Disponible à / Available at permalink :

- - -

- - -

Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository

Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:

Havyarimana, F. (2015). La contribution de l'instabilité sociopolitique dans l'anthropisation des paysages au Burundi: dynamique spatiale et biodiversité (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté des Sciences – Ecole Interfacultaire des Bioingénieurs, Bruxelles.

Disponible à / Available at permalink : https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/209113/5/24270d8c-e3d2-429c-b9e0-6ada42e36506.txt

(English version below)

Cette thèse de doctorat a été numérisée par l’Université libre de Bruxelles. L’auteur qui s’opposerait à sa mise en ligne dans DI-fusion est invité à prendre contact avec l’Université ([email protected]).

Dans le cas où une version électronique native de la thèse existe, l’Université ne peut garantir que la présente version numérisée soit identique à la version électronique native, ni qu’elle soit la version officielle définitive de la thèse.

DI-fusion, le Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles, recueille la production scientifique de l’Université, mise à disposition en libre accès autant que possible. Les œuvres accessibles dans DI-fusion sont protégées par la législation belge relative aux droits d'auteur et aux droits voisins. Toute personne peut, sans avoir à demander l’autorisation de l’auteur ou de l’ayant-droit, à des fins d’usage privé ou à des fins d’illustration de l’enseignement ou de recherche scientifique, dans la mesure justifiée par le but non lucratif poursuivi, lire, télécharger ou reproduire sur papier ou sur tout autre support, les articles ou des fragments d’autres œuvres, disponibles dans DI-fusion, pour autant que :

Le nom des auteurs, le titre et la référence bibliographique complète soient cités;

L’identifiant unique attribué aux métadonnées dans DI-fusion (permalink) soit indiqué;

Le contenu ne soit pas modifié.

L’œuvre ne peut être stockée dans une autre base de données dans le but d’y donner accès ; l’identifiant unique (permalink) indiqué ci-dessus doit toujours être utilisé pour donner accès à l’œuvre. Toute autre utilisation non mentionnée ci-dessus nécessite l’autorisation de l’auteur de l’œuvre ou de l’ayant droit.

--- English Version ---

This Ph.D. thesis has been digitized by Université libre de Bruxelles. The author who would disagree on its online availability in DI-fusion is invited to contact the University ([email protected]).

If a native electronic version of the thesis exists, the University can guarantee neither that the present digitized version is identical to the native electronic version, nor that it is the definitive official version of the thesis.

DI-fusion is the Institutional Repository of Université libre de Bruxelles; it collects the research output of the University, available on open access as much as possible. The works included in DI-fusion are protected by the Belgian legislation relating to authors’ rights and neighbouring rights.

Any user may, without prior permission from the authors or copyright owners, for private usage or for educational or scientific research purposes, to the extent justified by the non-profit activity, read, download or reproduce on paper or on any other media, the articles or fragments of other works, available in DI-fusion, provided:

The authors, title and full bibliographic details are credited in any copy;

The unique identifier (permalink) for the original metadata page in DI-fusion is indicated;

The content is not changed in any way.

It is not permitted to store the work in another database in order to provide access to it; the unique identifier (permalink) indicated above must always be used to provide access to the work. Any other use not mentioned above requires the authors’ or copyright owners’ permission.

FACULTE DES SCIENCES Ecole Interfacultaire de Bioingénieurs

Service d’Ecologie du Paysage et Systèmes de Production Végétale

LA CONTRIBUTION DE L’INSTABILITE SOCIOPOLITIQUE DANS L’ANTHROPISATION DES PAYSAGES AU BURUNDI :

DYNAMIQUE SPATIALE ET BIODIVERSITE

Thèse présentée en vue de l’obtention du diplôme de Docteur en Sciences Agronomiques et Ingénierie Biologique

Par

François HAVYARIMANA

Promoteurs :

Prof Charles DE CANNIERE (Université Libre de Bruxelles)

Prof Jan BOGAERT (Université de Liège / Gembloux Agro-Bio Tech) Prof Marie José BIGENDAKO (Université du Burundi)

Année académique 2014-2015

CPI 74

ULB

Av. A.

e.^0i

EURO PT^i, ; 660.20.64 660.40.94 FACULTE DES SCIENCES

Ecole Interfacultaire de Bioingénieurs

Service d’Ecologie du Paysage et Systèmes de Production Végétale

LA CONTRIBUTION DE L’INSTABILITE SOCIOPOLITIQUE DANS L’ANTHROPISATION DES PAYSAGES AU BURUNDI :

DYNAMIQUE SPATIALE ET BIODIVERSITE

Thèse présentée en vue de l’obtention du diplôme de Docteur en Sciences Agronomiques et Ingénierie Biologique

Par

François HAVYARIMANA

Composition du iurv :

Prof Maijolein VISSER (Présidente, Université Libre de Bruxelles) Prof Grégory MAHY (Secrétaire, Université Libre de Bruxelles, Université de Liège / Gembloux Agro-Bio Tech)

Prof Charles DE CANNIERE (Promoteur, Université Libre de Bruxelles)

Prof Jan BOGAERT (Co-promoteur, Université de Liège / Gembloux Agro-Bio Tech) Prof Marie José BIGENDAKO (Co-promotrice, Université du Burundi)

Prof Jos Van ORSHOVEN (Membre, Katholieke Universiteit Leuven) Dr Patrick MEYFROIDT (Membre, Université Catholique de Louvain)

Année académique 2014-2015

Au terme de ce travail, c’est pour nous une heureuse occasion d’exprimer nos sincères remerciements à toutes les personnes qui ont scientifiquement ou moralement contribué à sa réalisation.

Nos vifs remerciements s’adressent au Professeur Marie José Bigendako qui a marqué mes premiers pas de chercheur en encadrant mon mémoire de licence. Votre encadrement tant moral que scientifique, rempli de conseils, d’encouragements et surtout de compréhension m’a donné l’envie de continuer. Quand je faisais mon DESS en environnement et mon master en biologie des organismes et écologie, vous êtes restées à mes côtés. C’est ce soutien sans relâche qui m’a donné l’envie de faire cette thèse. Je n’oublierai pas comment, malgré vos multiples fonctions et occupations, vous avez été aux cotés de ma famille surtout pendant mon absence. Chère Professeur, je vous en remercie infiniment.

Nos sincères remerciements s’adressent plus particulièrement aux Professeurs Jan Bogaert et Charles De Cannière.

Cher Professeur Bogaert, on s’est connu au Burundi quand vous étiez mon Professeur pendant ma formation de DESS. Même si plusieurs visages avaient passé devant vous, le mien est resté dans votre mémoire. C’est l’accueil chaleureux dans votre bureau qui me l’a montré à ma première arrivée en Belgique. Vous avez accepté d’encadrer mon mémoire de master et ensuite ma thèse de doctorat. Ce n’est pas n’importe qui qui pouvait le faire. A la fin de mon master, vous vous êtes investis pour que j’obtienne un financement de ma thèse. Pendant ma thèse, vous avez financé ma formation sur ArcGIS et mon voyage pour aller collecter les données au Burundi, pour ne citer que ceux-là. Cher Professeur, sans vous, cette thèse n’aurait pas commencé. Quand vous avez quitté l’ULB pour ULg/Gembloux, vous ne m’avez pas abandonné, c’est maintenant l’occasion de tirer la conclusion. Pour toutes ces bonnes choses et surtout votre encadrement scientifique malgré vos multiples fonctions, je dis grandement merci.

Cher Professeur De Cannière, Malgré les assurances évidentes du Professeur Bogaert sur la poursuite de notre encadrement après son départ pour Gembloux, je n’étais pas sûr même si j’avais confiance en lui. C’est en vous rencontrant pour la première fois dans votre bureau, quelques jours avant mon voyage pour Bujumbura, que j’ai retrouvé l’espoir. Après avoir

vous que je me suis rendu compte de la véracité de la phrase de François Rabelais : « Science sans conscience n 'est que ruine de l'âme ». Cher Professeur, je ne saurai pas dire ici tout ce que j’ai appris de vous tant du point de vue scientifique qu’humain. Si je pourrais garder au moins quelques-unes des traces de notre rencontre au FK060, je ne doute pas de la réussite de ma future vie professionnelle et sociale. Merci pour tout très cher Professeur.

Chers Promoteurs Bigendako, Bogaert et De Cannière, rassurez-vous, je vous en resterai reconnaissant.

Mes vifs remerciements vont également à l’endroit du Professeur Maijolein Visser, Présidente de mon comité d’accompagnement et de mon jury de thèse. Chère professeur, j’ai été profondément marqué par votre implication constructive dans l’amélioration de ma thèse.

Chaque fois que je suis entré dans votre bureau, je suis sorti enrichi. Vous n’avez jamais refusé de m’écouter ou de m’orienter même en cas de multiples occupations. Je n’oublierai jamais une phrase à teneur maternelle, que vous m’avez dite en novembre 2014 quand vous m’avez trouvé au labo vers 21h : « Courage, je sais que c’est dur». Chère Professeur, un grand merci vous est véritablement adressé.

Mes sincères remerciements sont également adressés au Professeur Grégory Mahy, Secrétaire de mon jury de thèse. Non seulement vous avez accepté d’assurer cette fonction et de contribuer à l’amélioration de la qualité scientifique de cette thèse, mais aussi vous nous avez chaleureusement accueillis dans votre service à Gembloux. Merci cher Professeur.

Mes profonds remerciements s’adressent aussi au Professeur Jos Van Orshoven et au Dr Patrick Meyfroidt pour avoir accepté de faire partie de mon jury. Vous avez accepté de lire à fond mon manuscrit et vous avez fortement contribué à l’amélioration de ma thèse. Je dis merci infiniment.

Un grand merci est également adressé au Professeur Jean Lejoly pour tout ce qu’il a fait pour moi en termes de formation et de conseils. Votre expérience dans la région tropicale et particulièrement au Burundi m’a permis d’améliorer mes connaissances en botanique systématique. Merci très cher Professeur.

Nous témoignons également notre reconnaissance à Messieurs Bamps P. et Malaisse F. pour nous avoir aidés dans la détermination de certaines espèces de plantes. Nous remercions aussi Monsieur Stoffelen P. pour nous avoir guidés à l’herbarium du Jardin Botanique National de Belgique.

Notre profonde gratitude va également à l’endroit du Gouvernement du Burundi, l’Université Libre de Bmxelles à travers le Bureau des Relations Internationales et de la Coopération, l’ARES-CCD ainsi que l’Université de Liège pour leur soutien financier.

Je n’oublierai pas mes très chers amis et frères Dr Gaspard Banyankimbona et Dr Tatien Masharabu, je ne dis pas trop quant à votre contribution, vous connaissez votre place en moi.

Cher Dr Paul, je n’oublierai pas tes conseils d’il y a plus de 10 ans à Mutanga Nord. Je pense que Cap et Mas, Ban et Dus ne les ont pas non plus oubliés.

Cher Hon Dr Ndikumako, votre contribution dans cette thèse n’est pas moindre, rassurez- vous.

Florence Binon, pour votre accueil et compréhension au foyer convivial SETM, je dis merci ! Déo, bon courage, je n’ai pas oublié ta contribution surtout dans les derniers moments de ma thèse au SETM.

Nous pensons aussi au responsable forestier Nzigiyimpa L. et aux garde-forestiers surtout Ferederiko, de la Réserve Naturelle Forestière de Bururi qui ont gentiment accepté de nous accompagner dans la forêt sous la pluie pendant la collecte des données.

Nous ne pourrions pas aussi passer sous silence les innombrables services rendus par mes collègues du Service d’Ecologie du Paysage et Systèmes de Production végétale de l’ULB, sans compter sur une récompense éventuelle de notre part, qu’ils trouvent ici nos sincères remerciements.

A tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué d’une manière ou d’une autre à la réalisation de cette thèse, qu’ils trouvent ici l’expression de notre profonde gratitude.

ETM : Enhanced Thematic Mapper Plus

FAO : Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture GPS : Global Positioning System

IGEBU : Institut Géographique du Burundi

INCN : Institut National pour la Conservation de la Nature

INECN : Institut National pour l’Environnement et la Conservation de la Nature

MEEATU : Ministère de l’Eau, de l’Environnement, de l’Aménagement du Territoire et de l’Urbanisme

MINATE : Ministère de l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement MPDC : Ministère du Plan et du Développement Communal

SLOSS : Single Large Or Several Small TM : Thematic Mapper

UICN : Union Internationale pour la Conservation de la Nature

CHAPITRE I. INTRODUCTION GENERALE... 1

1.1. La déforestation tropicale, une menace mondiale... 2

1.1.1. Aperçu global de la couverture forestière et de la déforestation tropicale... 2

1.1.2. La migration des populations et la déforestation...7

1.1.3. Les enjeux climatiques de la déforestation... 9

1.1.4. Les zones agroécologiques, les systèmes agraires et l’historique de la déforestation au Burundi... 12

1.1.4.1. Les zones agroécologiques du Burundi... 12

1.1.4.2. Les systèmes agraires... 14

1.1.4.3. Historique de la déforestation au Burundi...18

1.2. Les théories sur le maintien de la diversité biologique...21

1.2.1. L’hypothèse de la diversification des niches...22

1.2.2. L’hypothèse de perturbation intermédiaire... 23

1.2.3. L’hypothèse d’échappement ou de mortalité compensatoire... 24

1.2.4. L’hypothèse de la limitation par la dispersion...25

1.3. Tempérament des espèces, perturbation et dynamique de la végétation en Afrique tropicale...26

1.4. Ecologie du paysage, une approche géographique et écologique... 29

1.4.1. La théorie des taches en biologie de la conservation : débat SLOSS...30

1.4.2. L’hypothèse centrale en écologie du paysage... 31

1.4.3. La télédétection et les systèmes d’information géographique au service de l’écologie du paysage... 32

1.5. Contexte de l’étude, questions de recherche et objectifs de la thèse...35

1.5.1. Contexte de l’étude...35

1.5.2. Objectifs de la thèse et questions de recherche... 38

1.6. Plan de la thèse...40

CHAPITRE II. MATERIEL ET METHODES...43

II. 1. Le milieu d’étude... 44

II. 1.1. Situation géographique du Burundi... 44

II. 1.2. Climat... 45

II. 1.3. Démographie... 47

11.2.1.2. Classification des images satellitaires...50

11.2.1.3. Validation de la classification des images satellitaires... 53

II. 2. 2. Collecte des données de terrain... 55

11.2.2.1. Pourquoi choisir le sud et sud-est du Burundi comme zone d’étude ?...55

111.2.2.2. Dynamique du paysage et de la zone située autour des camps de déplacés...56

111.2.2.3. Inventaire forestier...57

111.2.2.4. Diversité floristique... 59

11.2.3. Analyse des données...61

11.2.3.1. Dynamique de l’occupation du sol...61

111.2.3.2. Structure spatiale et régénération naturelle des espèces arborescentes...63

11.2.3.3. Les indices de diversité... 65

11.2.3.4. Les tests statistiques... 67

11.2.3.5. Les analyses multivariées... 68

II. 2.4. Synthèse méthodologique... 70

CHAPITRE III. DIAGNOSTIC DE LA DYNAMIQUE PAYSAGERE DANS UN CONTEXTE D’INSTABILITE SOCIOPOLITIQUE AU SUD ET SUD-EST DU BURUNDI... 72

III. 1. Introduction...74

111.2. Matériel et méthodes... 76

111.2.1. Localisation et description de la zone d’étude...76

111.2.2. Choix et classification des images satellitaires... 78

111.2.3. Analyse de la composition et de la dynamique paysagère...79

111.2.4. Analyse de l’anthropisation du paysage et des processus de transformation spatiale 79 111.3. Résultats... 80

111.3.1. Evaluation de la qualité de la classification des images satellitaires... 80

111.3.2. Evolution de la composition du paysage entre 1986 et 2011... 81

111.3.3. Caractérisation de la dynamique de l’occupation du sol entre 1986 et 2011...82

111.3.4. Analyse des processus de transformation spatiale... 86

111.3.5. Analyse de l’anthropisation du paysage au sud et sud-est du Burundi... 88

III.4. Discussion... 89

III. 5. Conclusion... 95

CHAPITRE IV, LA CONTRIBUTION DES CAMPS DE DEPLACES A LA DYNAMIQUE PAYSAGERE AU SUD ET SUD-EST DU BURUNDI...96

IV. 1. Introduction... 98

IV.2. Matériel et méthodes... 100

IV.2.1. Critères de choix et description de la zone d’étude... 100

IV.2.2. Critères de choix et localisation des camps de déplacés étudiés...100

IV.2.3. Dispositif et méthode de détermination de la zone d’étude autour des camps de déplacés...101

IV.2.4. Choix et classification des images satellitaires...102

IV.2.5. Analyse de la composition et de la dynamique de l’occupation du sol autour des camps... 103

IV.2.6. Evolution spatio-temporelle de l’anthropisation autour des camps et tentative d’élaboration d’une typologie des camps... 103

IV. 3. Résultats... 105

IV.3.1. Validation de la classification des images satellitaires...105

IV.3.2. Validation de la localisation des camps sur les cartes d’occupation du sol...105

IV.3.3. Evolution de l’aire des classes d’occupation du sol autour des camps de déplacés... 106

IV.3.4. Evolution spatio-temporelle de l’anthropisation autour des camps de déplacés... 107

IV.3.5. Caractérisation de la dynamique de l’occupation du sol autour des camps...111

IV.3.6. Analyse de la typologie des camps en fonction de leur degré d’anthropisation...112

IV.4. Discussion... 115

IV.4.1. Choix et traitement d’images satellitaires... 115

IV.4.2. Dispositif d’étude et analyses statistiques... 115

IV.4.3. Dynamique de l’occupation du sol et conséquences écologiques autour des camps .116 IV.4.4. Evolution spatio-temporelle de l’anthropisation autour des camps... 118

IV. 5. Conclusion... 119

CHAPITRE V. LA DYNAMIQUE SPATIO-TEMPORELLE DE LA FORET SITUEE DANS LA RESERVE NATURELLE FORESTIERE DE BURURI AU BURUNDI ....120

V. 1. Introduction...122

V.2. Matériel et méthodes... 125

V.2.4. Analyse des processus de transformation spatiale... 127

V.3. Résultats...128

V.3.1. Evaluation de la qualité de la classification des images satellitaires... 128

V.3.2. Evolution de l’aire et du périmètre de la forêt de Bururi... 128

V.3.3. La dynamique des classes d’occupation du sol dans l’empreinte forestière...129

V.3.4. Analyse des processus de transformation spatiale... 131

V.4. Discussion... 134

V.4.1. Choix et classification des images satellitaires...134

V.4.2. Dynamique et processus de transformation spatiale de la forêt de Bururi... 134

V. 5. Conclusion...137

CHAPITRE VI. DIVERSITE ET DISTRIBUTION D’ABONDANCES DES PLANTES D’UN ECOSYSTEME PROTEGE DANS UN PAYSAGE ANTHROPISE : CAS DE LA RESERVE NATURELLE FORESTIERE DE BURURI, BURUNDI...138

VI. 1. Introduction... 140

VL2. Matériel et méthodes... 143

V. 2.1. Description de la zone d’étude... 143

VI. 2.2. Méthode de collecte des données...144

VI.2.3. Analyse de la diversité et des formes de vie des espèces... 144

VI.2.4. Méthodes de détermination du modèle de distribution d’abondances des espèces.... 145

VI.2.5. Influence de la structure forestière sur la diversité floristique du sous-bois...147

VI.3. Résultats...147

VI.3.1. Diversité, composition floristique et formes de vie... 147

VI.3.2. Distribution d’abondances des espèces...149

VI.3.3. Influence de la structure forestière sur la diversité floristique du sous-bois...150

VI.4. Discussion... 153

VI.4.1 Diversité et composition floristique... 153

VI.4.2. Distribution d’abondances et formes de vie des espèces... 154

VI.4.3. Influence de la structure forestière sur la diversité du sous-bois...155

VI.5. Conclusion... 156

REGENERATION NATURELLE ET LA COEXISTENCE DES ESPECES ARBORESCENTES DANS LA RESERVE NATURELLE FORESTIERE DE BURURI,

BURUNDI... 157

VII.l. Introduction... 159

VII.2. Matériel et méthodes... 161

VII.2.1. Description de la zone d’étude...161

VII.2.2. Abondance et distribution spatiale des espèces arborescentes... 162

VU.2.3 Structure diamétrique et régénération naturelle des espèces arborescentes... 164

VII.2.4. Impact de la structure spatiale agrégée sur la régénération naturelle et la coexistence des espèces arborescentes...165

VII.3. Résultats...166

VU.3.1. Abondance et traits biologiques des espèces arborescentes...166

VU.3.2. Structure diamétrique et régénération naturelle des espèces arborescentes... 167

VU.3.3. Distribution spatiale des espèces arborescentes... 170

VU.3.4. Impact de la distribution spatiale agrégée sur la régénération naturelle et la coexistence des espèces arborescentes... 173

VII.4. Discussion... 176

VII. 4.1. Abondance et distribution spatiale des espèces arborescentes... 176

VU.4.2. Structure diamétrique et impact de la distribution spatiale agrégée sur la régénération et la coexistence des espèces arborescentes... 178

VU.5. Conclusion... 179

CHAPITRE VIII. DISCUSSION GENERALE, CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES... 181

VIII. 1. Approche méthodologique...182

VIII. 1.1. Les données de télédétection... 182

VIII.1.2. Dispositif d'étude de l'anthropisation dans un paysage déjà anthropisé... 185

VIII.1.3. Evaluation du degré d’anthropisation et expression de l’indice d’anthropisation... 187

VIII. 2. Relation entre l’anthropisation des paysages, la structure spatiale et la diversité des espèces... 190

VIII. 3. La restauration des écosystèmes dégradés et des espèces menacées...192

VIII. 4. Les stratégies de réduction de la déforestation dans un pays surpeuplé... 197

Figure 1.2. Les causes de la déforestation...6

Figure 1. 3. Schéma simplifié du cycle global du carbone...10

Figure 1.4. Estimation cumulée du carbone libéré par la déforestation à l’horizon 2030...11

Figure 1.5. Profil topographique ouest-est du Burundi... 14

Figure 1.6. Organisation de l’espace et transferts de fertilité sur une colline burundaise...16

Figure 1.7. Forêts de la Kibira et de Bururi...20

Figure 1.8. Modèle de Janzen...25

Figure 1.9. Dynamique de la végétation en Afrique tropicale... 28

Figure 1.10. Approche scientifique adoptée en écologie du paysage...32

Figure 1.11. Courbes montrant la réflectance spectrale de quelques objets...34

Figure 1.12. Principaux facteurs influençant l’état des écosystèmes naturels au Burundi...36

Figure 1.13. Problématique de l’instabilité sociopolitique de 1993... 38

Figure 2.1. Localisation géographique du Burundi et de la zone d’étude... 44

Figure 2.2. Diagrammes ombrothermiques de quelques stations météorologiques... 46

Figure 2.3. Vue des échelles millimétrées qui étaient submergées dans le lac Cohoha...47

Figure 2.4. Evolution de la population burundaise depuis 1950... 48

Figure 2.5. Propriétés optiques des feuilles des plantes... 50

Figure 2.6. Photos illustrant quelques classes d’occupation du sol... 53

Figure 2.7. Démarche générale pour établir une carte d’occupation du sol par télédétection..55

Figure 2.8. Regroupement de la population suite à l’instabilité sociopolitique... 56

Figure 2.9. Utilisation des fleurs tombées d’un arbre pour l’identifier... 60

Figure 2.10. Méthode d’identification des processus de transformation spatiale... 63

Figure 2.11. Méthodologie du choix de la méthode d’ordination utilisée... 70

Figure 2.12. Schéma illustrant globalement l’approche méthodologique utilisée...71

Figure 3.1. Localisation de la zone d’étude dans la carte administrative du Burundi... 78

Figure 3.2. Evolution de l'aire des classes d'occupation du sol... 82

Figure 3.3. Identification des processus de transformation spatiale... 88

Figure 3.4. Evaluation du degré d’anthropisation du paysage... 89

Figure 4.1. Illustration de l’implantation de 7 bandes concentriques autour des camps... 102

Figure 4.2. Evolution de faire relative des classes d’occupation du sol autour des camps... 107

Figure 4.3. Evolution de l’anthropisation autour des camps...109

Figure 5.1. Localisation de la forêt de Bururi...126

Figure 5.2. Evolution de l’aire relative et du périmètre relatif de la forêt de Bururi... 129

Figure 5.3. Les processus de transformation spatiale...132

Figure 5.4. Dynamique spatiale de la forêt de Bururi entre 1986 et 2011... 134

Figure 6.1. Localisation de la Réserve Naturelle Forestière de Bururi...144

Figure 6.2. Importance des formes de vie identifiées...149

Figure 6.3. Distribution d'abondances des espèces de la RNFB...150

Figure 6.4. Classification des placettes ...151

Figure 6.5. Influence de la densité des arbres sur la diversité et l’équitabilité des espèces du sous-bois... 152

Figure 7.1. Localisation de la Réserve Naturelle Forestière de Bururi et des sites échantillonnés... 163

Figure 7. 2. Aperçu de la diversité et de l’abondance du peuplement arborescent... 167

Figure 7.3. Structure diamétrique globale des espèces arborescentes...168

Figure 7.4. Structure diamétrique des espèces arborescentes les plus abondantes et des espèces en voie de disparition... 169

Figure 7.5. Plantule de Prunus africana dans une clairière...170

Figure 7.6. Fréquence des individus en fonction des distances au proche voisin de la même espèce pour les espèces arborescentes les plus abondantes...171

Figure 7.7. Impact de la distance moyenne au proche voisin de S. schejfleri et X. monospora sur la régénération naturelle des espèces arborescentes... 174

Figure 7.8. E. excelsum à trois stades de développement différents...175

Figure 8.1. Boucles de rétroactions dans un système socio-écologique et désajustement environnemental lié à l’anthropisation... 192

Figure 8.2. Principales voies de dégradation et d’anthropisation des paysages au Burundi. .193 Figure 8.3. Modèle général de la dégradation d’un écosystème et les voies possibles de sa restauration...195

Figure 8.4. Effet négatif des plantations d’une espèce exotique (Pinus) sur la flore locale... 197

Figure 8.5. Hiérarchisation des facteurs de perturbation des écosystèmes naturels...200

Tableau 1.2. Aperçu général du climat, du sol et de la végétation... 13

Tableau 1.3. Les Aires protégées du Burundi... 21

Tableau 2.1. Evolution du nombre de camps de déplacés... 57

Tableau 2.2. Méthode d’attribution des coefficients d’abondance-dominance...60

Tableau 2.3. Table de contingence utilisée pour tester l’association entre deux espèces... 68

Tableau 3.1. Pourcentage de pixels correctement classés... 81

Tableau 3.2. Taux annuel de conversion des classes naturelles...83

Tableau 3.3. Matrices de transition décrivant les changements d’occupation du sol entre 1986 et 1994... 84

Tableau 3.4. Matrice de transition décrivant les changements d’occupation du sol entre 1994 et 2001 ... 85

Tableau 3.5. Matrices de transition décrivant les changements d’occupation du sol entre 2001 et 2011... 86

Tableau 3.6. Paramètres d’identification des processus de transformation spatiale...87

Tableau 4.1. Effet de l’année et de la distance par rapport aux camps sur l’anthropisation.. 108

Tableau 4.2. Comparaison des variations annuelles de l’indice d’anthropisation...110

Tableau 4.3. Matrices de transition décrivant les changements d’occupation du sol autour des camps...112

Tableau 5.1. Matrices de transition décrivant les changements d’occupation du sol... 130

Tableau 6.1. Richesse des familles de plantes en genres et en espèces... 148

Tableau 6.2. Comparaison de la composition floristique en espèces du sous-bois entre les placettes... 153

Tableau 7.1. Caractéristiques des espèces arborescentes retenues pour les analyses...167

Tableau 7.2. Paramètres de distribution spatiale de 5. scheffleri et X. monospora... 172

Tableau 7.3. Paramètres de distribution spatiale des espèces arborescentes ... 173

Tableau 7.4. Test d’association-^ ...176

Annexe 2. Matrices de transition décrivant les ehangements d’occupation du sol autour des camps de déplacés... III Annexe 3. Erreurs d’omission et de commission dans la classification des images... XI Annexe 4. Cartes d’occupation du sol de la zone d’étude...XIII Annexe 5. Liste des espèces et leurs formes biologiques...XIX Annexe 6. Caractéristiques des camps de déplacés étudiés... XXIV

écosystèmes forestiers qui jouent pourtant un rôle essentiel dans la régulation climatique et qui constituent un réservoir inestimable de la biodiversité. Les causes de cette déforestation sont multiples et complexes. Même si l’agriculture constitue l’une des causes majeures de la déforestation dans la plupart des régions tropicales, l’Afrique sub-saharienne a connu des influences exceptionnelles liées aux conflits sociaux qui ont entrainé un afflux massif de réfugiés ou de déplacés internes. Au Burundi, l’instabilité sociopolitique survenue en 1993 a entrainé un déplacement massif de la population constituée essentiellement d’agriculteurs.

Une partie de cette population déplacée s’est réfugiée à l’extérieur du pays tandis qu’une autre s’est retrouvée dans des camps de déplacés à l’intérieur du pays. L’objectif de cette étude est de caractériser la dynamique spatio-temporelle de l’occupation du sol au sud et sud-est du Burundi en mettant un accent particulier sur l’influence de cette migration forcée de la population. La dynamique et la biodiversité végétale de la forêt de Bururi qui est située dans ce paysage anthropisé ont également été analysées. Sur la base de 6 images satellitaires et des observations sur le terrain, cette étude montre que le sud et sud-est du Burundi est caractérisé par une augmentation de l’anthropisation au fil du temps. L’impact négatif de l’instabilité sociopolitique sur la végétation naturelle a été mis en évidence par la diminution du degré d’anthropisation au fur et à mesure que la distance aux camps de déplacés augmente. Il est également confirmé par le fait que l’anthropisation de la zone située autour des camps est plus importante pour les années qui ont suivi le déclenchement de l’instabilité sociopolitique par rapport aux années antérieures. Ainsi, les résultats de cette étude ont permis de confirmer que les camps de déplacés ont significativement contribué à la dynamique de l’occupation du sol dans cette région. La création de nouvelles parcelles agricoles ainsi que la recherche du bois de chauffe autour des camps sont à l’origine de cette forte déforestation. Cette étude montre également que la distribution d’abondances des plantes de la forêt de Bururi est conforme à la distribution log série, ce qui constitue également un indicateur de sa perturbation malgré son statut d’aire protégée. L’agrégation de certaines de ses espèces arborescentes pourrait être l’une des conséquences de ces perturbations anthropiques. En outre, la prépondérance de certains arbustes pionniers généralement indicateurs des forêts tropicales africaines secondarisées, serait un indicateur d’une perturbation anthropique récente qui pourrait être attribuée à cette instabilité sociopolitique. La mise en place d’une politique nationale de

Abstract

Nowadays, tropical zones are characterized by a catastrophic décliné of forest ecosystems areas which play however an important rôle in climate régulation and biodiversity conservation. There are numerous and complex causes of déforestation. Even if agriculture is one of the main causes of déforestation in most tropical régions, sub-saharan Africa is known to bave exceptional influences related to social conflicts that led to a massive flow of refugees or internai displaced population. In Burundi, socio-political instability which occurred in 1993 also led to massive waves of displaced people, essentially farmers. A part of them fled to foreign countries whereas others were kept gathered in camps throughout the country. The présent study aims to analyze the land cover spatiotemporal dynamics in south and southeast of Burundi and is particularly focused on the influence of this population forced to migrate.

Dynamics and plant diversity of Bururi forest located in this anthropogenic landscape were also investigated. The study combines six Landsat multispectral satellite images analysis with fielding observations. The study highlights an increase in natural végétation disturbance by anthropogenic activities over time. The négative impact of socio-political instability has been demonstrated by an anthropization decrease when the distance from the camps increases. It is also confirmed by a high anthropogenic pressure in the camp’s surrounding zone during the period that followed the outbreak of the socio-political instability than in previous years. This resuit confirms that displaced population camps hâve significantly contributed to the land cover dynamic in the south and southeast of Burundi. Agricultural and domestic firewood collecting activities in camp’s surrounding zone are the main causes of déforestation during instability period. The observed plant species abundance distribution in Bururi forest was found similar to the log sériés model which also suggests the impact of disturbance on the plant abundance distribution despite the status of this ecosystem as protected area. The spatial aggregation of some of its tree species would be considered as a conséquence of anthropogenic disturbance. In addition, the observed pioneer shrubs usually characteristics of secondary African tropical forests can be considered as anthropogenic recent disturbance indicators and would be attributed to the socio-political instability impact. This study recommends the establishment of a national réhabilitation policy of those disturbed zones around the camps and restoration of endangered plant species.

I

J

INTRODUCTION GENERALE

Ce chapitre est consacré à la présentation générale des forêts tropicales, les causes de leurs déforestations ainsi que les enjeux climatiques liés à la déforestation. Il aborde ensuite les grandes théories qui expliquent les mécanismes à l’origine de la coexistence d’un grand nombre d’espèces en forêts tropicales. En outre, la dynamique des forêts tropicales africaines en relation avec les perturbations et les tempéraments des espèces y est abordée. Ce chapitre fait également une brève présentation de l’écologie du paysage, une discipline basée sur l’approche relationnelle «configuration, composition et processus écologiques au niveau du paysage » de laquelle cette recherche s’inspire. La télédétection et les systèmes d’infonnation géographique, ici considérés comme des outils de l’écologie du paysage, sont brièvement présentés. Enfin, le contexte général de la thèse, les objectifs ainsi que les questions de

recherche clôturent ce chapitre.

1.1. La déforestation tropicale, une menace mondiale

1.1.1. Aperçu global de la couverture forestière et de la déforestation tropicale

Les écosystèmes forestiers assurent de nombreuses fonctions dont les plus évidentes sont la régulation climatique, la purification de l’eau, la protection contre l’érosion ainsi que la conservation de la biodiversité (Bidaud, 2012, Chakravarty et al., 2012). Ils occupent environ 3,8 milliards d’hectares (FAO et JRC, 2012). Plus de la moitié de ces forêts se trouvent en zone tropicale (Hansen et al, 2010). La forêt latino-américaine représente 25,7 % de la couverture forestière mondiale (Hansen et al., 2010) et comprend la forêt amazonienne qui est le premier massif forestier mondial (Azevedo-Ramos, 2008). En Afrique tropicale, la zone forestière représente environ 15 % de la couverture forestière mondiale (Fisher et al., 2013).

Le taux de couverture le plus élevé se trouve dans les 6 pays de l’Afrique Centrale (République Démocratique du Congo (RDC), République Centre Africaine, Gabon, Congo, Cameroun, Guinée Equatoriale), les pays de l’est et du sud de l’Afrique (Kenya, Burundi, Rwanda, Lesotho, etc.) ayant une très faible couverture forestière (Mayaux et al., 2(X)3 ; Ongolo et Karsenty, 2011). Selon ces auteurs, la RDC possède à elle seule 25,3 % de la forêt d’Afrique tropicale, soit 9,2 % des forêts tropicales mondiales. Les forêts du bassin du Congo représentent le 2^”' massif forestier tropical (De Wasseige et al., 2012 ; Megevand et al., 2013). En Asie tropicale, ce sont certaines îles de l’Archipel Indonésien, la Nouvelle Guinée, la Malaisie et le Cambodge qui ont un taux de couverture forestière le plus élevé (FAO, 2010 ; Miettinen et al., 2011).

Cette richesse naturelle a toujours été considérée par l’homme comme un réservoir inépuisable où il est possible de puiser aveuglement et sans mesure (Beker et al., 1983). Le bois a toujours représenté une matière première primordiale pour presque toutes les activités humaines et dans toutes les civilisations (Ramade, 2005). A l’heure actuelle, son exploitation devient beaucoup plus inquiétante en zone tropicale qu’en zone tempérée (Hansen et al., 2010 ; Chakravarty et al., 2012 ; Azevedo et al., 2014). La forêt tropicale qui couvrait environ 40 millions de km^ avant le néolithique, subit actuellement une perte qui pourrait entrainer la disparition de 80 % de sa superficie à la fin du XXIe siècle (Ramade, 2005). La couverture forestière a globalement diminué de 1,7 % entre 1999 et 2(X)5, soit un taux de changement annuel de 0,11 (FAO et JRC, 2012). Bien que les évaluations réalisées ne trouvent pas de consensus, la plupart reconnaissent que le taux de déforestation est globalement en augmentation malgré l’existence de quelques disparités régionales (Parmentier, 2009). Malgré

sa plus grande couverture forestière, l’Amérique tropicale perd plus que les autres régions tropicales (Wright, 2010). Elle totalise en effet environ 60 % de l’ensemble des pertes des forêts humides mondiales (Bellassen et al., 2008). Le taux de déforestation annuel est cependant plus élevé en Asie tropicale (0,78 %) qu’en Amérique Latine (0,45 %) (Moutinho et Schwartzman, 2005). Les pertes enregistrées surtout dans les pays à forte couverture forestière inquiètent davantage. En Amazonie brésihenne par exemple, le taux de déforestation est passé de 4 à 18 % entre 1978 et 2003 (Scouvart et Lambin, 2006). Cette déforestation amazonienne est perçue comme une menace écologique et climatique au niveau planétaire (Demaze, 2008). En Afrique tropicale, il semble que la dégradation soit aussi inquiétante que la déforestation. L’étude réalisée en zones soudaniennes et zambéziennes par Bodart et al (2013) sur la base d’images satellitaires de 1990 et 2000, a montré une perte de 3,3 millions d’hectares de forêts denses, 5,8 millions d’hectares de forêts claires, 8,9 millions d’hectares d’autres formations boisées, et une dégradation des forêts denses en forêts claires d’environ 3,9 millions d’hectares. Entre 2000 et 2005, un taux de déforestation de 5% a été observé (Bellassen et al., 2008). Selon ces auteurs, la situation apparaît particulièrement contrastée en Asie tropicale. En effet, au moment où les pays insulaires notamment l’Indonésie, la Malaisie et la Nouvelle Guinée perdent rapidement leurs forêts, le couvert forestier est en pleine progression en Inde (figure 1.1).

Figure 1.1. Changement annuel de la superficie forestière entre 2005 et 2010 (FAO, 2010).

Sur la base des images satellitaires, la transformation des forêts tropicales en espaces agricoles est évaluée à 3,09x10* ha par an (Achard et al., 2002). Les causes majeures de la déforestation dans les 3 régions tropicales ne sont cependant pas exactement les mêmes. En Amazonie brésilienne par exemple, ce sont les activités agro-pastorales, notamment la culture de soja et l’élevage de bovins, mais également le traçage des routes qui menacent la forêt (Le Tourneau, 2004 ; Scouvart et Lambin, 2006 ; Morton et al, 2008 ; Oszwald et al., 2011). En Asie, la culture du palmier à huile ainsi que l’exploitation du bois sont les causes majeures (Gibbs et al., 2010 ; Azhar et al., 2014). En Afrique tropicale par contre, c’est l’agriculture vivrière et la collecte du bois de chauffe qui entraînent la déforestation (Bellassen et al, 2008 ; Bogaert et al., 2008 ; Brink et al., 2009). En RDC par exemple, la déforestation a été amplifiée par l’arrivée massive des réfugiés rwandais en 1994, où environ 3758 hectares ont été détruits en 3 semaines (Biswas et Tortajada-Quiroz, 1996). Dans toutes les régions, les prix internationaux des matières premières agricoles ont depuis longtemps été considérés comme influençant le taux de déforestation. Par exemple, il a été démontré que le taux de déforestation observé entre 1967 et 1997 au Cameroun était fortement corrélé au prix des cultures commerciales notamment le café et le cacao. Il en a été de même pour le prix du soja et du bétail au Brésil depuis l’année 2000 (Bellassen et al., 2(X)8). Même si ce sont les causes d’origine anthropiques qui semblent jouer un rôle primordial dans ce processus de déforestation (Marna et al., 2013), les causes naturelles comme les feux naturels, les inondations, les ravageurs, etc. ont également une contribution non négligeable (Geist et Lambin, 2001).

Les causes de la déforestation tropicale sont donc multiples, et deux approches apparemment divergentes ont émergé pour distinguer les principales causes ainsi que les facteurs qui les influencent. La première reconnaît l’agriculture et la croissance démographique comme causes principales en s’inspirant de l’approche malthusienne selon laquelle la diminution des ressources suit l’allure de la croissance démographique (Jarosz, 1993 ; Carr, 2004). Pour la seconde par contre, la déforestation résulte des processus socio-économiques complexes de telle sorte qu’il serait impossible d’isoler chaque cause individuellement (Geist et Lambin, 2001, Carr, 2004). Selon Scouvart et Lambin (2006), l’explication de la déforestation par un seul facteur supposé dominant est trop simpliste et ne permet pas de se rendre compte de la complexité du processus. Ils soulignent que l’interaction des différents facteurs limite davantage l’évaluation de la contribution propre à chacun d’eux. Même s’ils reconnaissent le rôle important de l’agriculture et de la pression démographique, les partisans de la 2*"’^

approche estiment que l’ampleur de l’une ou de l’autre cause varie d’un endroit à un autre au sein d’un même continent ou d’un continent à un autre, de telle sorte qu’il serait difficile d’en dégager les plus importantes. Les deux approches semblent finalement converger sur l’idée que l’expansion des zones agricoles, les infrastructures et l’extraction du bois sont des causes majeures, immédiates ou proximales tandis que les causes démographiques, socio­

économiques, technologiques, politiques et culturelles sont des causes sous-jacentes (Geist et Lambin, 2001, Mayaux et al., 2005 ; Carr, 2009 ; Armenteras et al., 2013 ; Ernest et al., 2013), tous les deux types étant en interaction permanente (Helmut et al., 2002 ; Scouvart et Lambin, 2006) (figure 1.2).

La déforestation tropicale s’accompagne incontestablement de la perte de la biodiversité. Le risque est très élevé dans la mesure où presque la moitié des espèces animales se retrouvent dans les zones forestières tropicales où les activités humaines ont déjà fait disparaître plus de 70 % de la végétation naturelle (Parmentier, 2009). Le rythme de disparition des espèces s’est révélé plus inquiétant que ce que l’on estime être le rythme naturel d’extinction (Parmentier, 2009). On estime en effet que d’ici un demi-siècle, 15 à 37 % des espèces animales et végétales pourraient avoir disparu suite aux changements climatiques ou à la destruction ou perturbation excessive de leur milieu naturel (Pamentier, 2009 ; Ozer, 2010). Sur la base de la superficie des forêts et du rythme de déforestation, Singh (2013) indique que le risque de perte est plus élevé en Asie et Pacifique qu’en Afrique et en Amérique latine. Cependant selon la liste rouge de l’UICN, l’Afrique subsaharienne présente un nombre d’espèces éteintes ou menacées plus élevé comparativement aux deux autres régions tropicales (Vié et al., 2011) (tableau 1.1).

Tableau 1.1. Nombre d’espèces éteintes ou menacées dans quelques régions tropicales. Les espèces menacées sont celles classées comme vulnérables, en danger ou en danger critique d’extinction selon le modèle de l’UICN (Vié étal., 2011).

Plantes Animaux

Zones éteintes menacées éteints menacés

Amérique du sud 15 3023 33 2197

Afrique subsaharienne 20 2365 234 4095

Asie du sud et du sud-est 15 2317 27 3962

Total 50 7705 294 10254

PROXIMATE CAUSES UNDERLYING CAUSES Figure 1.2. Les causes de la déforestation (Geist et Lambin, 2001)

1.1.2. La migration des populations et la déforestation.

Les migrations ont toujours été l’une des stratégies de survie adoptées par l’homme pour faire face aux multiples aléas d’origine naturelle (éruptions volcaniques, sécheresses, famines, inondations, etc.) ou anthropique (persécution religieuse ou ethnique, inégalités sociales, etc.) (Hugo, 1996 ; Bâtes, 2002 ; Dixon, 2009 ; Sigsmond et Wilson, 2013 ; Piguet et Laczko, 2014). Cette migration humaine et la déforestation sont généralement des processus qui s’influencent mutuellement. La déforestation et la dégradation des ressources forestières conduisent à l’altération des liens sociaux dont résulte ensuite la migration des populations qui est à l’origine de nouvelles déforestations dans les zones d’accueil (Van Der Geest, 2010), entraînant parfois des conflits (Flores, 2005). A titre d’exemple, les conflits au Masisi (RD Congo) en 1993 entre autochtones et immigrés ont conduit aux violences interethniques (OCDE, 2003). C’est d’ailleurs sur cette dégradation des ressources forestière en Afrique occidentale qu’est fondée l’hypothèse des migrations des populations bantoues jusque dans la région des grands lacs africains (Roche, 1991).

L’inégalité de la distribution des populations par rapport aux ressources naturelles est à l’origine de ces migrations d’origine anthropique (Lonergan, 1998 ; Bilsborrow, 2002). 11 semblerait que la colonisation de la planète elle-même par les premières sociétés humaines de chasseurs-cueilleurs aurait commencé en Afrique, et par suite à de nombreux facteurs dont l’épuisement des ressources alimentaires, alors forestières, se serait étendue vers d’autres continents (Griffon, 2006). L’histoire de l’humanité est par conséquent considérée comme l’histoire de l’utilisation des forêts de la planète dans la mesure où elle s’accompagne de leur réduction ou de leur transformation (www.fao.org).

Quand au Néolithique, l’homme s’est sédentarisé avec la pratique de l’agriculture et de l’élevage, une longue rivalité avec la forêt, qui a toujours tourné au détriment de cette dernière, a commencé (Beker et al., 1983 ; Bogaert et al., 2014). Selon Mazoyer et Roudart (2002), c’est depuis environlOOOO ans que l’homme pratique l’agriculture et l’élevage tout en bouleversant la plupart des écosystèmes de la planète. Ses traces en forêt sont encore perceptibles à travers des indicateurs comme des vestiges mobiliers ou des espèces végétales caractéristiques même si ces forêts sont quelques fois qualifiées de vierge (Peyrot, 2008). La déforestation existe donc depuis que l’homme existe mais la pratique ancestrale d’abattis- brûlis semblait avoir un impact écologique mineur (Demaze et Manusset, 2008 ; De Wasseige

et al., 2012 ; Bogaert et al., 2014). Il parait que l’abattis était partiel dans la mesure où les gros arbres n’étaient pas coupés ou leurs souches n’étaient pas arrachées en raison de l’utilisation d’outils manuels moins puissants alors en sa possession (CIRAD, 2001 ; Cochet, 2001). Avec cette pratique, le terrain abandonné après 2 à 3 années de culture pouvait facilement se transformer en forêt après une période variant entre 15 et 30 ans (CIRAD, 2001 ; Bahuchet et Betsch, 2012). Cette mise en jachère était souvent accompagnée de la migration de la population. La forte croissance des populations n’a cependant pas permis de pérenniser l’équilibre entre ce type d’agriculture et la conservation des forêts à cause de la diminution de la durée des jachères (Déleage et Hémery, 1989, Mazoyer et Roudart, 2002). Actuellement, la déforestation et la fragmentation des grands massifs forestiers tropicaux sont souvent attribuées à l’action combinée des grandes sociétés forestières et des agriculteurs (Mayaux et al, 2(X)3). Les pistes créées par les sociétés forestières pour pénétrer dans la forêt ouvrent souvent la voie aux agriculteurs et aux éleveurs migrants pour s’installer dans des zones qui leur restaient inaccessibles jusqu’alors (Bellassen et al, 2008 ; Moupou, 2010).

On estime que l’agriculture itinérante représente 70 % des déboisements en Afrique, 50 % en Asie et 35 % en Amérique tropicale (Smouts, 2000). La superficie affectée à l’agriculture aurait augmenté de 57 % entre 1975 et 20(X) (Brink et Eva, 2009). Les terres arables devraient augmenter d’environ 120 millions d’hectares dans les pays en développement, principalement en Afrique subsaharienne et en Amérique latine à l’horizon 2030-2050 (Boulier et Simon, 2010). En Amazonie brésilienne par exemple, Broadbent et al. (2008) ont montré que de telles activités anthropiques ont entrainé la formation de plus de 5(XK) nouvelles taches forestières de moins de 4 km^ plus vulnérables au feu. En Afrique centrale, l’afflux migratoire est considéré comme l’une des contraintes majeures à la conservation des forêts (Mogba et Freudenberger, 1998). Le taux de déforestation le plus élevé a été signalé dans les zones de conflit où les mouvements de populations sont fréquents, notamment en République Démocratique du Congo (Duveiller et al., 2008 ; Nackoney et al., 2014). A titre d’exemple, le nombre de déplacés internes était estimé à 1,9 millions dans les provinces du nord Kivu, sud Kivu, orientale, Katanga et Equateur (Holmes, 2010). Cambrézy (non daté) signale également un impact négatif similaire des réfugiés somaliens au Kenya entre 1991 et 1998. Le flux migratoire des campagnes vers les villes peut également entraîner une énorme pression sur les écosystèmes périurbains qui deviennent de plus en plus anthropisés (Griffon, 2006 ; Carr, 2009). Concilier préservation et exploitation des forêts tropicales, à la fois pour préserver leur

rôle écologique et satisfaire les besoins des populations locales demeure par conséquent un véritable défi (Flores, 2005).

1.1.3. Les enjeux climatiques de la déforestation

La dynamique des écosystèmes terrestres dépend des interactions de plusieurs cycles biogéochimiques dont le cycle du carbone (figure 1.3), les cycles des éléments nutritifs et le cycle de l’eau (Melillo et al., 2002 ; Ramade, 2005 ; Rubio, 2009). Les ordres de grandeur souvent repris dans les publications font état d’un réservoir de carbone dans les écosystèmes forestiers compris entre 950GtC et 1120 /1240 GtC (Boulier et Simon, 2010) dont 44 % dans la biomasse, 11 % dans le bois mort et la litière et 45 % dans le sol (FAO, 2010). Chaque année, les forêts stockent environ un quart des émissions anthropiques (De Perthuis, 2008).

Leur déforestation perturbe les processus de photosynthèse, respiration, transpiration et décomposition qui entretiennent la circulation naturelle du carbone entre les écosystèmes et l’atmosphère (Melillo et al., 2002 ; Rubio, 2009, Moroni, 2013). Elle remet en circulation sous forme de CO2 d’énormes quantités de carbone stockées dans la biomasse et la matière organique des sols forestiers (Ramade, 2005 ; Bonan, 2008). A titre illustratif, sa contribution est évaluée à 180 + 80 PgC alors que celle des combustibles fossiles et la production du ciment est de 375 ± 30 PgC entre 1750 et 2011 (Ciais et al., 2013). Depuis longtemps, ce gaz à effet de serre n’a cessé d’augmenter dans l’atmosphère (Ozer, 2010). La concentration du CO2 serait passée de 278 à 390,5 ppm entre 1750 et 2011 (Ciais et al., 2013) et pourrait atteindre 700 ppm à la fin du 21^'"' siècle (Luo, 2007). La déforestation tropicale contribue pour plus ou moins 15 à 20 % de l’ensemble des émissions humaines de gaz à effet de serre (Glantz, 1992 ; Moutinho et Schwartzman, 2005 ; Houghton et Hackler, 2006 ; Bellassen et al., 2008 ; Martin, 2008 ; Demaze, 2010 ; Malhi, 2010 ; Harris et al., 2012), soit environ un cinquième des émissions humaines sur le plan mondial (De Perthuis, 2008). L’accroissement de la teneur en CO2 contribue fortement au réchauffement climatique par la perturbation du cycle du carbone (Ramade, 2005, Zhao et Running, 2010 ; Fisher et al., 2013). Solomon et al.,(2009) indiquent que les perturbations climatiques induites par l’émission de CO2 dans l’atmosphère seraient irréversibles pendant au moins 1000 ans après l’arrêt de son émission.

Les changements d’affectation des terres consistant principalement en la conversion des forêts en cultures ou en pâturages réduisent le temps de résidence du carbone et par conséquent la capacité de séquestration de la biosphère (Gitz et Ciais, 2003).

Figure 1. 3. Schéma simplifié du cycle global du carbone. Les chiffres représentent la masse du stock de carbone en PgC et le flux annuel d’échange de carbone en PgC/an. Les chiffres et flèches noirs indiquent la masse du stock de carbone et le flux d’échange estimé avant l’ère industriel (1750). Les flèches et chiffres rouges indiquent les flux anthropiques annuels moyens entre 2000 et 2009. Ces flux constituent une perturbation du cycle de carbone pendant l’ère industriel (après 1750). Les chiffres rouges dans le réservoir représentent les changements cumulés du carbone anthropique au cours de la période industrielle (1750-2011). Un changement cumulé positif indique que le réservoir a gagné du carbone à partir de 1750. Le changement cumulé du carbone anthropique dans le réservoir terrestre est la somme du carbone perdu à travers l’utilisation des terres et le carbone accumulé dans un autre écosystème à partir de l’année 1750 (Ciais et al., 2013).

Ces perturbations pourraient entrainer d’importantes variations dans l’importance et la distribution des précipitations (Ramade, 2005). On estime par exemple que le climat deviendrait plus sec en Amérique du nord et en Eurasie, là précisément où se situent actuellement les plus grandes surfaces emblavées (Ramade, 2005). Cet auteur indique que ces perturbations pourraient également entraîner une baisse des pluies dans l’hémisphère sud comme en Amérique Latine, Afrique, Indonésie et Australie. La production alimentaire serait fortement affectée de telle manière qu’en Afrique, les rendements de l’agriculture pluviale

pourrait chuter de 50 % d’ici 2020 (Ozer, 2010). Cet impact climatique pourrait également se traduire sur les écosystèmes et leur biodiversité (Luo, 2007, Ramade, 2005). Dans la partie sud-est de l’Amérique latine, le niveau de la mer s’est élevé de 1 à 2-3 mm par an au cours des 10 à 20 ans écoulés (Samaniego, 2011). Dans les tropiques, ce changement climatique pourrait davantage perturber les écosystèmes des zones humides et favoriser la propagation des savanes (Ozer, 2010 ; Hirota et al., 2011). Compte tenu de leurs taux de déforestation très élevé et de leurs très grandes superficies forestières, les 3 premiers pays tropicaux susceptibles de contribuer significativement à la réduction des émissions de CO2 dans l’atmosphère sont le Brésil, l’Indonésie et la RD Congo (Boulier et Simon ,2010) (figure 1.4).

Il est à signaler que la déforestation des forêts indonésiennes (situées sur sol tourbeux) pour la plantation des palmiers dégage deux fois plus de CO2 qu’une autre forêt tropicale située sur sol normal (Bellassen et al., 2008).

Figure 1.4. Estimation cumulée du carbone libéré par la déforestation à l’horizon 2030. Le Brésil et l’Indonésie sont les pays qui libèrent la plus grande quantité de carbone par la déforestation (Boulier et Simon, 2010).

1.1.4. Les zones agroécologiques, les systèmes agraires et l’historique de la déforestation au Burundi

Ll.4.1. Les zones agroécologiques du Burundi

Les actions combinées du relief, du climat et de l’homme ont façonné différents types de sol à valeur agricole très inégale qui correspondent à cinq zones agroécologiques : la plaine de rimbo, le Mumirwa, la crête Congo-Nil, les plateaux centraux et les dépressions du nord et de l’est (Nsabimana, 1974). La plaine de l’Imbo correspond aux plaines côtières qui bordent le lac Tanganyika et à la partie orientale de la plaine de la Rusizi (Lasserre, 1979). Cette zone située à une altitude variant entre 780 et 1000 m est caractérisée par des sols alluvionnaires riches en éléments minéraux (Lewalle, 1972). On y rencontre une grande variété de sols dont les principaux sont les vertisols, les solonetz, les ferrisols et ferralsols, des sols bruns eutrophes et des sols récents tropicaux, des régosols et des sols hydromorphes (Rishirumuhirwa, 2000). La zone de Mumirwa constitue une zone plus ou moins étendue, intermédiaire entre la plaine ou la rive orientale du lac Tanganyika à l’ouest et la montagne à l’Est. Située entre 1200 à 2000 m d’altitude, elle est caractérisée par une bonne fertilité mais avec des risques importants d’érosion (Nsabimana, 1974). La Crète Congo-Nil est une zone montagneuse qui traverse le Burundi du sud au nord parallèlement au lac Tanganyika. Il s’agit des massifs essentiellement quartzitiques où les barres rocheuses sont parfois dénudées (Lasserre, 1979). Elle constitue la ligne de partage des eaux entre le bassin du Nil à l’est et le bassin du Congo à l’ouest. Elle comporte le point culminant du Burundi, le mont Heha, avec une altitude de 2670 m (Bidou et al, 1991). Les Plateaux centraux, comme le nom l’indique, occupent tout le centre du Burundi depuis le versant oriental de la Crête Congo-Nil jusqu’aux dépressions de l’est et du nord du pays. Les altitudes varient entre 1500 et 2000 m avec une pente générale de l’ouest vers l’est et du sud vers le nord (Lasserre, 1979). Ces plateaux sont découpés en une multitude de collines et couvrent la plus grande partie du pays (MINATE, 1989). Dans son ensemble, le paysage du Burundi central présente une topographie ondulée, séparée en compartiments par de larges vallées (Nsabimana, 1974). Les dépressions du nord et de l’est comprennent la dépression du Bugesera et la dépression du Moso. La première couvre la partie nord-est du Burundi dont l’altitude varie entre 1200 et 1500 m tandis que la seconde est située au Sud-Est du pays à des altitudes comprises entre 1200 et 1400 m (Bikwemu, 1991). Le climat, les sols et la végétation naturelle de chaque zone agroécologique sont présentés dans le tableau 1.2 suivant un profil topographique ouest- est (figure 1.5).

Tableau 1.2. Aperçu général du climat, du sol et de la végétation des zones agroécologiques du Burundi (Kabeya et al., 1996, modifié).

Zone Altitude

(m)

Température (°C) Précipitations (mm/an)

Climat (KÔPPEN) Sol Végétation naturelle

1. Basse altitude 775-1100 22,5-25 800-1200 AW4/S alluvions Forêt sclérophile au Nord

Plaine de l’Imbo fertiles Savane à A. albida et A.gerardü

Forêt mésophile au Sud 2. Altitude

intermédiaire

1100-1600 20-23 900-1300 AW4/S riche Savane arbustive à Acacia

Versant Ouest pluies abondantes pentes fortes Forêt claire à Albizia

3. Altitude moyenne 1600-2200 ±22 1000-1500 AW4/S Forêt ombrophile de montagne

Versant Ouest pluies abondantes Prairie à Eragrostis

4. Altitude supérieure

>2200 ±17 >1500 CW crêtes Forêt ombrophile de montagne

Crête Congo-Nil

froid et pluvieux latéritique Prairie altimontaine à Ericacées Etage afro-

subalpin

Sol forestier

5. Altitude moyenne 2000-1400 19-20 1000-1400 AW3/S moyennement.

fertile

Savanes herbeuses et arbustives

Versant Est tempéré Reliques forestières à Newtonia

Plateaux centraux pluies régulières

6. Altitude intermédiaire

l.5(X)-1100 20-23 900-1200 AW4/S peu fertile Savane herbeuse à arbustive

Versant Est - chaud et sec Savane à Brachystegia et Maesopsis

Figure 1.5. Profil topographique ouest-est du Burundi (Bidou et al., 1991).

1.1.4.2. Les systèmes agraires

La notion de système agraire est un concept très complexe englobant tous les modes d’exploitation agricole d’une zone bien déterminée et qui met au centre les mécanismes de gestion et de restauration de la fertilité des sols (Cochet, 2012). Au Burundi, la dynamique des systèmes agraires a été largement étudiée par ce dernier auteur à travers ses nombreuses publications. Nous ne présentons ici qu’un petit résumé de certains de ses traveaux pour aider à comprendre comment l’agriculture et l’élevage ont depuis longtemps fait pression sur la végétation naturelle au Burundi. Ce paragraphe permet également de comprendre la dynamique spatiale de l’agriculture burundaise dont les habitations constituent depuis des siècles les points centraux de la plupart des parcelles agricoles. Cet aspect nous a inspiré dans le choix du dispositif d’étude développé dans le chapitre 4 et dans la classification des images satellitaires en combinant habitations et champs dans une même classe. Ces quelques lignes servent en outre à éclairer sur la génèse des paysages du Burundi.

Bien que les systèmes de culture diffèrent d’une zone agroécologique à l’autre en fonction de de leurs spécificités (démographique, topographique, etc.) (Cochet, 2001), il semble que deux révolutions agricoles et trois systèmes agraires se sont succédés au Burundi depuis la déforestation et la généralisation des écosystèmes herbagers d’altitude il y a environ mille ou deux mille ans (Cochet, non daté). Le premier système agraire, à l’époque où les plantes d’origine américaine n’étaient pas encore introduites (avant XVII-XVIIIè siècle), serait principalement caractérisé par la culture de sorgho et d’éleusine (Eleusine coracana) tandis que

la culture du haricot du genre Vigna et celles du pois cajan (Cajanus cajan), de l’igname (Dioscorea bulbifera), du taro {Colocasia antiquorum), du coleus (Coleus dysentericus), de plusieurs courges et de quelques légumes étaient secondaires (Cochet, 2004). A côté des terres cultivées situées à proximité des habitations se trouvaient de vastes étendues de pâturages qui servaient essentiellement à l’élevage bovin mais aussi caprin et ovin, suivis des forêts ou des marais (Cochet, 1998) (figure 1.6). L’alimentation végétale étaient à cette époque accompagnée du lait, du beurre et du sang des bovins. Ce système agraire aurait été bouleversé par une véritable révolution agricole vers le siècle. L’introduction des plantes d’origine américaine (maïs, haricot du genre phaseolus, etc.), l’association des cultures, la généralisation de deux cycles de cultures par an et le perfectionnement de l’association agriculture-élevage sont les principales caractéristiques de cette révolution (Cochet, 2001). Selon ce dernier auteur, il s’agit d’un système agro-pastoral qui contrédit l’hypothèse de l’existence d’une dichotomie ethnique agriculteurs-éleveurs, et qui met en cause le mythe d’une migration hamitique. Même si l’introduction de plantes d’origine américaine n’avait pas éliminé complètement les plantes anciennes, les légumineuses et les rhizomes consommés en période de soudure, ont été dévalorisés et ont disparu au cours du siècle (Thibon, 1987). Dans l’ancien système agraire, le semis du sorgho et de l’éleusine était réalisé au début de la saison des pluies et la récolte vers la fin de cette saison. L’introduction de plantes américaines dont le cycle végétatif est plus court (3 mois pour le haricot et 5 mois pour le maïs) a permis de faire deux cultures par an sur la même parcelle (Cochet, 2004). Selon cet auteur, c’est à cette époque qu’est apparu le calendrier agricole actuel qui comprend 3 saisons culturales. La première est principalement consacrée à la culture du haricot et du maïs et correpond à la période de septembre-décembre (début delà saison des pluies). La deuxième qui correspond à la culture du haricot et de la patate douce s’étend de février à juin. La dernière correspond à la période de juin à septembre pendant laquelle les bas-fonds sont intensément cultivés. Ce nouveau système de culture a entraîné l’appauvrissement des terres en ressources minérales. C’est ainsi que l’élevage bovin a joué un grand rôle dans les stratégies agricoles paysannes et serait par conséquent le moteur de la différentiation sociale.Vers la fin du 19^™' siècle, ce processus de développement a été cependant interrompu par des épidémies de peste bovine, fièvre aphteuse et tripanosomiase qui ont entraîné l’effondrement des effectifs de bétail et par conséquent une baisse de la production agricole : c’est une crise profonde de ce système agraire (Cocbet, 2001). Selon Cochet (non daté), cette crise « ouvre les 50 années de vaches maigres et de stagnation démographique jusqu’au milieu des années quarante » et aurait pris fin vers les années cinquante.

Figure 1.6. Organisation de l’espace et transferts de fertilité sur une colline burundaise avant la généralisation des plantes d’origine américaine (jusqu’au XVIII*'"' siècle) (Cochet, 1998).

Vers 1950, le gros bétail s’est progressivement reconstitué de telle sorte que la superficie assolée et les pâturages se partageaient plus ou moins le territoire. Les agriculteurs pratiquaient différénts systèmes de cultures dont les plus intensifs et les mieux fertilisés occupaient les parcelles les plus proches de l’enclos familial. En s’éloignant de la maison d’habitation, on observait en effet successivement la structuration spatiale auréolaire suivante : bananeraie, parcelles de céréales (sorgho, mms, etc.) ou de légumineuses (haricot, petit poids, poids cajan, etc.), parcelles de café, parcelles de patates douces ou de manioc en rotation avec des jachères pouvant dépasser une année, des pâturages et en fin des recrus arbustifs ou arborés situés souvent sur les bords des marais et mis en culture sur brûlis (Cochet, 1993). Cochet (2001) estime que l’irruption et l’extension du bananier dans les exploitations agricoles burundaises constituent des phénomènes relativement récents qui ne peuvent pas être situés avant la fin du 19^™' siècle. En plus de l’extension des surfaces assolées au détriment des pâturages, cette dynamique agraire est également caractérisée par une intensification des systèmes de culture notamment la multiplication des cycles de culture sur une même parcelle, la complexification progressive des associations (maïs, haricot, manioc, patate douce,...sur la même parcelle) et les successions de cultures ainsi que le développement de la bananeraie (Cochet, 1996). Les