ruissellement, et conséquemment, à la dégradation des sols par

l'érosion pluviale. Actuellement, les chercheurs vietnamiens travaillent sur

l'intégration des facteurs du paysage dans des modèles d'érosion pour la

détermination des zones les plus à risque et la construction de scénarios

d'utilisation du sol en montagne. La plupart des modélisations sont effectuées

par l'utilisation d'un système d'information géographique (SIG) et de l'équation

universelle de pertes de sols (USLE). Les échelles spatiales utilisées sont,

principalement, 1: 500 000 et 1 ; 1 000 000.

Or, l'application de y USLE

dans un environnement totalement différent de celui

pour lequel elle a été conçue, génère d'importantes erreurs lors de la

pondération des paramètres. Ajoutées à cela, les études à petites échelles

spatiales ne permettent pas la représentation de la diversité de l'utilisation du sol,

en particulier à l'échelle du parcellaire agricole, et de son impact sur l'érosion des

sols. De plus, I USLE

fonctionnant à l'échelle annuelle, les résultats ne tiennent

pas compte de la variabilité au cours d'une année des facteurs saisonniers

affectant le paysage, et, par le fait même,

du risque d'érosion pluviale.

C'est dans cet ordre d'idées que la présente recherche porte sur l'étude

détaillée, à l'aide de Y USLE, de la dynamique du risque d'érosion pluviale à

l'échelle des unités géo-agroécologiques homogènes d'un paysage agricole

montagnard. L'utilisation d'équations de remplacement et la réévaluation de

certains facteurs ont permis d'adapter l'USLE au milieu tropical. Le principal

produit de sortie de la modélisation est une grille de priorités d'intervention pour

les différentes unités homogènes du paysage.

Selon les résultats, la double culture annuelle pour le riz irrigué et le maïs en

rotation avec le riz irrigué précoce implique non seulement deux périodes de

mais aussi des activités de travail au sol plus nombreuses. Malgré le faible travail du sol pour les cultures sur brûlis (soja, manioc et maïs), la quasi absence de mesures de protection du sol augmente nettement leur risque d'érosion, ce qui leur confère des risques d'érosion plus élevés que les systèmes culturaux

irrigués. Les niveaux d'érosion potentielle les plus élevés du bassin se situent

sur les hautes collines et les montagnes caractérisées par des facteurs

topographiques (facteur LS) de valeurs moyennes à élevées et des sols, dans

certains cas, à érodibilité élevée (Phaozems). Bien que les plaines alluviales et

les hautes terrasses soient occupées par des sols à érodibilité élevée (Regosols

et Fluvisols), leurs faibles facteurs topographiques contribuent à diminuer l'érosion potentielle des surfaces. Ainsi, les systèmes culturaux sur brûlis, principalement le soja et le manioc, cultivés sur les hautes collines et les

montagnes occupées par les Phaozems,

forment les unités géo-agroécologiques

111

Table des matières

Résumé i

Table des matières iii

Liste des figures v

Liste des tableaux vi

Liste des annexes vii

Remerciements viii 1. Introduction 1 2. Problématique 2 3. Objectifs 4 4. Hypothèses 4 5. Limitations de l'étude 5 6. Site à l'étude 6 7. Approche méthodologique 10

7.1. Caractérisation et adaptation des facteurs de l'équation : méthodes et

traitements 12

7.1.1. Facteur d'érosivité des pluies (R) 12

7.1.2. Facteur de culture et de gestion du sol

(C)

13

7.1.3. Facteur de protection du sol (P) 15

7.1.4. Facteur d'érodibilité des sols (K) 16

7.1.5. Facteur topographique (LS) 18

7.2. Définition des unités géo-agroécologiques du paysage 20

7.3. Évaluation du risque d'érosion des unités géo-agroécologiques du

8. Présentation et analyse des résultats 20

8.1. Érosivité des pluies (R)

20

8.2. Culture et gestion du sol (G) 25

8.2.1. Calendriers agricoles des systèmes culturaux 25

8.2.2. Distribution annuelle de la couverture au sol (%) et des pluies (% R) 30

8.2.3. Facteur de travail du sol 34

8.2.4. Facteur C ajusté et facteur C final 36

8.3. Protection du sol (P) 41

8.4. Érodibilité des sols (K)

42

8.5. Topograpfiie (LS) 46

8.6. Risque d'érosion pluviale des unités géo-agroécologiques du paysage

49

9. Interprétation et discussion des résultats 51

9.1. Infirmation ou vérification des hiypothèses de recherche 51

9.2. Apports face aux études antérieures et implications possibles de l'étude!..52

10. Conclusion et recommandations 53

V

Liste des figures

1. Province de Bac Can au Nord Viêt-nam 7

2. District de Sa Sê et lac Sa Sê 7

3. Localisation des différents systèmes agraires selon la toposéquence du

bassin à l'étude 8

4. Site à l'étude 10

5. Organigramme méthodologique

11

6. Températures et précipitations mensuelles moyennes, données sur 55

années de mesures, province de Bac Can 21

7. Intensité moyenne de la pluie par jour de pluie pour chaque mois de

l'année (mm-jour^)

24

8. Périodes les plus à risque lors du cycle annuel du riz irrigué (2 cycles) 37

9. Périodes les plus à risque lors du cycle annuel du riz irrigué précoce

(1 cycle) en rotation avec le maïs sur printemps 38

1 G. Périodes les plus à risque lors du cycle annuel du riz irrigué précoce

(1 cycle) 38

11.

Périodes les plus à risque lors du cycle annuel du soja sur brûlis

(1 cycle) 39

12. Périodes les plus à risque lors du cycle annuel du manioc sur brûlis

40

13. Périodes les plus à risque lors du cycle annuel du maïs sur brûlis 40

14. Modèle numérique de terrain du bassin à l'étude 46

15. Carte des pentes 47

16. Concentration de l'écoulement des eaux de ruissellement du bassin

à l'étude 47

Liste des tableaux

1. Précipitations moyennes mensuelles et annuelles, données sur 55

années

de mesures, province de Bac Can 21

2. Équations de remplacement pour le calcul de l'indice annuel moyen

d'érosivité des pluies (R) 22

3. Valeur du paramètre empirique « a » 23

4. Évaluation du facteur R selon les précipitations annuelles totales (P)

23

5. Précipitations mensuelles totales (p) et nombre de jours de pluie par

mois (N) 24

6. Couvertures maximales des cultures du bassin à l'étude 32

7. Facteur d'ajustement (% R) mensuel selon la distribution annuelle

des pluies 34

8. Facteur de travail du sol des systèmes culturaux 35

9. Facteur G annuel final des systèmes culturaux 36

10. Pratiques de protection du sol (P) 41

11. Facteur K selon les équations de Mulengara et Payton (1999) 43

12. Unités homogènes du paysage 49

13. Risque d'érosion pluviale des systèmes culturaux

50

vu

Liste des annexes

1. Calendrier agricole des

systèmes culturaux du bassin pour l'année 2001

59

2. Calcul du facteur C

mensuel et annuel pour le riz irrigué (2

cycles)

60

3. Calcul du facteur C

mensuel et annuel pour le riz irrigué précoce (1 cycle)...61

4. Calcul du facteur C

mensuel et annuel pour le riz irrigué précoce en rotation

avec le maïs de printemps 62

5. Calcul du facteur C

mensuel et annuel pour le maïs sur brûlis

63

6. Calcul du facteur C

mensuel et annuel pour le manioc sur brûlis

64

7. Calcul du facteur C

mensuel et annuel pour le soja sur brûlis

65

8. Profils types des sols du bassin l'étude 66

9. Calcul du facteur K

selon les équations de Mulengara et Payton

(1999)

67

10. Photographie verticale des

semis de riz irrigué (2

cycles par an), environ

deux semaines après le repiquage 68

11. Maïs sur brûlis d'environ 2 à 4 semaines 69

12. Vitesse de croissance du maïs en rotation avec le riz irrigué précoce

comparativement au maïs sur brûlis 70

13. Stade de croissance du manioc sur brûlis 2

semaines à 1 mois après sa

semence comparativement au maïs sur brûlis 71

14. Parcelle de riz irrigué précoce

(1 cycle) en repos

72

15. Parcelle de manioc sur brûlis nouvellement récoltée (environ 2

semaines

à 1 mois) 73

Remerciements

Ce mémoire a été réalisé dans le cadre du projet GEOMENSA (Géomatique de l'environnement et de la santé au Viêt-Nam) financé par l'Association des universités et collèges du Canada (AUCC). La campagne de terrain a été financée par l'Agence Canadienne de Développement International (ACDI) et ses bourses novatrices pour la recherche, tandis que la période de scolarisation l'a été par les Fonds québécois de recherche sur la nature et les technologies (FQRNT).

Un gros merci à Laurie, fidèle partenaire de terrain et de moments inoubliables. Mille mercis à toi Duong « Zoumette » qui a su transformer ces sons étrangers en histoires fascinantes. Merci aussi à Martin, Patrick, M.My, Tuan et Hoa qui ont été d'une aide précieuse lors des campagnes de terrain.

Je voudrais remercier les membres du projet PARC {Creating Protected Areas

for Resource Conservation using Landscape Ecology) et du projet SAM (Système Agraire Montagnard) qui ont eu la gentillesse de collaborer au projet

de recherche en nous fournissant quelques bases de données.

Et finalement, merci énormément Ferdinand pour ta grande générosité et ton

humanisme.

1. Introduction

Le Viêt-nam, situé en Asie du sud-est, est un point de convergence de diverses ethnies, un carrefour de nombreuses civilisations. Au total, 54 ethnies provenant de différentes familles ethnolinguistiques ont été identifiées (Dang, N.V, 2000). L'importance des populations et les aires de répartition varient entre les divers groupes ethniques. Globalement, les Kinh ou Viêt, qui représentent 87 % de la population nationale, habitent le littoral et les deltas du Mékong et du Fleuve Rouge. Les autres ethnies se partagent les hautes terres de l'arrière pays. Outre les différences culturelles, les écarts socio-économiques entre ces populations sont prépondérants. Le littoral, plus peuplé, plus accessible et plus riche, détient une force de production ayant atteint un degré de développement beaucoup plus élevé que les régions montagneuses.

Dans le but de s'adapter au milieu montagnard, les peuples des hautes terres ont développé des techniques de subsistance basées à la fois sur l'agriculture nomade et sédentaire ainsi que sur la cueillette. Pendant longtemps, ces systèmes d'exploitation du milieu ont permis de répondre, de façon assez satisfaisante, à la demande alimentaire locale. La faible densité de la population, l'abondance des ressources naturelles et l'absence d'interaction avec des structures économique et politique plus vastes permettaient à la population locale d'extraire les ressources à un taux correspondant à leur besoin et ainsi, de favoriser une exploitation «équilibrée» du

milieu.

Depuis le milieu des années 80, le contexte des systèmes traditionnels d'utilisation du sol en montagne a été modifié. L'accroissement de la pression démographique, l'émergence des forces du marché depuis l'arrivée du renouveau économique « Doi

Moi^ » et par le fait même, l'application de nouvelles politiques gouvernementales de

développement agricole ont influencé en totalité le système d'accès et d'utilisation des ressources en montagne (Zingerli et al., 2002).

Conséquemment, les hautes terres du Nord et du Centre du pays sont en pleine mutation : diminution du couvert forestier pour l'établissement de nouvelles zones

' Nouvelle réforme socio-économique radicale dite du « renouveau » qui a été adoptée en 1986 afin d'assurer la transition rapide du pays de l'économie planifiée à l'économie de marché.

agraires, sédentarisation des paysans, application de techniques agricoles intensives et

extensives sur des versants de plus en plus abrupts, etc.

Dans ces régions déjà sujettes aux risques naturels d'érosion, les changements

environnementaux rapides et sans précédents des vingt dernières années augmentent

l'exposition des hautes terres aux processus de ruissellement, et conséquemment, à la dégradation des sols par l'érosion pluviale. En 1999, les pertes de sols par l'érosion

pluviale dans les hautes terres du pays étaient estimées à 3.022 billions t ha"^ (Tran

Khai, 1999). Situé dans la zone climatique subtropicale des moussons, le Viêt-nam

reçoit annuellement entre 1500 mm et 2000 mm de précipitations (jusqu'à 3500-4000

mm an'^ dans certains cas) qui se produisent à 80

%

pendant la saison humide (avril à

septembre) sous forme d'averses intenses. L'intensité maximale des pluies observée

au Viêt-nam est de 120 mm h'\ ce qui est nettement supérieur à la norme des pluies

tropicales de 60 mm h V Les hautes terres du pays, constituées à 80%

de collines, de

montagnes et de hauts plateaux, sont aussi caractérisées par la présence d'un réseau hydrographique dense. Dans ces conditions, les sols y sont d'autant plus sensibles à l'action dévastatrice des fortes pluies (Quang Nguyen, 1990).

L'érosion pluviale est un phénomène dynamique et complexe de dégradation qui implique l'arrachement des particules de la couche superficielle du sol, leur transport vers l'aval et la sédimentation du matériel érodé. Ce processus génère des conséquences d'ordres environnemental et socio-économique majeures: diminution de la fertilité et du rendement des sols, transformation des terres en friches et ainsi, diminution irréversible du capital-sol agricole, sédimentation et envasement des cours d'eau, augmentation de la récurrence des inondations, etc. Dans un pays comme le

Viêt-nam, où une production agraire accrue est recherchée pour subvenir aux besoins

d'une population et d'un marché grandissants, la conservation des hautes terres, qui représentent 80 % du capital-sol du pays, s'avère être une source de préoccupation environnementale majeure.

1. Problématique

Dès le début des années 60, plusieurs chercheurs vietnamiens se sont intéressés à la problématique de l'érosion pluviale en montagne. Entre les années 1965 et 1990, des stations de mesures ont été installées en parcelles expérimentales dans les régions

3

montagneuses du Nord et du Centre du Viêt-Nam. De plus, des stations hydroiogiques

ont été installées dans plus de 50 rivières du pays

(Quang Nguyen, 1990); pendant les

nombreuses années de guerre, les activités de plusieurs de ces stations ont été

presque complètement interrompues. L'analyse des données recueillies en parcelles

expérimentales (micro-échelle) a permis aux chercheurs de formuler des remarques

concernant les relations entre les pertes de sols (t ha'^) et les paramètres de fragilité du

sol, soit la longueur et le gradient de pente, la couverture au sol, le type de sol et les

méthodes de protection. À partir des données provenant des stations hydrologiques, les

chercheurs ont formulé quelques conclusions préliminaires concernant les valeurs et la

distribution régionale (macro-échelle) des pertes de sols dans les rivières du pays. Au

cours de ces nombreuses années de mesures et d'observations en stations

expérimentales, les chercheurs ont donc concentré leurs efforts de recherche sur la

compréhension des processus qui caractérisent l'érosion pluviale des sols à l'échelle territoriale et à l'échelle de la parcelle (Quang Nguyen, 1992).

Depuis les 10 dernières années, l'utilisation des outils de la géomatique, soit la

télédétection et les systèmes d'information géographique (SIG), a permis aux

chercheurs d'étudier la dynamique spatio-temporelle de l'érosion. Ces nouveaux outils

de recherche ont d'abord permis l'étude de la répartition spatiale des facteurs naturels

et anthropiques du paysage qui commandent l'érosion pluviale. Actuellement, les

chercheurs travaillent sur l'intégration de ces facteurs dans des modèles d'érosion pour

la détermination des zones les plus à risque et la construction de scénarios d'utilisation

du sol en montagne (Lai Vinh, 2000, Tran Van et al., (s.d.), Thai et ai., 2001). La majorité des modélisations sont effectuées à l'aide de l'équation universelle de pertes de sols {USLE) (Wischmeier et Smith, 1978) et ce, à des échelles spatiales principalement de 1: 500 000 et de 1 : 1 000 000. Or, l'application de WSLE dans un milieu bioclimatique totalement différent de celui pour lequel elle a été conçue génère d'importantes erreurs lors de la pondération des paramètres. De plus, les études à

petites échelles spatiales ne permettent pas la représentation de la diversité de

l'occupation du sol, en particulier à l'échelle du parcellaire agricole, et de son impact sur

l'érosion des sols. Ajouté à cela, les modélisations étant effectuées à l'échelle annuelle, les résultats ne tiennent pas compte de la variabilité au cours d'une année des facteurs saisonniers du paysage et, par le fait même, du risque d'érosion pluviale.

C'est dans cet ordre d'idée que la présente rectierche porte sur l'étude détaillée, à l'aide

de \'USLE, de la dynamique du risque d'érosion pluviale des unités homogènes d'un

paysage agricole montagnard. L'application de YUSLE dans un environnement tropical

nécessite l'adaptation des facteurs de l'équation au milieu étudié afin que les résultats

soient représentatifs de la réalité du terrain. L'étude se fera à l'échelle des unités

géo-agroécologiques homogènes du paysage, c'est-à-dire que le paysage sera défini

comme un ensemble d'unités pour lesquelles les facteurs physiques et anthropiques

ont un comportement ou une réponse hydrologique semblables. L'étude à l'échelle des unités homogènes du paysage permettra de mieux nuancer les risques de pertes de sols dans un milieu tropical humide disposant d'une grande variété de systèmes

d'exploitation agricoles. Cette étude réalisée dans le cadre du projet GEOMENSA

(Géomatique de l'environnement et de la santé au Viêt-Nam) s'inscrit dans une

perspective de développement agricole durable des hautes terres. Comme le

remarquent plusieurs auteurs, le meilleur moyen d'obtenir un développement durable

consiste à prendre en considération le savoir, les modes d'organisation et la gestion de

l'espace de ces peuples qui ont appris à connaître et sélectionner ce dont ils avaient

besoin.

3. Objectifs

L'étude comporte trois objectifs principaux:

1. caractériser les paramètres environnementaux du paysage à l'étude;

2. définir le paysage en unités géo-agroécologiques homogènes;

3. évaluer les risques d'érosion pluviale associés aux différentes unités; et

4. évaluer les moments les plus à risque au cours d'une année pour chaque système

culturel.

4. Hypothèses

Trois hypothèses ont guidées les travaux de recherche:

1. l'évaluation de la dynamique du risque d'érosion pluviale doit reposer sur la

caractérisation exhaustive des unités homogènes du paysage et l'adaptation des paramètres de YUSLE,

2. en climat tropical à saisons sèche et humide où les cultures annuelles prédominent, la variabilité de l'agressivité des pluies et du taux de couverture au sol au cours d'une année joue un rôle majeur dans la dynamique temporelle du risque d'érosion des systèmes culturaux; et

3. certains paramètres du paysage, s'articulant dans l'espace et ne pouvant être évalués à l'échelle de la parcelle agricole, pourront être analysés et représentés à l'échelle du bassin versant par l'utilisation d'un SIG.

5. Limitations de l'étude

Conçue aux États-Unis, \'USLE (Wischmeier et Smith, 1978) permet d'évaluer les

pertes de sols annuelles (t ha'^ an"^) sur parcelles agricoles (A)

comme le produit de six

facteurs, soit l'érosivité des pluies (R), l'érodibilité des sols (K), la longueur et le degré de pente (LS), la culture et la gestion du sol (G) ainsi que les pratiques de conservation du sol (P).

A = R*K*LS*C*P (1)

Le modèle d'érosion USLE a été choisi dans le cadre de cette étude pour différentes

raisons. Tout d'abord, les intrants nécessaires au bon fonctionnement de ce modèle

sont peu nombreux, point essentiel lorsque l'on travaille dans un pays où les données disponibles sont restreintes. De plus, ce modèle s'adapte bien à une approche

géomatique utilisant des intrants multisources. Le facteur topographique (LS) n'ayant pu

être calculé sur le terrain à l'échelle de la parcelle, a été évalué, à l'échelle d'un bassin versant, à partir des courbes de niveau intégrées dans un SIG. Finalement, puisque le modèle est utilisé depuis déjà 25 ans, ses limites intrinsèques sont bien connues des chercheurs. Il est important de considérer les limites du modèle puisqu'elles conditionnent la nature et l'extrapolation des résultats pouvant être obtenus. Voici donc, brièvement, quelques limites du modèle USLE (Roose, 1999):

- ce modèle ne s'applique qu'à l'érosion en nappe puisque la source d'énergie est la pluie, il ne s'applique donc pas à l'érosion linéaire, ni à l'érosion en masse;

-

ce modèle a été testé et vérifié dans des paysages de pénéplaines et de collines sur

des pentes de 1 à 20% à l'exclusion des montagnes, en particulier des pentes

supérieures à 40%

où le ruissellement est une source d'énergie plus grande que les

pluies et où les mouvements de masse sont importants;

-

les relations entre l'énergie cinétique et l'intensité des pluies généralement utilisées

dans ce modèle ne sont valables que dans la plaine américaine;

-

ce modèle ne s'applique que pour des données moyennes de 20 ans. Il n'est donc

pas valable à l'échelle de l'averse; et

-

ce modèle néglige certaines interactions entre les facteurs afin de pouvoir distinguer

plus facilement l'effet de chacun des facteurs.

Selon les limites susmentionnées, l'équation universelle ne devrait être considérée

valable qu'à l'intérieur de conditions expérimentales similaires à celles sous lesquelles

elle a été conçue. Cependant, puisqu'elle représente les facteurs majeurs qui affectent

l'érosion pluviale (Hudson, 1971), son transfert à d'autres régions du monde requiert

seulement la détermination de valeurs appropriées pour les différents facteurs (Renard

et Freimund, 1994). L'application de \'USLE, dans un milieu bioclimatique totalement

différent et là où les données disponibles sont restreintes, nécessite donc l'adaptation

des facteurs par, entre autres, l'utilisation de sous modèles. Bien que les facteurs de

l'USLE aient été utilisés par plusieurs auteurs pour quantifier l'érosion, notre approche

vise seulement à établir une échelle relative de susceptibilité à l'érosion des unités du

paysage, car nous ne contrôlons pas ici tous les facteurs permettant une quantification

du phénomène (Bonn, 1998). Ainsi, les résultats obtenus seront significatifs et

applicables que pour des milieux physiques et humains similaires aux unités du

paysage à l'étude. Ce

dernier devra donc être représentatif des paysages de la région.

6. Site à l'étude

Le Parc national de Ba Bê est situé à 256 Km au nord de Hà nôi dans les montagnes

du Nord Viêt-nam, dans la province de Bàc Kan et le district de Ba Bê

(Figures 1 et 2).

Défini comme une réserve naturelle depuis 1977, le Parc national de Ba Bê est devenu

Parc est entouré par une chaîne de massif calcaires avec les pics Pia Hoac à 1520 m,

Hoa Son à 1517m, Pu Sam Sac à 1175 m et Pu Mac à 1048 m. Ces massifs sont

séparés par de larges plaines karstiques qui communiquent entre elles.

Le lac Ba Bê, localisé au centre du Parc dans une dépression karstique entourée de

falaises, est considéré comme le lac naturel le plus beau du Viêt-nam. D'une superficie

de 500 ha, le lac Ba Bê joue un rôle important pour la population locale. Il assure la

régulation du régime des eaux de la région et l'inondation annuelle des terres agricoles,

il améliore les conditions micro-climatiques et contribue à la conservation de

l'écosystème aquatique. Les trois affluents principaux du Lac, les rivières Chà Lèng, Bo

Lù et Tà Han, drainent une importante quantité des eaux de ruissellement qui

proviennent des bassins versants de la région. Selon le directeur du Parc, les mesures

et observations effectuées depuis les 20 dernières années, ont démontré une

augmentation du taux de sédiments dans les eaux, et donc de l'érosion à l'intérieur des

bassins versants alimentant le lac.

□ CAO OANG BA ANO NQAN

5

I

y* «A NA 8Ac>^ xmouo TH Ai UYEN

Source : Internet Source : Internet

Figure 1- Province de Bac Can au Nord Viêt-nam. Figure 2- District de Ba Bê et lac Ba

Bê.

L'augmentation de l'érosion pluviale dans les bassins versants de la région du Parc

résulte de transformations majeures dans les systèmes d'exploitation du milieu. Depuis

le début des années 80, dans le Parc national de Ba Bê comme dans la majorité des

régions montagneuses du Nord du pays, la stabilisation et l'intensification de la

production agricole ont été préconisées. L'exploitation intensive des terres allouées aux

paysans de plus en plus nombreux a transformé complètement le paysage de la région

en une mosaïque de communautés végétales suivant la toposéquence des bassins.

Brièvement, les forêts denses sont maintenant confinées aux hauts sommets rocheux

des montagnes calcaires et granitiques. Les versants pentus et fragiles des montagnes

et des collines sont recouverts de brûlis de maïs, de manioc et de soja, des cultures

sèches et annuelles peu couvrantes, ainsi que de zones forestières fortement

perturbées. Les hautes terrasses sont occupées par des rizières irriguées (1 cycle), des

arbres fruitiers et des friches de différents stades de croissance, plantes herbacées à

arbustes, tandis que les plaines alluviales sont recouvertes, presque entièrement, de

rizières irriguées (2 cycles)

(Figure 3).

Maïs de printemps, manioc et soja sur brûlis

1

Montagnes

Hautes coilines

Riz irrigué précoce et maïs de prirrfemps

Riz irrigué {wécoce (1 cyde)

Hautes terrasses

(bas des versants)

Riz Irrigué (2 cydes)

Plaine alluviale

Figure 3 Localisation des différents systèmes agraires selon la toposéquence du

9

Voyant l'ampleur de la situation, le Département pour la Protection de la Forêt (FPD) et

le Ministère de l'agriculture et du développement durable (MARD) avec le support

financier du Global Environment Faciilty {GEF) ainsi que du Programme des Nations Unies pour le Développement (PNUD), ont mis sur pied le projet PARC {Creating Protected Areas for Resource Conservation using Landscape Ecolog^ dans le but de

promouvoir une utilisation durable des ressources naturelles dans la région du Parc national de Ba Bê. Jusqu'à maintenant, les efforts conjugués des membres du projet et

des dirigeants du Parc ont difficilement permis l'application des nouvelles règles de

conservation à l'intérieur du Parc. La population locale, qui atteint laborieusement sa sécurité alimentaire, n'en a que faire des nouvelles politiques environnementales. Cette situation conflictuelle entre « production » et « protection » est encore plus alarmante en zone tampon, là où les politiques de conservation sont encore en grande partie à formuler (Zingerli et al., 2002).

Le site à l'étude est donc situé dans la zone tampon du Parc national de Ba Bê. L'étude

s'effectue à l'écfielle d'un bassin versant, dans la mesure où il forme une unité délimitée

dont les dimensions réduites (10 km^) permettent d'analyser de façon détaillée la

dynamique des unités géo-agroécologiques du paysage. Les eaux de drainage du bassin à l'étude ont un impact quasi direct sur la qualité des eaux du lac Ba Bê. Le cours d'eau principal du bassin, Khuoi Lung Phet, se déverse dans la rivière Chô Léng, un des affluents principaux du Lac (Figure 4). Le bassin est situé dans la commune de Dong Phuc, une région dont la topographie est caractérisée par la présence de la

chaîne de montagne Pia Hoac et d'un dénivelé de 800 à 1507 m (Le Trong et al., 2001).

Sa population est d'environ 415 habitants membres de différents groupes ethniques répartis dans 4 villages. Les Tày et les Kinh habitent les villages de bas fonds, soit les villages de Na Khau et de Na Ca. Les H'màng et les Dao, habitent les villages de montagnes, soit les villages de Na Pha et de Coc Phày. Le milieu à l'étude est représentatif des bassins de la région du Parc national et de sa zone tampon.

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Projection : UTM WGS-84 Source : PARC, 2001.

Lacs

/ Réseau hydrographique

/S^ Limite du parc national de Ba Bê

/\/

Limite du bassin versant de la rivière Khuoi Lung Phet

/\/

Limite de la zone tampon

Courbes de niveau

Figure 4 - Site à l'étude

7. Approche méthodologique

L'approche générale du projet de recherche se résume en trois grandes étapes méthodologiques, soit la caractérisation environnementale et l'adaptation des facteurs de l'équation universelle de pertes de sols {USLE), la définition des unités géo-agroécologiques du paysage et la modélisation des facteurs de ces unités pour l'évaluation du risque d'érosion (Figure 5).

(Q C —\ Ol I O (Q 05 3 (Q' S 3 3 CD 3 <D« 3" O Q. O O (Q jD" C CD Carte topographique numéii(^e SÏG Carte points Ihterpolîtion "Kiiging" MOT Peate (S) FIow accumulation ■ Base de données pédologi que s SÎG Répartition des sois

Profils des sols

Classification FâO Excel Eclations Facteur K C—

Doîînêes

prêcipiteitons Excel Équations

Facteur R anœd

Facteur R mensuel

[Photos verticales

cultures ENVI Distribution des précipitations

Couverture asu sol

Entrevues etl observations 1 Excel Calencfrier picole Revue de littérature » ^ * Points GPS • ♦ #

ri

Tableaux Facteur C mensuel Facteur C annuel Facteur P ^

Équati on

|r _{Facteur L S} ' A Tableaux

Excd Unités géo-^roécologic|ies

K LS

Riscjie d'érosion des systèmes cuituraux

Érosi on potentielle

7.1. Caractérisation et adaptation des facteurs de l'équation : méthodes et

traitements

La caractérisation et l'adaptation des facteurs de l'équation ont été effectuées par le

traitement et l'analyse des données multisources, spatiales ou ponctuelles, récoltées

lors des campagnes de terrain. Ajouté à cela, une revue de la littérature sur l'application

de VUSLE en milieu tropical a été effectuée.

7.1.1. Facteur d'érosivité des pluies (R)

Le facteur R détermine l'agressivité des pluies en fonction de l'énergie cinétique (E)

et

de l'intensité (I) des précipitations (mm h'^). L'énergie cinétique (E) représente l'énergie

totale disponible pour le détachement et le transport par l'impact des gouttes de pluie. À

chaque intensité de pluie correspond une énergie cinétique (J m"^ mm"^) selon

l'équation suivante (Wischmeier et Smith, 1978):

E = 11.87+ 8.73 logio I (2)

Le facteur R de VUSLE

est égal à la somme annuelle de l'énergie cinétique des pluies

individuelles (E)

que multiplie I30, soit l'intensité maximale des pluies durant 30 minutes

(mm h"') et ce, sur une période de mesure de plus de 20 ans (Wischmeier et Smith,

1978). Le calcul de R

(J mm m"^ h"^) s'effectue selon l'équation suivante :

R =

"Z i=i EI30

(3)

Les valeurs d'intensité de pluie n'étant pas disponibles à la Station météorologique de

Bac Can, une revue de la littérature a été effectuée afin de trouver des équations de

remplacement à l'équation 3 pour le calcul du facteur R annuel moyen en milieu

tropical.

Puisque l'intensité des précipitations est le facteur principal de l'énergie cinétique des pluies, l'équation du modèle de Carson et Kirkby (1972) a été utilisée pour le calcul du

facteur R mensuel :

13

L'équation 4 donne rintensitè moyenne de la pluie par jour de pluie (ro) pour un mois

donné (i) (mm-jour"^) selon les précipitations mensuelles totales (p) et le nombre de

jours de pluie par mois (N). Tous les calculs pour la détermination des facteurs R

annuel et mensuel ont été effectués à l'aide du tableur Excel de Microsoft Office.

7.1.2. Facteur de culture et de gestion du sol (C)

Le facteur C est le ratio de la quantité de sol perdue d'une parcelle agricole pour des

conditions de culture et de travail spécifiques, sur la quantité de sol perdue d'une

parcelle en jachère avec un travail du sol standard (Wischmeier et Smith, 1978). Il définit l'efficacité relative des systèmes culturaux en termes de prévention des pertes de sols selon la couverture végétale, le travail au sol et la protection offerte par le couvert

lors des pluies érosives. Puisque les tables de valeurs développées aux États-Unis pour

estimer le facteur C ne sont pas applicables aux conditions agricoles et climatiques des

tropiques (Mulengara et Payton, 1999), de nouvelles valeurs ont été calculées par la combinaison des méthodes présentées par Wischmeier et Smith (1978), Morgan (1995) et Stone et Hilborn (2000).

Les systèmes culturaux et leur répartition sur le bassin ont été identifiés par les observations descriptives effectuées sur la quasi-totalité du bassin. Chaque observation a fait l'objet d'une fiche commentée et accompagnée par la prise de photos et de

coordonnées GPS afin de pouvoir être intégrées ultérieurement au SIG. Au total, 330

points d'observation commentés et géoréférencés, accompagnés de quelques centaines de photos, ont été pris. Des entrevues avec les membres des familles des quatre chefs de village et de quatre autres familles choisies aléatoirement ont permis d'obtenir des informations sur le calendrier agricole des systèmes culturaux. Il est à noter que les calendriers agricoles à l'origine en mois lunaire, ont été adaptés au calendrier solaire par l'ajout (décalage) d'un mois de plus. Comme présenté par Wischmeier et Smith (1978), le calendrier des activités agricoles pour chaque système culturel est divisé selon différents stades de culture (semence, croissance, récolte et repos) qui à leur tour, sont subdivisés en périodes (mois de l'année) pour lesquelles l'état du couvert végétal est considéré approximativement uniforme (annexes 1 à 7). La couverture au sol (%) a été estimée pour chacune des périodes selon différentes

Lors du repiquage des semis de riz, l'estimation de la couverture au sol c'est effectuée par l'analyse d'une pfiotographie verticale dans le logiciel ENVI, méthode employée par

Vaesen et al., (2001) et Dijk et Bruijzeel (2201). Sur chacune des photographies, une classification dirigée « maximum de vraisemblance » a été appliquée à partir des ROI

{Région Of Interest) sélectionnées. Différents seuils ont été testés afin de trouver ceux qui généraient les meilleurs résultats statistiques de classification (matrice de séparabilité et nombre de pixels non classifiés). Lors de la semence des cultures de

maïs, de manioc et de soja, la couverture au sol a été considérée nulle.

Entre les stades de semence et de récolte, la variation de la couverture au sol a été

évaluée selon la vitesse moyenne de croissance et de développement des cultures

estimée à partir des études en milieu tropical de Elwell et Wendelaar (1977), Dijk et Bruijnzeel (2001), Bancy (1994) et Vaesen et al., (2001). L'indice foliaire LAI {LeafArea

Index), soit la proportion de feuille d'un seul côté par unité de terrain, a été utilisé comme indicateur de couverture au sol (Vaesen et al., 2001). Lors des périodes de maturité, les couvertures au sol des cultures ont été estimées à partir des moyennes de

couvertures maximales obtenues au cours des études des auteurs susmentionnés. Ces

moyennes ont été ajustées selon l'espacement entre les plants des différentes cultures

du bassin.

Au cours des stades de récolte et de repos, la couverture au sol a été estimée selon les

différentes techniques de récolte (cueillette, coupe ou déracinement), la façon dont les

résidus de culture sont gérés ainsi que la vitesse de croissance des plantes herbacées

(adventices). La classification dans ENVI de photographies verticales de parcelles en

repos a permis d'estimer le recouvrement de certaines cultures suite à la récolte ainsi

que la vitesse de croissance des adventices.

Selon Wischmeier et Smith (1978), la protection offerte par le couvert végétal ne dépend

pas seulement du type de végétation mais aussi de la distribution annuelle des pluies

érosives au cours des stades de cultures. Assumant que l'érosivité des pluies est directement reliée à la quantité de précipitations, les pourcentages de pluie à l'intérieur de

chaque mois de l'année ont été utilisés pour décrire la distribution mensuelle du facteur R

(Morgan, 1995). Le facteur d'ajustement

(%

R)

pour chaque période du calendrier agricole

a été calculé par l'addition des facteurs d'ajustement des mois à l'intérieur d'une même période: lors de demi mois, le facteur d'ajustement mensuel (% R) a été divisé par deux.

15

À partir des estimés de couverture au sol, un premier facteur C

a été déterminé pour

chaque période de l'année selon la relation linéaire inversement proportionnelle entre le facteur C et la couverture au sol, soit 1 - % de couverture. Comme présenté dans

Morgan (1995), la multiplication du facteur C et du facteur d'ajustement (%

R) pour

chaque période a permis, par la somme de tous les produits, le calcul du facteur C

ajusté à la distribution annuelle de la couverture au sol et des pluies pour chaque

système culturel. L'important dans l'évaluation du facteur C ajusté des cultures n'était

pas de déterminer le pourcentage précis de couverture mais plutôt de savoir exactement l'état du couvert végétal (stade de culture) lors de l'arrivée des pluies ainsi

que de garder toujours un ordre de grandeur entre les différentes couvertures au sol selon le type de végétation et l'espacement entre les plants.

Comme présenté par Stone et Hilborn (2000), aux valeurs de C obtenues on doit ajouter

un facteur de travail du sol. Les entrevues avec les paysans ont permis de recenser les

types et la fréquence des activités de travail du sol pour chaque culture. Selon l'impact

respectif des activités sur la couche superficielle du sol, un niveau de travail de 1 à 4 a été

déterminé. À partir des niveaux de travail attribués, un facteur de travail, entre 0,2 et 0,8, a

été estimé pour chaque système culturel. La valeur du facteur C final a été obtenue par la multiplication du facteur C ajusté avec le facteur de travail au sol propre à chaque culture

(Stone et Hilborn, 2000). Selon Wischmeier et Smith (1978), le facteur C final est donné en moyenne annuelle pour une combinaison particulière de culture, de travail du sol et de distribution des précipitations associée à un contexte culturel et climatique spécifique. Les

valeurs obtenues ont été recensées sous forme de tableau dans le tableur Excel.

7.1.3. Facteur de protection du sol (P)

Le facteur P est le rapport des pertes de sols d'une culture avec une pratique de conservation spécifique, sur les pertes de sols d'une même culture sans aucune mesure de protection (Wischmeier et Smith, 1978). Ce facteur représente la participation des habitants à la protection du sol pour chaque culture. Le facteur P tient compte des pratiques qui favorisent la diminution du ruissellement à la surface et ainsi, la quantité de sédiments transportés. Or, ces pratiques (culture en bandes alternantes, culture suivant les courbes de niveau, culture en pente transversale, terrasses, etc.) ne sont pas toutes représentatives de celles utilisées par les agriculteurs du bassin à l'étude. Afin d'éviter de laisser le facteur P à ses valeurs de base comme dans bien des

études (soit de 1 pour une culture n'utilisant aucune des techniques susmentionnées et

de 0

pour une pratique anti-érosive), nous avons adapté ce facteur au contexte du

bassin (Bergeron, 2000). Nous avons considéré pour son évaluation, non seulement les

pratiques qui aident à la diminution du ruissellement, mais aussi à la conservation de la

fertilité des sols (Roose, 1989). Des valeurs du facteur P, entre 0,1 et 0,9, pour chaque culture ont été attribuées selon le nombre de pratiques de conservation utilisées. Ces

dernières ont été recensées lors des entrevues avec les paysans et des observations

empiriques. Les valeurs obtenues ont été compilées dans le tableur Excel sous forme

de tableau.

7.1.4. Facteur d'érodibilité des sols (K)

Le facteur K est l'indice d'érodibilité des sols défini comme étant la moyenne annuelle

de pertes de sols par unité du facteur R pour des conditions standards (pente de 9° et

parcelle de 22 m de longueur) de sol nu récemment labouré dans le sens de la pente

(Wischmeier et Smith, 1978). L'USLE détermine la résistance des sols en t ha'^ à l'aide

du nomogramme basé sur l'équation suivante :

K

=

0,277

(10 ®)

(12-0)

+

0,0043

(s-2)

+

0,0033

(p-3)

(5)

Où:

M = % silt + % sable très fin o = % de matière organique

s = classe de structure = 1 Grumeleuse

= 2 Finement polyédrique

= 3 Polyédrique moyenne à grossière

= 4 Colonne, feuilletée ou massive

p =

classe de perméabilité

=

1 Rapide

(+ que 127 mm h'^)

=

2

Modérée à rapide (63,5 to 127 mm h'^)

=

3

Modérée

(20

to 63,5 mm h"^)

=

4

Lent à modérée

(5 à 20 mm h'^)

=

5

Lente (1 à

5

mm h'^)

=

6

Très lente (+ petit que 1 mm-h'^)

Or, dans la majorité des cas, le nomogramme donne des valeurs d'érodibilité irréalistes

pour les sols tropicaux (Mulengera et Payton, 1999). De plus, son utilisation requiert un

nombre important de données concernant les propriétés physiques des sols qui, dans

notre cas, ne sont pas entièrement disponibles. Nous avons donc utilisé les équations

17

SOUS conditions tropicales (équations 6, 7 et 8). Basées sur les paramètres associés à la texture (déterminants importants de l'érodibilité des sols tropicaux), ces équations expliquent statistiquement entre 84 et 91% des variations dans la résistance des sols à l'érosion (Mulengara et Payton, 1999).

K

=

1,333 * 10 +

2,459 MO Mn

(i^ =

0,864) (6)

K =

2,0114 MO-5

M-0,00155

(i^ =0,843) (7)

K

=

1,82247 MO M

-h 0,0045 Pe

- 0,0097

(r^= 0,911) (8)

Où:

K = l'érodibilité des sols en t ha h / (ha-MJ mm) ; Mn = si (si + sa) ;

M = (si + vfs) (si -1- vfs + sa) ; Si : silt % (0.05 à 0.002 mm) Sa : sable % (0.2 à 0.10 mm)

Vfs : sable très fin % (0.10 à 0.05 mm)

Pe = classe de perméabilité (identique aux classes du nomogramme de Wischmeier et Smith (1978)).

Les différentes associations de sols du bassin (classification de la FAQ) ont été

déterminées à partir de la base de données pédologique (SAM, 1999). À défaut

d'échantillons de sols, les pourcentages de sables (sa), de sables très fins (vfs) et de silts (si) ont été estimés à l'aide des profils « types » de sols tropicaux présentés par la PAO (1998), principalement, et par les travaux de Kalpagé (1974). Les profils de sols ont été choisis, dans la mesure du possible, de façon à ce qu'ils aient tous environ la même épaisseur, soit entre 25 et 35 cm (à l'exception des Phaozems à 50 cm). Les textures ont été déterminées selon les fractions des particules qui composent les sols à l'aide du triangle de texture. Les classes de perméabilité des sols ont été estimées selon les classes de texture qui déterminent la magnitude et la distribution des espaces intercapillaires (Ontario Centre for Soil Resource Evaluation, 1993); plus la texture est

grossière et plus la perméabilité est grande (Wischmeier et Smith, 1978) (Annexes 8 et

9). Les résultats obtenus ont été regroupés sous forme de tableau dans le tableur Excel.

7.1.5. Facteur topographique (LS)

Le facteur LS est le ratio de pertes de sols d'une parcelle avec une longueur (L) et un

degré de pente (S) quelconques sur les pertes de sols d'une parcelle avec une pente uniforme de 5,16 ° et de 22,1 m de longueur, sous conditions culturales et climatiques

identiques (Wischmeier et Smith, 1978). Il permet d'évaluer l'effet de la longueur et du degré de pente sur l'érosion à l'échelle de la parcelle agricole. Le facteur topographique

se calcule en unités métriques selon l'équation suivante ;

LS

=

(Ly22,15)'" (65,41 sin^ S

+

4,56 sin S

+

0,065)

(8)

Où:

L = longueur de pente (m) S = angle de la pente (%)

m = 0.5 si S est > à 5 %, 0.4 si 3,5 % < S < 5 % , 0,3 si 1 % < S < 3,5 % et 0.2 si S < 1

Or, les relations exprimées par l'équation 8 sont dérivées de données obtenues sur des parcelles agricoles ayant des pentes entre 3 % et 18 % et des longueurs de 30 à 300 pieds, ce qui ne correspond pas du tout à la topographie du bassin à l'étude. Au risque de générer des erreurs dans la détermination du facteur LS, une revue de la littérature a été effectuée afin de trouver une équation de remplacement mieux adaptée au milieu d'étude. De plus, les mesures n'ayant pu être prises sur le terrain pour chacune des parcelles, le facteur LS a été calculé, à l'échelle du bassin versant, à partir du modèle numérique de terrain (MNT) à l'intérieur d'un SIG.

Il existe plusieurs façons de calculer le facteur LS en terrain « complexe » à partir d'un MNT. Une des approches utilise le « upsiope drainage contributing area » calculé à l'aide de l'équation 9 développée par Mitasova et al., (1996 et 1999). Dans cette équation, le facteur de longueur de pente (L) est remplacé par le « upsiope contributing area » (A) afin d'incorporer l'impact de la concentration des eaux de ruissellement sur l'augmentation de l'érosion, un facteur très important en milieu montagnard à fortes

pentes.

19

Où;

A[m]: upsiope drainage contributing area par unit contour width

b: pente en degrés

m et n : paramètres empiriques de 0,6 et 1,3 pour les régions « affectées » susceptibles

à l'érosion par rigole et ravine

ao= 22,1 m de longueur et bo = 5,16° de pente, soit une parcelle standard de l'USLE r = segment de pente du bassin (x, y)

Le MNT a été crée à l'aide du logiciel Arc View 3.2 à partir des courbes de niveau de 20 m d'équidistance numérisées au 1 :50 000 (PARC, 2001). La limite du bassin à l'étude

a été définie à partir des courbes de niveau et de pfiotographiies aériennes. Afin d'éviter

de travailler avec un nombre de données trop élevé, le fichier de courbes de niveau a

été scindé aux limites du bassin versant à l'aide de l'outil « GeoProcessing». Avec

l'extension « Divide line by adding points evenly», les courbes de niveau du nouveau

fichier ont été converties en fichier de points. L'altitude des points a été ajoutée avec l'outil «GeoProcessing». L'interpolation des points pour la création du MNT de 20 m de résolution c'est effectuée avec l'extension « Kriging Interpoiater 3.2 SA ». Cette

méthode d'interpolation a été choisie pour sa précision.

La carte des pentes (facteur S) a été dérivée du MNT à l'aide de l'extension « Spatial Analyst». L'application du script (10) dans « Map Calcuiator» a permis, à partir du MNT {élévation), de dériver la grille de concentration des eaux de ruissellement « flow accumulation », un des intrants nécessaires pour le calcul du facteur LS selon la technique du « upsiope drainage contributing area ».

(felevationJ.FIowDirection(FALSE)).FiowAccumuiation(NIL) (10)

L'application dans « Map Calcuiator » du script 11 a permis le calcul du facteur LS pour

chaque cellule du MNT

(400 m^) représentant un segment de pente (r) (x, y) du bassin

à partir de la grille de concentration des eaux de ruissellement {flowacc) et de la carte de pentes (s/ope). Il est à noter que la valeur pour « résolution » correspond à la taille

des cellules du MNT, soit 20 m dans ce cas-ci.

La superposition dans le SIG des différentes cartes produites (pentes et MNT)

a permis

de délimiter les grandes unités topographiques du bassin.

7.2. Définition des unités géo-agroécologiques du paysage

Les informations spatiales concernant les associations de sols (K) et les unités

topographiques du bassin (LS) ajoutées aux coordonnées GPS prises lors des

campagnes de terrain ont permis de définir les principales unités géo-agroécologiques

homogènes du bassin. L'intégration des données d'utilisation du sol géoréférencées

dans le SIG a permis de faire l'association entre les systèmes culturaux (facteurs C

et

F) et leur positionnement dans le bassin (facteurs K et LS). Le bassin a donc été

considéré comme un ensemble d'unités pour lesquelles les facteurs physiques et

anthropiques ont un comportement ou une réponse hydrologique semblables. À

chaque unité homogène correspond donc un risque d'érosion unique.

7.3. Évaluation du risque d'érosion des unités géo-agroécologiques du paysage

Une matrice a été créée afin d'associer les facteurs et leurs valeurs respectives pour

chaque unité du paysage. L'évaluation du risque d'érosion associé aux systèmes

culturaux s'est effectuée par la multiplication des facteurs C et P propres à chaque

unité. De plus, la comparaison entre la variation annuelle de l'agressivité des pluies

(équation 4)

et du taux de couverture au sol pour chaque culture a permis d'identifier les

périodes de l'année les plus sujettes aux processus d'érosion pluviale. La multiplication

des facteurs K, LS et R a permis de déterminer le niveau d'érosion potentielle des

unités. Les résultats quantitatifs de la modélisation n'ont pas été considérés comme des

valeurs absolues mais plutôt ordinales afin d'éliminer la fausse précision évoquée par

des valeurs spécifiques d'érosion potentielle et de pertes de sols (Bonn, 1998).

8. Présentation et analyse des résultats

8.1. Érosivité des pluies

(R)

Le climat de la région à l'étude est de type subtropical de montagne caractérisé par

21

septembre, et une saison hivernale sèche et froide, d'octobre à mars (Tableau 1 et

Figure 6).

Tableau 1 -

Précipitations moyennes mensuelles et annuelles, données sur 55

années

de mesures, province de Bac Can

Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc Som. Précipitations

(mm) 17,4 33,8 42,1 109,1 192,1 203,9 315,3 313,2 152,7 72,8 37,1 18,6 1508,1

Précipitations

(%) 1,15 2,24 2,79 7,23 12,74 13,52 20,91 20,77 10,13 4,83 2,46 1,23 100,00

Données : station météorologique de Bac Can, province de Bac Can, district de Sa Bê, Viêt-nam.

350 300 ■■25 250 20 3 200 ■ •15 §■ #-■ 150 ■ 10 Û 100 ■ 5 50

Jan Fév Mars Avril Mai Juin Jull Août Sept Oct Nov Déc

Mois

H Précipitations -«-Températures

Données : station météorologique de Bac Can, province de Bac Can, district de Sa Bê, Viêt-nam.

Figure 6 - Températures et précipitations mensuelles moyennes, données sur 55

années de mesures, province de Bac Can

Le tableau 2 illustre les résultats de plusieurs chercheurs dont les équations pour le

calcul du facteur R annuel ont été élaborées et/ou appliquées en milieu tropical et

subtropical. Ces équations de remplacement à l'équation originale de l'USLE sont

basées sur des relations simples entre le facteur R annuel moyen, les précipitations

annuelles (F) moyennes ainsi que l'intensité maximale des pluies en 30 minutes (I30)

recommandée par Wischmeier et Smith (1978). Les précipitations moyennes annuelles

Tableau 2

- Équations de remplacement pour le calcul de l'indice annuel moyen

d'érosivité des pluies (R)

Auteurs Méthodes de calcul

Equations Résultats Unités métriques

El-swafi et al.

(1985) R = 38.5+ 0.35 (P) 566,34 lO^Jmmha-"* h-''an-^ Poster et al.

(1981) R = (0,276PMîo)/100 312,18 lO^Jmmha-"" h-''an-'' Hurni (1985) R = -8.12 + 0.562P 839,43

lO^Jmmha-"* h-''an-''

Lo et al. R = 38,46 + 3,48P 5286,65 10 ^ Newtons/heure/an = M J (1985) _{528,66 10^ J mm ha h""" an} Morgan

(1974) R = ((9,28P-8838)*l3o )/100 386,79 10^ Jmmha'"' h"''an"''

R = P*a(0,2) 301,62

10

^ foot ton i nch acre"'' h""" year

Roose (1975)

301,62 M,735 523,31 _{lO^Jmmha""" h"''an-''}

R = P'a(0,3) 452,43

10 ^ footton Inch acre"'' h'"* year"^

452,43 M,735 784,97 _{lO^Jmmha"'' h-''an"''}

Moyenne de R 654,14 lO^Jmmha-"" h"''an"''

Stocking et

Elwell(1976) Référence au tableau 5 560,00 lO^Jmmha"'' h"''an"''

Selon le tableau 2, l'équation développée par El-Swaifi et al., (1985) est basée sur les

précipitations annuelles (P). En Éttiiopie, Hurni (1985) a utilisé une adaptation de

rUSLE pour l'évaluation de l'érosion des sols. Les changements dans les différents paramètres de l'équation introduits ont été validés par des mesures empiriques sur 30 sites d'expérimentation répartis à travers le pays. L'équation développée par Hurni (1985) pour le calcul du R annuel est basée sur le total annuel moyen des précipitations

(P) estimé spatialement par une analyse de régression. Lo étal., (1985) ont aussi choisi le total annuel moyen des précipitations (P) comme le meilleur paramètre pour estimer le facteur R annuel moyen. Selon eux, plus de 90 % de la variation spatiale totale du facteur R peut être expliquée par les variations dans la moyenne annuelle des

précipitations (P).

Poster et al., (1981) ont développé une équation qui permet le calcul du facteur R

annuel en (kg m mm)/(m^ h) selon les précipitations annuelle moyennes

(P)

et l'intensité

maximale en 30 minutes (I30) recommandée par Wischmeier et Smith (1978), soit 75

23

mm

h \

Pour obtenir le facteur R en unités métriques, il faut diviser le résultat par 100.

Morgan (1974) a aussi développé une équation basée sur les précipitations moyennes

annuelles (P) et l'intensité maximale en 30 minutes (I30) recommandée par Wischmeier

et Smitfi (1978). Pour obtenir le facteur R en unités métriques avec cette équation, il

faut diviser le résultat par 1000. Avec ses études en Afrique, Roose (1975) a montré

que le R annuel moyen sur 10 ans (foot ton inch acre /?'' year "') peut être estimé par

la pluie annuelle moyenne P (mm) multipliée par un paramètre empirique (a) dont la valeur dépend de la situation géographique du site à l'étude (tableau 3).

Tableau 3 - Valeur du paramètre empirique « a »

Valeurs a

j0,5 dans la majorité des cas

|o,6 à proximité de la mer (moins que 40 km)

|o,3 à 0,2 en morftagnes tropicales africaines

jO,1 en montagnes méditerranéennes

Source : Roose (1975)

Puisque le terrain à l'étude se situe en montagnes tropicales les valeurs de 0,2 et 0,3 ont été retenues pour le paramètre « a ». Les résultats en unités américaines ont été

multipliés par 1,735 pour leur conversion en unités métriques (J mm ha'^ h'^ an'^). La

moyenne des deux résultats a été retenue. Stocking et Elwell (1976) avec leurs travaux en Rhodésie ont développé une table qui estime le facteur R annuel selon les précipitations annuelles totales (P) (tableau 4). Pour chaque augmentation de 100 mm les auteurs suggèrent une augmentation de 400 MJ du facteur R.

Tableau 4

- Évaluation du facteur R selon les précipitations annuelle totales (P)

Précipitations annuelles (mm) R en MJ mm ha h an 300-400 400-500 1630 500-600 2000 600-700 2400 700-800 2800

Source: tiré de Renard et Frelmund (1994, p. 295)

La moyenne totale des résultats des équations du tableau 2 donne un facteur R annuel

moyen de 550 10^ J mm-ha"' -h'^ -an"^ ou de 5500 MJ mm-ha"^-h"^-an'^ pour le bassin à

l'étude. La comparaison du R obtenu à d'autres résultats recensés ailleurs dans le

monde comme à Sherbrooke avec 1641 MJ mm-ha'^-h'^-an"^ (Cyr et al., 1995), à

Montréal avec 920 MJ mm-ha"^-h"Lan"^ (Wall et al., 2002) et en France avec 500 à 3400

MJ mm-ha'^-h'^-an'^ (Morgan, 1995), montre l'importance de l'agressivité des pluies en

milieu tropical. Le R annuel moyen est considéré similaire pour l'ensemble des unités

étant donné la petite superficie du bassin à l'étude.

L'équation du modèle de Carson et Kirkby (1972)

(équation 4) a permis le calcul du

facteur R selon les précipitations mensuelles

(p)

et le nombre de

jours de pluie par mois

(N) (tableau 5).

Tableau 5-

Précipitations mensuelles totales (p)

et nombre de

jours de pluie par mois

(N)

Mois Jan Féu Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc Som. P 17,4 33,8 42,1 109,1 192,1 203,9 315,3 313,2 152,7 72,8 37,1 18,8 1508,1

H

6/

V

10,3

11,7

13,4

16,2

18,6

18,9

11,8

¥

5,8

5,0

134,4

Données : station météorologique de Bac Can, province de Bac Can, district de Sa Bê, Viêt-nam.

Les résultats obtenus ont permis d'identifier les périodes de l'année où les pluies sont les plus agressives soit, dans l'ordre, les mois de juillet, août, mai, septembre et juin de la saison des pluies (Figure 7). Dépendamment de l'état de la couverture végétale au sol durant ces périodes, le risque d'érosion des systèmes culturaux varie.

18 T 16 14 3 O E o 12 •e? 10 « 8 '« g 6

1 4

2 0 —é-\ 1 1 1 1 ] 1 r 1 1 1 1

Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc Mois

Figure 7 - Intensité moyenne de la pluie par jour de pluie pour chaque mois de l'année

25

8.2. Culture et gestion du sol (G)

8.2.1. Calendriers agricoles des systèmes culturaux

Au total, six systèmes agraires principaux ont été identifiés sur ie bassin. Ceux-ci sont conséquents à ia fois des groupes ethniques qui les exploitent (facteurs culturels) et des unités géographiques (facteurs physiques) sur lesquelles ces groupes sont installés

(Figure 3). Les activités des agriculteurs au sein de ces systèmes sont rythmées par les

moussons humide et sèche du climat de la région. Les calendriers agricoles des

systèmes d'exploitation du bassin sont représentatifs de l'année 2001 (annexe 1).

A - Riz Irrigué (2 cycles de culture par an)

Le riz irrigué est cultivé par les ethnies Tay et Kinh dans les plaines alluviales près des

cours d'eau. Le riz irrigué est à priori une culture de subsistance pour ces ethnies mais

peut parfois, lors de surplus annuel, être utilisé par les ménages pour nourrir les poules

et les canards ou pour vendre au marché public de la commune. Les rizières de bas-fonds se présentent sous la forme de casiers séparés par des petites digues et, lorsque

la topographie est légèrement pentue, en terrasses. L'irrigation des parcelles s'effectue à partir de l'eau prélevée à même le cours d'eau grâce à des petits barrages en pierre,

à des canaux de dérivation et à des canaux secondaires (Hoa, 1999). L'eau circule de casier en casier par force gravitationnelle. Puisque l'eau dans les cours d'eau est

disponible à l'année longue, il est possible d'effectuer deux cycles de culture par an et

ce, malgré les mois de sécheresse.

Le cycle de printemps débute au mois de février avec la préparation des pépinières situées à proximité des rizières. Le travail du sol, soit deux labours et deux hersages,

est alors effectué. Lors du second labour, on procède à l'épandage de fumier. Les

graines de riz pur de printemps (variété 203) sont ensuite semées sur des billons qui

faciliteront par la suite l'arrachage des plants. Après plus d'une vingtaine de jours dans

la pépinière, les semis de riz sont arrachés et transportés dans les palanches jusqu'aux

rizières (Hoa, 1999).

La préparation des rizières est aussi réalisée au mois de février. La parcelle est d'abord

labourée et hersée à l'aide d'une charrue tirée par un buffle. Les chaumes de riz séchés laissés lors du repos sont alors enfouis dans le sol. On inonde ensuite la parcelle

d'environ 10 à 15 cm d'eau. On laboure à nouveau la parcelle. On épand alors des déjections animales et, principalement, des engrais chimiques azotés; les nouvelles variétés de riz à tige courte Bao Thai et 203 sont plus exigeantes et nécessitent un

apport considérable d'engrais pour espérer un bon rendement. On herse à nouveau la parcelle. Au mois de mars, on commence le repiquage du riz alors que le niveau de

l'eau dans les rizières est toujours maintenu entre 10 et 15 cm. Les touffes de riz sont semées à la main en lignes droites et espacées d'environ 25 cm les unes des autres.

Au début avril, les rizières sont mises à sec pour une durée d'environ 5 à 10 jours. Les

parcelles sont alors désherbées à l'aide d'un râteau. Dans certain cas, on remet des engrais chimiques si l'on voit que le riz n'a pas beaucoup poussé. On inonde à nouveau

et on maintient l'eau dans les rizières jusqu'à ce que le riz commence à devenir jaune.

Au cours des mois de mai et de juin, les travaux dans les rizières se résument à la

surveillance pour empêcher le bétail d'y circuler. Au début du mois de juillet, lorsque le riz est jaune, on assèche les rizières pour une seconde fois. Le riz de printemps est alors récolté. Les épis sont coupés à la faucille ou à la machette. La récolte dure environ 2 semaines dépendamment de la main d'oeuvre disponible.

Les opérations culturales pour le cycle d'été débutent dès le début du mois de juin avec la préparation des pépinières du riz d'été-automne. Le calendrier des activités agricole

est le même que pour le cycle de printemps à l'exception que le cycle de culture est un

peu plus rapide. La variété hybride de riz pur d'été-automne Bao Thai est utilisée. Lors

de la période de repos de deux mois et demi (mi-novembre à fin janvier), les chaumes

de riz sont laissés sur la parcelle. Les animaux domestiques peuvent errer librement sur les parcelles afin de se nourrir des chaumes.

B- Riz irrigué précoce (1 cycie de culture par an)

Le riz irrigué précoce est cultivé majoritairement par les ethnies H'màng et Dao et

minoritairement par les Kinh et les Tay sur les hautes terrasses situées en bas de

pente. Ces ethnies cultivent le riz précoce comme culture de subsistance mais, parfois

lors de surplus, le riz sert de nourriture pour les poules et les canards. L'irrigation de

ces parcelles éloignées des cours d'eau s'effectue à partir des sources situées aux

sommets des montagnes dans les forêts. L'eau de ruissellement et de pluie est

canalisée et conduite par gravité dans des canaux d'irrigation qui vont jusqu'à la rizière.

27

Puisque ralimentatlon en eau de ces parcelles est Insuffisante au printemps, lors de la

saison sèchie fiivernale, les agriculteurs doivent attendre les pluies du mois de juin pour commencer à travailler la terre et ne peuvent donc effectuer qu'une seule culture de riz

Irrigué par an. La variété hybride de riz pur d'été-automne Bao Thai est utilisée.

Le calendrier des opérations culturales est le même que pour le cycle d'été du riz Irrigué (2 cycles de culture par an) à l'exception que ce dernier débute plus tôt. Le travail du sol dans les rizières débute au mois de juin. Il est aussi réalisé grâce à la traction attelée

animale rendue possible en raison de l'aménagement des parcelles en terrasses. Le

repiquage débute au mois de juillet, suite à l'Inondation des parcelles avec l'arrivée des

pluies de juin.

C- Riz irrigué précoce en rotation avec maïs de printemps

Le maïs peut être cultivé en rotation avec le riz Irrigué précoce dans les hautes terrasses où l'alimentation en eau est Insuffisante au printemps. L'Implantation d'une culture sèche dans ces zones permet ainsi de gagner une culture supplémentaire par

an. Ce processus d'Intensification très récent est peu pratiqué dans le bassin.

Les opérations culturales débutent à la ml-février avec le travail du sol, soit deux labours et hersages à la charrue. Du début à la ml-mars, les graines de maïs sont déposées tous les 70 cm dans les sillons tracés en lignes droites par la charrue. Les sillons sont refermés avec le pied. L'épandage du fumier est alors effectué. Un mois plus tard, on désherbe la parcelle à l'aide d'une houe. La récolte des épis de maïs

commence à partir de la ml-mal. Les tiges des plants de maïs sont ensuite coupées et

brûlées sur la parcelle, faisant ainsi place à la culture du riz Irrigué précoce d'été. On cultive un maïs de printemps à court terme afin de pouvoir nettoyer et travailler le sol de la parcelle juste avant les pluies du mois de juin nécessaires au repiquage du riz.

D- Manioc sur brûlis

Le manioc sur brûlis est cultivé sur les terres en pentes (hautes collines et montagnes), majoritairement par les H'màng et les Dao et minoritairement par les Tay et les Kinh. Le manioc sert de nourriture pour les animaux domestiques tels les poules, les canards et les cochons. Il est aussi utilisé pour la fabrication d'alcool par les H'màng et les Dao.

Les Tay et les Kinh utilisent plutôt le maïs et le riz pour faire leur alcool. Lorsqu'il y a