353

LA SURFACE DES SOLS :

REORGANISATION ET COMPORTEMENTS

LA SUPERFICIE DE LOS SUELOS : COMPORTAMIENTOS Y REORGANIZACIONES

C. VALENTIN

RÉSUMÉ

Domaine délaissé par les pédologues, la surface des sols constitue une zone privilégiée d'échanges et de processus divers. Cette courte présentation, consacrée aux travaux récents de 1'ORSTOM en milieu tropical. vise à souligner l'originalité et l'intérêt de telles études.

Un bref rappel terminologique précède la présentation des techniques employées. Si l'étude des organisations diffère peu de celle des micro-structures pédologiques, celle de leur comportement nécessite un matériel plus spécifique comme l'infil- tromètre à aspersion qui simule des pluies, le ruissellateur : une lame de ruissellement et l'émergeomètre : la levée des semences.

Les organisations superficielles, et leurs mécanismes de transformations varient suivant un gradient climatique du Sa- hara jusqu'à la forêt tropicale, au fur et à mesure que les pro- cessus biologiques prennet le pas sur les processus physiques.

L'étude de la surface des sols apporte des données qui intéressent des domaines variés. Si elle ne facilite que rarement les travaux de cartographie pédologique du fait de 1' absence de correspondance systématique entre type de sol et type de surface, elle apporte des précisions quant à la formation de certains traits pédologiques ou géologiques particuliers. L'exa- men des organisations de surface permet également souvent d'émet- tre un diagnostic sur l'état de dégradation des sols. L'appari- tiion de pellicules superficielles sur des champs irrigués ou non entraine d'importantes modifications du bilan hydrique qui peuvent se manifester par une nette réduction des quantités d'eau infiltrée. Ces pellicules constituent également un obstacle méca- nique à la levée des petites graines, et peuvent ainsi occasion- ner des diminutions de rendement. Mais c'est en hydrologie que

354

l'étude des organisations superficielles s'est montrée récemment la plus performante. La combinaison de la simulation de pluie, de la cartographie des états de surface, de la télédétection et de la modélisation mathématique à discrétisation spatiale a en effet permis la prévision du volume des crues de bassins versants trophcaux, aussi bien en milieu aride qu'en zone équatoriale. Cette méthode assure des gains de temps et d'investissements im- portants.

La surface des sols est le siège de contraintes spécifiques qui déterminent des organisations tout aussi parti- culières. Les fonctionnements qu'elle contrôle en tout ou en par- tie : infiltration, ruissellement, levée des semences . . . . cons- tituent des obstacles ou au contraire des éléments favorables au développement. Il est donc souhaitable que les études de la surface du sol, de ses transformations, et de ses comportements se développent, particulièrement en milieu tropical où les pro- blèmes se posent souvent de façon aigue.

RESUMEN

La superficie de 10s suelos que esta abandonada por 10s pedb-

logos es una zona privilegiada para 10s intercambios y 10s diversos

procesos. Esa presentacihn corta dedicada a 10s trabajos recientes de

la ORSTOM en la zona tropical intenta hacer hincapié en la originali-

dad y en el valor de tales estudios.

La presentacidn de las técnicas utilizadas es precedida por

una rapida evocaci6n terminolbgica. Mientras que el estudio de las or-

ganizaciones difiere poco del de las microestructuras pedoldgicas, él

de su comportamiento requiere un material mas especffico como el infil-

trometro con aspersidn que simula las lluvias, el "ruissellateur" :

una lamina escurrida y "l'émergeomètre" : la emergencia de las semillas

Las organizaciones superficiales y sus mecanismos de trans-

formaciones varfan con un gradiente climltico del Sahara hasta la selva

tropical, a medida que 10s procesos bioldgicos predominan 10s procesos

ffsicos.

El estudio de la superficie de 10s suelos suministra datos

que se refieren a varios campos. Mientras que facilita muy pocas veces

10s trabajos de cartograffa pedoldgica debido a la falta de correspon-

dencia sistemkica entre el tipo de suelo y el tipo de superficie, da

precisiones relativas a la formacibn de ciertos caracteres pedoldgicos

o gwldpicos particulares. El anAlisis de las organizaciones superfi-

ciales también permite a menudo emitir un diagndstico sobre la degra-

355

dacibn de 10s suelos. La emergencia de pelfculas superficiales en cam-

POS irrigados o no irrigados produce importantes modificaciones del

balance hldrico que pueden manifestarse en una reducci6n considerable

de las cantidades de agua infiltrada. Esas pelfculas también son un

obstkulo meckico a la emergencia de las pequenas semillas y pueden

producir reducciones de rendimiento. Pero el estudio de las organiza-

ciones superficiales se revelb recientemente la mas rentable en hidro-

logfa. La combinacibn de la simulacibn de lluvias, de la cartografca

de 10s estados de la superficie, de la teledeteccidn y de la modeliza-

cibn matematica con "discrétisation" espacial permitid prever el volu-

men de las crecidas en las cuencas hidroldgicas tropicales en las zonas

iridas asf como en las zonas ecuatoriales. Ese método permite ganar

tiempo y mucho dinero.

La superficie de 10s suelos es el sitio de coerciones espec II-

ficas que determinan unas organizaciones tan particulares. Los procesos

que controla en total 0 en parte : infiltraci&, escurrimiento, emer-

gencia de las semillas,... son obstkulos o por 10 contrario, unos ele-

mentos favorables a1 desarrollo. Por consiguiente, es deseable que 10s

estudios de la superficie del suelo, de sus transformaciones y de sus

comportamientos se realicen particularmente en la zona tropical donde

10s problemas se plantean a menudo de manera aguda.

357

INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . .

La surface des sols a jusqu'ici peu retenu l'atten- tion des pédologues. Ses variations dans l'espace, ses trans- formations dans le temps ont en effet tendance à rebuter ceux qui,pour les travaux de cartographie , cherchent plus volontier-s à définir les caractères les plus constants des sols.

Pourtant, comme l'a souligné FILLERON (1978), les premiers centimètres du sol constituent la zone privilegiée des échanges. C'est là qu'interfèrent le plus les domaines climatiques, biologiques et minéraux. Ses propriétés mécani- ques et hydrodynamiques conditionnent notamment des mécanismes aussi importants que la levée des semences, l'infiltration dc l'eau et l'érosion.

Cette courte présentation se propose d'évoquer quel- ques uns des travaux menés récemment en milieu tropical par 1'ORSTOM dans ce domaine.

TERMES ET METHODES . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- Quelques définitions ----_----_

+ ~ellicule_pl~smique: - -- il s'agit d'une organi- sation plus ou moins horizontale dont l'épais- est de l'ordre du millimètre. Elle est com- posée essentiellement d'argile et de limons. Un tel trait laminaire constitue un "micro-ho- -- - rizon".

+t n+crc-organisation Pel_liculaire superficielle

ou, en abrzgg lIM.O.P.S .!t-Ce ~UT est souvënt- désigné par "pellicule de battance" ne résulte pas toujours, comme nous le verrons, de l'action des pluies. De plus, ces organisations le plus souvent ne sont pas constituées d'un seul micro- horizon mais d'une superposition de pellicules de composition granulométrique variée.Fréquemment un micro-horizon sableux couvre une pellicule plasmique. L'esemble forme une "M.O.P.S.".

Fig. 1 : Infiltrometre à aspersion (Le dispositif d'enregistrement a 6té mis au point par Bernard, au Burkina) (d'après Asseline et Valentin, 1984)

Fig. 1 : Infiltrometro con aspersibn (el dispositivo de registro fue puesto a punto por Bernard, en Burkina)

10 cm t- 4

Fig. 2 : Schéma de l'emergeomètre (d'après Ruiz Figueroa, 1983)

Fig. 2 : Esquema del dispositivo utilizado para la emergencia de las semillas

359

+C état de surface: ---TTi--

ce terme, très général, est utilise pour désigner les principales caractéristiques de la surface du sol au sens le plus large. Il regroupe trois composantes: le couvert végétal, la sur- face proprement dite, qu'elle soit pelli- culaire ou non, et. le matériau directement dessous, c'est-à-dire la partie supérieu- du premier horizon pédologique.

- Techniques d'étude --- ------

+C des organisations: --- ---7-

les techniques d'ana- lyse des organisations superficielles sont les mêmes que celles utilisées pour l'étu- des sols; elles varient en fonction de l'échelle: du satellite au microscope électronique à balayage, en passant par

l'examen visuel. Elles nécessitent tou- tefois un certaine adaptation à ce type de différenciation en micro-horizons. Sur le terrain les principaux caractères pris en compte lors des descriptions sont le plus souvent la couleur, la continuité, la taille des constituants, le type de porosité (fentes, vésicules,...), la dureté, la fragilité, et l'adhérence au micro-horizon sous-jacent.

Ces données sont regroupées sur des fiches qui prévoient, outre les caractères des micro-horizons le relevé de nombreux autres paramètres tels que le pourcentage de surface couverte par la végétation herbacée, les résidus végétaux, et par les éléments grossiers, l'existence ou non d'un micro-relief, etc... Les fiches de descriptions varient suivant les milieux et le degré de précision des études: les critère; pris en compte dans le sud tunisien (ESCADAFAL, 1981 ) different bien sur de ceux du Congo (VALENTIN et KONG, 1984 ). L'analyse microscopique d'échan- tillons non remaniés permet de préciser la taille et l'arrangement des organisations.

Elle fournit ainsi des arguments solides quant à l'importance relative et à la chronologie des mécanismes de formation et de réorganisa- tion des micro-horizons.

3: des comportements : l'étude du fonctionnement des ZrZaZigaTYiZns superficielles requiert une instrumentation particulière. A titre d’exem- ple, présentons trois appareils récemment mis au point en Côte d'ivoire :

360

0 l'infiltromètre à aspersion (ASSELINE et VALENTIN, 1978): il s'agit d'un petit si- mulat ur de pluie qui arrose une surface 1 d'l m . Il permet de contrôler les principales caractèristiques des pluies : hauteur, durée, et intensité. De plus, point important, la taille et l'énergie cinétique des gouttes sont tout à fait comparables à celles des pluies tropicales naturelles. Ce dispositif facilement trans- portable sur le terrain (figure Nol) est particulièrement utile pour l'étude de la formation des micro-organisations pellicu- laires superficielles, et pour celle de la détachabilité des constituants super- ficiels sous l'effet de l'impact des gouttes de pluie.

o le ruissellateur (JANEAU, 1984): ce dis- positif permet de simuler une lame de ruissellement et d'en étudier l'effet sur les réorganisations superficielles et sur la détachabilité des matériaux.

o l'émergeomètre (RUIZ-FIGUEROA, 1983): cet appareil a été conçu pour l'étude de l'effet de la dureté de la surface du sol sur la levée des semences ( Figure N"2). Contrai- rement aux pénétromètres, ce type de balan- ce permet d'exercer une force du bas vers le haut, et de simuler avec plus de réalisme les contraintes mécaniques qui s'opposent à la levée des plantules.

CARACTERISATION DES ORGANISATIONS SUPERFICIELLES, ET LEUR REORGANISATION

Nous suiverons un ordre climatique de présentation en commençant par les schémas les plus simples, ceux qui cor- respondent aux milieux les plus secs. C'est en effet dans cet- te zone que l'activité biologique est la moins déterminante et que les mécanismes physiques sont presque les seuls à inter- venir.

La zone sub-désertique: _-__--__--

Sous une pluviométrie inférieure à 200 mm, les orga- nisations superficielles se caractérisent par l'existence vastes unités,assez homogènes, de plusieurs dizaine de km

2de . Un

exemple va nous servir à illustrer le schéma le plus généi,til des micro-organisations pelliculaires superficielles. Il s'agit de différenciations qui se sont développées sur des alluvions

361

0 - 2,5 mm :

2,5 - 5,0 nml :

5,0 - 7,0 mm :

graviers et sables grossiers et lâches

sables fins cimentés

pellicule plasmique continue

La porosité vésiculaire se développe essentiellement en limite du micro- horizon à sables fins cimentes et de la pellicule plasmique

Fig. 3 : Micro-organisations pelliculaires superficielles constituées de la succession de trois micro-horizons typiques (dessin d'apres une lame mince correspondant a la surface d'un sol alluvial sableux sub-désertique de la r6gion d'bgadez, Niger) (d'après Valentin, 1981b)

Fig. 3 : Microorganizaciones peliculares superficiales constituidas por la sucesibn de tres microhorizontes tipicos (dibujo sacado de una lamina delgada correspondiente a la superficie de un suelo aluvial arenoso subdesértico de la regi&n de Agadez, Niger)

362

Fig. 4 et 5 :

Fig. 4 et 5 :

Micro-organisations pelliculaires superficielles d'un sol alluvial sableux sub-désertique (Agadez, Niger). A gauche, ces organisations multiples sont naturelles. A droite, des pluies simulees sur ce même sol labouré ont permis de reconstituer en surface le même type d'organisations (cf. fig. 3 et 6) (d'après Valentin, 198

Microorganizaciones peliculares superficiales de un sol aluvial arenoso subdesdrtico (Agadez, Niger). A la izquierda, esas organizaciones m&ltiples son naturales. A la derecha, la simulaci6n de lluvias en ese mismo sue10 arado permiti6 reconstituir el mismo tipo de orga- nizaciones en la superficie (cf. fig. 3 y 6)

b

363

sableuses. Elle correspondent à une distribution granulométri- que verticale, inverse de celle que l’on observe pour les sédi- ments: la taille des constituants des micro-horizons successifs décroiti.du haut vers le bas. On distingue ainsi trois micro- horizons(figure N03)

. des graviers et des sables grossiers lâches

. des sables fins cimentés

. une pellicule plasmique, continue, dure, constituée d'argile et de limons, * a porosité fonctionnelle très réduite.

La plupart des M.O.P.S. dérivent de ce schéma. Signalons les principales variantes:

les graviers peuvent être remplacés par des éléments I

grossiers de plus grande taille, galets ou fragments de roches. Les sables grossiers constituent alors un micro-horizon bien individualisé sous-jacent. C'est l'organisation des pavages désertiques, encore appelés regs. Une organisation analogue se retrouve SOUS d'autres climats très constrastés comme le sommet des montagnes calcaires sub-alpines (VERGES, 1982). Il ne s'agit pas alors de micro-horizons d'échelle millimé- trique, mais de véritables horizons ( les grèzes li- tées) dont la formation correspond à des processus voisins. Il est assez fréquent d'observer des organisations qui présentent une succession de plusieurs M.0.P.S décrites ci-dessus. Cette stratification de micro-horizons sab- leux et de pellicules plasmiques apparaît surtout dans les matériaux d'apport sans qu'elle corresponde toute- fois à des mécanismes de sédimentation. L'absence de végétation, ou d'éléments grossiers favo- rise dans certains cas la déflation éolienne des micro-horizons sableux. Seule subsiste alors la pellicu- le plasmique qui affleure. Des reliques de micro-hori- zons sableux se maintiennent cependant dans les anfrac- tuosités de la pellicule, protégées de l'action du vent.

Diverses expériences menées sous pluies simulées ont mis en évidence le rôle déterminant de la pluie dans la formation de telles organisations. Quelq ues pluies suffisent par exemple à réor- ganiser une surface préalablement labourée en M.0.P.S (figure nos 4 et 5). L'impact des gouttes de pluie provoque la disjonction des particules grossières qui subissent le rejaillissement (splash) et du plasma qui est entraîné soit latéralement par le ruissellement soit à très faible profondeur par micro-illuviation. Du fait du tas- sement sous l'action de la pluie le plasma se dépose horizontalement et constitue une pellicule à porosité très réduite (figure n"6). Cet effetde la pluie est particulièrement marqué dans le cas des matériaux sableux. Il l'est moins pour les surfaces riches en argiles gonflantes où la disjonction des constituants s'opère même en l'absen- ce d'énergie cinétique: l'humectation suffit à provoquer la désagré- gation sous l'effet des mécanismes de gonflement et d'éclatement.

364

5 vm

Fig. 6 : Sommet de la pellicule plasmatique de la fig. no4 et 5 Ce cliché pris au microscope électronique à balayage (M.E.B.) met en évidence la tres faible porosite fonctionnelle de ce micro-horizon. (d'après Valentin, 1981b)

Fig. 6 : Parte superior de la pelicula pl&smatica de la fig. n"4 y 3 Esa fotografia proporcionada por el microscopio con barrido electr&ico (M.E.B.) muestra la porosidad funcional muy redu- crda de ese microhorizonte

PERlODE HUMIDE

Ir‘rr‘r-. & r‘...rn *ydrl2r œll,. I.. .eu. t,pe. da -.‘r,u.,

CYCLE CLIMTIWE

PRRIODB SECHE @iusleun armée*

Fig. 7 : Schéma des interrelations climat-sol-plante-surface du sol en milieu sahélien (d'après Valentin, 1983b)

Fig. 7 : Esquema de las interrelaciones clima-suelo-planta-superficie del suelo en la zona sahelrana

365

Le Sahel : ----- La frange méridionale du Sahara constitue un milieu très

fragile où l'économie en eau est particulièrement cruciale pour la survie de sa population. Les surfaces de ces régions, qui condition- nent en grande partie l'infiltration ou le ruissellement des eaux pluviales requièrent par conséquent une attention toute particulière. Leur organisation est très voisine de celle décrite précédemment, surtout sur les dunes fossiles, très abondantes dans cette zone.

Elle s'en distingue néanmoins par ses fortes variations latérales (LEPRUN, 1978). La succesion de plusieurs années déficitaires quant à la pluviométrie provoque la dénudation des zones où l'hétérogénéi- té de la couvertut;e pédologique rend les réserves hydriques les plus faibles (figur5 n 7). Se forment ainsi des plages nues de plusieurs dizaines de m qui subissent une réorganisation .superficielle sous l'effet des pluies avec différenciation en micro-horizons sableux en surface et pellicule plasmique sous-jacente. Non protégés du vent, les matériaux sableux subissent la déflation et sont ensuite piégés par la végétation herbeuse environnante. On assiste alors à la cons- titution de micro-dunes enherbées (figures nos 8 et 9) autour des plages nues pelliculaires. Tant que l'érosion hydrique reste limitée sur ces zones nues, ce processus reste réversible: il suffit d'une saison suffisamment pluvieuse pour que le sable des micro-dunes soit entrainé par ruissellement et recouvre les pellicules plasmiques, permettant ainsi le piégeage des graines et une regénération végéta- le des plages nues (figure n"7). Il apparaît donc qu'aux facteurs climatiques qui prédominent en milieu sub-désertique, s'ajoute en zone sahélienne le facteur végétal. Signalons également l'existence de cycles qui peuvent s'étendre sur une décennie ou plus, mais aussi annuels: l'évolution physico-chimique des milieux salins, ou sodiques, en fonction du degré d'humectation entraine des variations d'organi- sations superficielles très marquées (M~U~EN~T, 1983).

Les savanes: _-----

Plus le milieu devient humide, plus s'accentue le rôle joué par la végétation et Ba mésofaune. Les variations spatiales existent encore mais à une échelle plus fine que précédemment: les surfaces nues pelliculaires n'occupent plus que quelques cen- timètres carrés entre des touffes, le plus souvent surélevées. Les variations saisonnières doivent être soulignées. En effet l'ac- tion des vers de terre, des termites, des fourmis, etc... évolue non seulement en fonction de la pluviométrie, mais aussi de la date des feux de brousse . 11 en est de même pour la végétation (LAMOTTE, 1978; ROOSE, 1980). Ainsi, une surface très pelliculaire en début de saison des pluies peut se trouver consi- dérablement remaniée par la suite.11 est ainsi difficile d'estimer par une seule valeur la porosité superficielle d'un sol de savane.

Les forêts tropicales humides : -----_- --__---

La surface d'un sol sous forêt tropicale humide présen- te quelques organisations spécifiques:

366

Fig. 8 :

Fig. 8 :

Différenciations latérales de surface dans la zone sahélienne. Les zones dépourvues de vegétation (A) sont recouvertes d'une pellicule plasmatique dure (B) généralement à porosite vesi- culaire. Cette pellicule peut se prolonger sous la base des micro-buttes sableuses CC) qui se déplacent peu a peu. Des pellicules plus fragiles, sableuses (D) se forment à la sur- face de ces micro-buttes et sont progressivement enterrées sous les apports éoliens , piégés par le couvert herbacé

Diferenciaciones laterales superficiales en la zona saheliana. Las zonas sin vegetacibn (A) estAn cubiertas por una pelicula plhsmica dura (B) generalmente con porosidad vesicular. Esa pelicula puede prolongarse bajo las microlomas arenosas (CI que se deplazan poco a poco. Algunas peliculas mis fr&giles y arenosas CD) se constituyen en la superficie de esas micro- lomas y se acumulan progresivamente bajo 10s depbsitos eblicos colocados en la cubierta herbkea

367

Fig. 9 :

Fig. 9 :

Micro-butte sableuse en zone sahélienne (Ferlo, Sénégal). On distingue nettement la discontinuit6 avec l'ancienne surface, a la base de la micro-butte, ainsi que les surfaces pellicu- laires successives (cf. fig. 8) (d'apres Valentin, 1983a)

Microloma arenosa en la zona saheliana (Ferlo, Senegal). Se distinguen claramente la discontinuidad con la superficie antigua, en la base de la microloma asi como las superficies peliculares sucesivas (cf. fig. n"8)

Fig. 10 :

Fig. 10 :

Rides d'érosion éolienne à 500 m d'un forage en zone sahélienne (Ferlo, Sénégal). La déflation est favorisée par le piétinement du bétail. Contrairement aux abords in-médiats du forage, cette zone est la plus exposée à l'érosion du fait de l'insuffisance des restitutions organiques (d'apres Valentin, 1983a)

Pliegues de erosibn eblica a 10s 500 m de un sondeo realizado en la zona saheliana (Ferlo, Senegal). La deflacibn esta favorecida por el pisoteo del ganado. A la inversa de las inmediaciones del sondeo, esa zona esth la mks afectada por la erosibn debido a la insuficiencia de las restituciones org&nicas

368

Fig. 11 : Coupe d'un poquet de mil récemment semé et soumis à des pluies simulées. Les nombreuses micro-organisations pelli- culaires superficielles ont retardé la levde et accdléré le d6p6rissement des jeunes plantules (zone sahélienne, région d'Oursi, Burkina) (cliché Valentin)

Fig. 11 : Secci& de un hoyo de mijo recientemente sembrado y sometido a una simulacibn de lluvias. Las numerosas microorganizaciones peliculares superficiales difirieron la emergencia y aceleraron el marchitamiento de las plkntulas jbvenes (zona saheliana, regidn de Burkina)

369

o une litière épaisse de plusieurs cm, constitués de résidus végétaux plus ou moins humifiés,

o un horizon organo-minéral, lui aussi épais de plusieurs cm, formés d'un lacis de radicelles horizontales, d'éléments minéraux disjoints (assez souvent des sables lavés) et d'éléments structuraux, le plus souvent d'or1 gine biologique( debris de turricules, déjections d'air- thropodes, etc...).

Ce schhma peut subir des modifications en fonction du type de forêt ( certaines litières sont par exemple très hydropho- bes, d'autres tourbeuses), de la position topographique, et de la couverture pédologique. Signalons qu'en dépit du couvert végctal, Certaines organisations pelliculaires peuvent parfois se dévélopper,

En conclusion de cette présentation trop succinte, nous devons insister sur le fait que les micro-organisations pellicu- laires superficielles peuvent se former à partir de matériaux très divers et sous une large gamme de climats. L'intensité des mécanis- mes est d'autant plus marquée que le taux de matière organique est faible. En effet la disjonction des constituants nécessite une énergie d'autant plus réduite que les liens organo-minéraux sont lâches . A l'exception de certaines surfaces argileuses, les réorganisations superficielles sous forme de pellicule sont d'autant plus marquées que le sol est nu: l'un des agents prédominants est en effet l'impact des gouttes de pluie, le vent n'intervenant que comme facteur secondaire.

Il faut également relever que les surfaces cultivées correspondent généralement aux surfaces naturelles de climat plus sec. Les travaux culturaux ont tendance en effet à réduire la population mésofaunique; le taux de matière organique diminue tandis que les chamos restent nus une partie de l'année. Ainsi, il n'est pas rare de trouver des champs. en milieu forestier qui présentent des surfaces tout-à-fait .comparables à celle des sava- nes.

APPLICATION DE L'ETUDE DE LA SURFACE DES SOLS A DIFFERENTS DOMAINES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cartogr%hie pédologique et pédogénèse --- ------ -------

La photo-interprétation et la télédétection par satel- lite tentent de relier les états de surface aux sols sous-jacents. S'il arrive que la correspondance entre les variations de la surfa- ce et de la couverture pédologique est. bien assurée , comme par exemple au Sud de la Tunisie (ESCADAFAL ET MTIMET, 1981) ou au Sud du Burkina Faso (VALENTIN et MAHOP, 1983), cette relation est toutefois loin d'être vérifiée partout.En zone sahélienne, un même type d'état de surface peut étre décrit sur des sols fort différents, et inversement un même sol peut présenter des surfaces bien distinctes. Il arrive ainsi fréquemment que la carte des états de surface diffère largement de la carte pédologique.

370

Par contre, l'étude des phénomènes de réorganisations superficielles actuelles permet de préciser les mécanismes de formation de certaines organisations profondes. Les grèzes litées dans les Alpes (VERGES, 19821, ou certains traits particuliers de sols alluviaux (VALENTIN, 1981) peuvent en effet être considérés comme d'anciennes surfaces qui auraient été enterrées après avoir subi des processus de réorganisations superficielles. Mais c'est surtout pour l'étude de l'évolution actuelle des sols que les tra- vaux concernant la surface des sols peuvent se montrer précieux. Ceux-ci permettent en effet d'émettre un diagnostic sur l'état de dégradation des sols soumis à différentes contraintes: sécheresse, piétinement par le bétail,... L'examen des surfaces met souvent en évidence certains processus érosifs d'autant plus pernicieux qu'ils sont peu manifestes (érosion en nappe, érosion éolienne,...) (figure n”10).

MISE EN VALEUR DES SOLS: ---- -------

L'apparition de M.O.P.S. sur les champs peut être préjudiciable pour les cultures que ce soit en milieux tropi- cal ou tempéré (BOIFFIN et SEBILLOTTE, 1976). Les pellicules réduisent l'infiltration et les échanges gazeux, tout en fa- vorisant le ruissellement et l'érosion. RUIZ-FIGUEROA (1983) a montré que le simple fait de tendre une moustiquaire au-des sus de parcelles soumises à des pluies simulées permettait de multiplier par deux ou trois, suivant les types de sol, les quantités d'eau infiltrée. La moustiquaire en divisant par 10 la valeur de l'énergie cinétique des pluie a en effet consi- dérablement limiter les mécanismes de réorganisations superfi- cielles, assurant ainsi le maintien d'une porosité suffisamment ouverte en surface.

Une irrigation par aspersion mal conduite, du fait de l'utilisation de gicleurs ou de pressions peu appropriées, peut occasionner la formation de pellicules. Il apparaît alors un ruissellement qui limite d'autant l'efficacité de l'irriga- tion.

Ces M.O.P.S. constituent également un obstacle mécanique à la levée des semences (figure-.n”l1) et peuvent ainsi provo- quer une diminution de la densité du peuplement végétal. Pour les plantes dépourvues d’un système de compensation, cela en- traîne une baisse de rendement. Cet inconvénient se manifeste principalement pour les graines de petite taille (mil, ris, carotte.. .). La dureté de ces pellicules décroît exponentiel- lement avec l’humidité, mais augmente avec l’énergie cinétique cumulée des pluies (Valentin, 1981) . La force qu’il est neces- saire d’exercer pour rompre ces M.O.P.S. est d’autant plus élevée que la texture du matériau est fine et son taux de matiè- re organique bas.

HYDRODYNAMIQUE SUPERFICIELLE ET HYDROLOGIE

Les mesures menées sous pluies simulées ont mis en éviden-

371

ce l'importance des pellicules plasmiques quant à l'apparition du ruissellement et à son intensité. Les résultats obtenus par COLLINET et VALENTIN (1979) ont montré que la part du sol qui contrôle les mécanismes d'infiltration se réduit lorsque l'on pas- se des milieux humides vers les milieux arides, celle-ci se limi- tant aux seules organisations superficielles dans les régions sub- désertiques.

Ainsi, sous forêt tropicale, il est nécessaire de connai- tre, au moins schématiquement, les variations de la couverture pédologique pour être à même de prévoir le fonctionnement hydro- logique de petits bassins versants (CASENAVE, GUIGUEN et SIMON, 1982). Dans le Sahel, par contre, le seul relevé des états de surface semble suffisant. Montrons-le par un exemple. Trois sites expérimentaux comprenant en tout 9 parcelles de simulation de pluie ont été implantés Faso

sur2un bassin versant situé au nord du Burkina ?t couvrant 9 km . La représentativité de ces parcelles

dl1 m a été évaluée à partir d'une carte des états de surface ( VALENTIN, 1981 a). Les données de simulation de pluie ont per- mis à CHEVALLIER (1982), à l'aide d'un modèle très simple, de reconstituer convenablement l'ensemble des crues réellement observées à l'exutoire du bassin. L'utilisation de la télédétec- tion satellitaire (LOINTIER et LORTIC, 1984) s'appuyant sur la carte des états de surface comme "vérité terrain" a conduit à extrapoler ces observations beaucoup plus vaste, 264 km2

à l'ensemble d'un bassin versant Celui-ci alimente un étang dont

l'existence, et la permanence conditionnent la survie de toute cette région d'élevage. C'est la combinaison de plusieurs appro- ches: cartographie des états de surface, télédétection par satel- lite, simulation de pluie et modélisation mathématique à discré- tisation spatiale qui a permis de reconstituer avec une précision satisfaisante les variations du niveau de cet étang en fonction de la pluviométrie (CHEVALLIER, CLAUDE et POUYAUD, SOUS presse).

De tels résultats ont encouragé les hydrologues de 1'ORSTOM à adopter la simulation de pluie pour tester l'hydrau- licité des bassins versants tropicaux. A ce jour, cette méthode a été testée avec succès dans 5 pays d'Afrique Noire, sus 20 bassins versants dont la taille varient entre 1 et 60 km .

372

CONCLUSION

La surface du sol est le siège de conditions parti- culière : exposition directe à d’intense flux hydriques et ther- miques, interventions de l’énergie cinétique des pluies, du ci- saillement par les eaux de ruissellement, du vent, absence de pression pédostatique ce qui facilite le foisonnement...

Il s’y forme alors des micro-organisations pelliculai- res spécifiques dont l’étude fait appel à la fois à l’observa- tion directe (jusqu’à l’échelle de l’ultra-microscope), à la mesure de comportements significatifs, et à la reconstitution de leur genèse sous pluies ou ruissellements expérimentaux (simulés à la même échelle de temps que les phénomènes naturels).

La connaissance de ces organisations superficielles et de leur genèse a des applications variées tant en agronomie (le- vée des semences, économie de l’eau), en hydrologie (infiltration et ruissellement) qu’en pédologie (échanges et flux, interactions avec les phénomènes biologiques). Leur étude tend à se généraliser, tant en zone tempérée qu’en zone tropicale.

373

BIBLIOGRAPHIE

ASSELINE (5.1, VALENTIN (C.) - 1978.

Construction et mise au point d’un infiltromètre à aspersion. Cah. ORSTOM, sér.

Hydro!., XV (4): 321-349.

ASSELINE(J.1, VALENTIN (C.) - 1984.

A multiple-intensity rainfall simulator for African field conditions. 4p., Zfig.,

1 photo., S réf., in: “What’s news in rainfall simulation”, I.C.S.I., Silsoe, Grande-

Bretagne.

BOIFFIN (J.), SEBILLOTTE (M.) - 1976.

Climat, stabilité structurale et battance. Essai d’analyse de comportement d’un

sol au champ. Ann. Agron., 27 (31: 293-325, 16 réf..

CASENAVE (A.), GUIGUEN (N.), SIMON (J.M.) - 1982.

Etude des crues décennales des petits bassins versants forestiers en Afrique Tro-

picale. Cah. ORSTOM, sér. Hydro!., XIX (41: 229-252, 12 tabl., 5 fig., 20 réf..

CHEVALLIER (P.) - 1982.

Simulation de pluie sur deux bassins versants sahéliens (Mare d’oui-si - Haute-Volta).

Cah. ORSTOM, sér. Hydrol., XIX (4): 253-297, 16 fig., 14 tabl., 2 annexes, 13 rbf..

CHEVALLIER (P-1, CLAUDE (J.), POUYAUD (B.1 -

Synthèse des études hydrologiques menées dans la région d’î)ursi. à paraître

COLLINET (J.), VALENTIN (C.) - 1979.

Analyse des différents facteurs intervenant sur l’hydrodynamique superficielle.

Nouvelles perspectives. Applications agronomiques. Cah. ORSTOM, sér. Pkdol.,

XVII (4): 283-328, 26 fig., 16 tabl., 27 réf..

ESCADAFAL (R.) - 1981.

L’étude de la surf.ace du sol dans les régions arides. Recherches méthodologiques.

ES N”187, ORSTOM-DRES, Tunis, 64 p..

ESCAD_4FAL (R.), MTIMET (A.) - 1981.

Apport de la télédétection spatiale à la cartographie des ressources en sols de la

région de h4édénine (Sud Tunisien). ES ~“189, ORSTOM-DRES, Tunis, 40 P.

374

FILLERON (J.C.) - 1978.

La diagnose de la surface du sol, sa signigication dynamique. in: Recherche d’un

langage transdisciplinaire pour l’étude du milieu naturel. pp. 3 1-41. Trav. et Dot.

de 1’ORSTOM N”91, PARIS, 143 p..

JANEAU (J.L.) - 1984.

Construction d’un ruissellateur ou simulateur de ruissellement. Notice technique.

8 P.> 4 fig., 4 réf.. à paraître dans les Cah. ORSTOM, sér. Pédol..

LAMOTTE (M.1 - 1978.

La savane préforestière de Lamto, Côte d’ivoire. in:Problèmes d’écologie: écosys-

tèmes terrestres. Publié sous la direction de M.LAMOTTE et F. BOURLIERE.

pp. 231-311. Paris, MASSON édit..

LEPRUN (J.C.) - 1978.

Compte-rendu de fin d’Etudes sur les sols et leur susceptibilité à l’érosion, les ter-

res de cures salées, les formations de “brousse tigrée” dans le Gourma (Mali).

ORSTOM/DGRST. Paris, multigr., 45 p., 8 tabl., 13 fig., 6 photo., 34 réf..

LOINTIER (M.), LORTIC (B.1 - 1984.

Mare d’Oursi: traitement numérique de la vue Landsat du 4 février 1976. ORSTOM,

Cayenne, multigr., 13 p..

MOUGENOT (B.) - 1983.

Caractérisation et évolution des états de surface en relation avec la dynamique

saisonnière des sels dans le delta du Sénégal. Méthodologie et résultats partiels

de la campagne 1982/1983. ORSTOM, Dakar, multigr.,50 p.,16 fig., 17 réf..

ROOSE (E.) - 1980.

Dynamique actue!le de sols ferrallitiques et ferrugineux tropicaux d’Afrique Oc-

cidentale. Etude expCrimentale des transferts hydrologiques et biologiques de

matières sous végétations naturelles ou cultivées. Trav. et Dot. de I’ORSTOM,

No 130, Paris, 569 p..

Rl 12 FIGUEROA (J.F.) - 1983.

Les micro-organisations pellicu!sires superficielles formCes sous pluie simul9e sur

des sols ferrallitiques de savane (Centre Nord de la Côte d’ivoire). Comportement

hydr-odynamique et mécanique de ces pellicules de battance en relation avec la

text.urc, ia couverture du sc& et la levée ùu riz pluvial. Thèse de Docteur Ingénieur,

Institut h!atiorlal Agrcnomique, Paris-Grignon, 167 p.,36 fig., 19 tabl.,lSl réf..

375

VALENTIN (C.) - 1981a.

Esquisse au 1/25.000ème des différenciations morpho-structurales de la surface

des sols d’un petit bassin versant sahélien (Polaka-Oursi, Nord de la Haute-Vol-

ta). ORSTOM, multigr., Abidjan, 11 p., 1 carte h.t..

VALENTIN (C.) - 1981b.

Organisations pelliculaires superficielles de quelques sols de région subdésertiques

(Agadez-Niger). Dynamique de formation et conséquences sur l’économie en eau.

Thèse de doct. 3ème cycle. Univ. Paris VII, 229 p., 43 fig., 22 tab1.,472 réf., 67 photo..

VALENTIN (C.) - 1983a.

Effets du pâturage et du piktinement sur la dégradation des sols autour des points

d’eau artificiels en région sahélienne (Ferlo, nord Sénégal). ORSTOM/DGRST,

Abidjan, multigr., 38 p., 8 fig., 2 tabl., 26 réf., 15 photo..

VALENTIN (C.) - 1983b.

Effects of grazing and trampling around recently drilled water holes on soi1 deterio-

ration in the Sahelian zone. à paraître dans les Compte-Rendus de: Intem. Conf. on

soi1 erosion and conservation, Honolulu, E.U.A., 34 p., 7 fig., 2 tabl., 26 rkf., 3 photo.;

VALENTIN (C.), KONG (J.) - 1984.

Cartographie de deux bassins versants forestiers (Massif du Chaillu) et d’un bassin

de savane (Comba). ORSTOM, Brazzaville, multigr., 57 p., 11 fig., 6 tabl., 18 réf..

VERGES (V.) - 1982.

Contribution à l’analyse et à la reprksentation cartographique des formations

pkdologiques en moyenne montagne calcaire (Mont Ventou+ France). Thèse de doct.

3ème cycle, Univ. Paris VII, 226 p., 83 fig.,1 1 tab1.,143 réf..