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TECHNIQUES D'ÉTUDE DE L'HYDR00IOCLIMAT DE LA CASAMANCE ET DES DONNÉES BRUTES DE FÉVRIER 1984 A JUILLET 1987 CENTIE OE RECRERCHES OciANDGRAPHIQUES DE DAKAR· TlAROYE ______1 INSTITUT SÉNÉGALAIS Dl RECHERCHES AGRle8LES J. PAGÈS ARCHIVE 169 A0 0 T 198 2

Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

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Page 1: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

TECHNIQUES D'ÉTUDE DE L'HYDR00IOCLIMAT DE LA

CASAMANCE ET CO~1PILATION DES DONNÉES

BRUTES DE FÉVRIER 1984 A JUILLET 1987

CENTIE OE RECRERCHES OciANDGRAPHIQUES DE DAKAR· TlAROYE

______1

• INSTITUT SÉNÉGALAIS Dl RECHERCHES AGRle8LES •

J. PAGÈS

ARCHIVE

N° 169

A 0 0 T 198 2

Page 2: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

méthodes employées de 1984 à 1987 sur le cours de lasont rappelées, pour une éventuelle référence

TECHNIQUES D'ETUDE DE L'HYDROBIOCLIMAT DE LA CASAMANCE

ET COMPILATION DES DONNEES BRUTES

DE FEVRIER 1984 A JUILLET 1987

par

Jean PAGES

RES UME

LesCasamanceultérieure.

Les résultats de 24 campagnes sont compilés pour quelquesparamètres: salinité, température, oxygène, pH, transparence,chlorophylle, sels nutritifs CNOa et PO~ surtout), ECOe etmatière organique dissoute CA254).

A B S T R ACT

METHODOLOGY OF THE MEASUREMENTS FOR ENVIRONMENTAL

STUDIES ON THE CASAMANCE RIVER

AND COMPILED RAW DATA OBTAINED FROM FEBRUARY 1984

TO JULY 1987

The description of hydroclimate parameters was carried outbetween 1984 and 1987. The various techniques applied during thisstudy are described for possible future reference.

Twènty four field trips have covered the main course of theCasamance river. The measured parameters were : salinity,temperature, dissolved oxygen, pH, transparency (Secchi andquantum-meter), chlorophyll, nutrients (mainly NOs et P04 ) , ECOsand dissolved organic matter (A254 nm). The raw data are listedhere.

1

Page 3: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

Casamance"un volet

l N T R 0 DUC T ION

Le "programme pluridisciplinaire d'étude de lamené par le CRODT à partir de 1984, avait"environnement".

Cette action a été menée de 1984 à 1987, afin de décrireles principaux paramètres de l'hydro-bio-climat. Ce "one-man'sshow" a nécessairement laissé de côté certains aspects.Cependant, les mesures effectuées ont le mérite d'exister. Afinde permettre une éventuelle comparaison ultérieure - ou même uneimprobable continuation de l'étude -, nous avons jugé utile derappeler ici les détails pratiques de méthodologie.

Les données recueillies ont été, jusqu'ici, exploitées defaçon partielle. Une réelle synthèse, si elle est prévue, seralongue. Afin que les données soient accessibles en détail, ilnous a paru nécessaire de les publier ici sous leur forme brute.

1 • MET H 0 DES

1.1. STATIONS

Une série de stations a été définie en avril 1984 (fig.1)et la grille étendue vers l'amont en mai 1987 (fig. 2). Enprincipe, les stations sont situées au milieu du chenal. Dans laplupart des cas, la position exacte de la station par rapport àla rive ne semble pas introduire de différence significativecependant, en cas de clapot dû au vent, on évitera les petitsfond s « 1 m).

1.2. PRELEVEMENT

Une bouteille Niskin de 1,3 1., manoeuvrée par un treuil àmain, a été utilisée le plus souvent. Une pompe immergée a étéessayée, en vue de prélévements de zooplancton.

1.3. MESURE DE LA SALINITE

Les mesures sont faites au réfractomètre. Le calage du zérodoit être vérifié. La température ambiante joue; l'appareil seraconservé à l'ombre, et peut être arrosé de quelques ml. d'eaudouce. Les valeurs lues sont le plus souvent en g.1-1 (en effet,les lois optiques ne sont valables que dans cette unité) ; enthéorie, la valeur en g.1-1 sera multipliée par 0,84 pour obtenirla salinité en g.kg- 1 (10-3 , sans unité, selon la nouvell~

convention) .

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Page 4: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

seralégèreet est

Pour des eaux trop concentrées, une dilution au 1/2faite aisément dans une seringue de 20 ml. (Uneaugmentation de la valeur résultante semble systématique,plausible en théorie).

Une calibration sera utile: des échantillons, choisis aumaximum et au minimum de salinité, seront ramenés et dosés enconductimètrie. Dans le cas du conductimètre Grundy (O<S <40 X.),une dilution par eau distillée <dont on mesurera aussi laconductivité) sera nécessaire. Là aussi, la dilution, modifiant lesactivités ioniques, entraîne une erreur systématique.

Des considérations théoriques prédisent des salinités plusélevées au fond, en saison sèche. Nous n'avons que rarement puconfirmer ces prédictions des mesures plus systématiquesseraient à faire.

1.4. MESURE DE LA TEMPERATURE

Les variations à petite échelle spatio-temporelle sontfortes; la profondeur totale et l'heure de la journée jouent unrèle net. Le lieu de prélèvement sera donc important, et devraêtre choisi soigneusement <milieu du chenal, au fond) si lamesure veut être représentative.

Nous avons employé des thermomètres à mercure. Une sondethermique, avec cable de 5 à 10 m, aurait parfois été utile pourdes profils rapides.

1.5. MESURE DE L'OXYGENE

La mesure précise par Winkler n'a de sens que si leséchantillons sont conservés correctement (sous l'eau).

Nous avons procédé à des mesures iD §i~~ au moyen d'unesonde YSI. Le bon état du senseur (absence de bulle, électroded'argent non corrodée) est capital; changer la membrane en débutde mission est une bonne tactique.

Une correction de salinité est nécessaire. La correctionautomatique ne couvrant que la gamme 0-40 Y.., nous avons renoncéà l'employer, et procédons par calcul sur des tables établiesd'après la formule de Weiss (1970). Un doute subsiste quant à lavalidité de cette formule pour les fortes salinités (voir Geddes,in Williams, 1985).

Les échanges, au niveau hémoglobine/oxy-hémoglobine, sontfonction de la pression partielle d'oxygène. Il est doncimpératif, pour que la mesure d'Oe ait un sens biologique,d'exprimer les résultats aussi en pourcentage de saturation.

3

Page 5: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

1.6. MESURE DU pH

Un pH-mètre de terrain est généralement suffisant,fortes variations à la fois de pH et de température. Enl'indication d'un pH-mètre est sensible à la saliniténécessité théorique d'une correction n'est pas évidente.

1.7. MESURE DE CARBONE MINERAL DISSOUS

vu lesoutre,

la

Cette mesure était pour nous nécessaire pour les calculs dephotosynthèse. Trois possibilités existent

1~7~1~ BçiQi~~!~i~ ~y~ç §~iYi Q~ H~De fortes teneurs en acides organiques

cette méthode par ailleurs simple et fiable.interfèrent avec

nutritifsHgCl e àet, si

1~7~g~= ~~§~~~ H~~ Q~Hl~ç~~~D! ~! ÇQDQ~ç!i~ê!~i~Dérivée de la méthode de Lemasson et Pagès (1980), cette

méthode est réalisable avec un appareillage rudimentaire. Bien quepeu précise, elle s'est montrée suffisante dans beaucoup de cas. Unéchantillon de 200 ml est nécessaire.

Ces deux méthodes sont décrites par ailleurs plus en détail(Pagès en prép.).

1~7~~~= ~~§~~~ Q~~ çb~Q~~!Qg~~Qbi~ g~~~~§~Grâce à l'ob l igeance de la base FOCAL/PIRAL, nous avons t,l'

doser quelques 300 échant i lIons de façon très préc i se. Ur.échantillon de 30 ml est amplement suffisant.

Dans tous les cas, l'échantillon sera conservé en évitan~

les bulles d'air (sans qu'elles soient absolument rédhibitoires),L'échantillon sera fixé par HgCl e saturé, à 1 ml.I- 1 environ.

1.8. MESURE DE 1eO/160

Deux séries de prélèvements ont été analysées p~r

Jusserand*. L'interprétation des résultats est en cours.Les échantillons ont été prélevés en sub-surface, dans des

tubes à vis de 13 ml ~~~Hli§ ~! f~~~~§ §QY§ l~~~y. Ils sontégalement conservés sous l'eau <afin d'éviter la moindre bulle)et à l'ombre. Aucune fixation n'est nécessaire.

1.9. SELS NUTRITIFS

En règle générale, les échantillons pour selssont fixés <empoisonnés) par une solution saturée deraison d'un ml par litre, et conservés à l'obscuritépossible, au frais.

<*) C. Jusserand. Univ. Pierre et Marie Curie, Dépt. Géol.dynam., 4 pl. Jussieu, Tour 26, 4- ét. 75230 Paris Cedex.

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Page 6: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

Les techniques d'analyse employées ont étédes cas celles décrites par Strickland etéventuellement en suivant les modifications de(1982) et de Aminot et Chaussepied (1983).

dans la plupartParsons (1972),Grasshoff ~~ ~l

1~~~1~= EbQ§Qb~!~Les récipients en plastique sont classiquement

déconseillés. Un échantillon de 30 ml en flacon de verre suffirapour un dosage en cuve de 10 cm.

Le spectrophotomètre Bausch Lamb du CRDDT ne permet pas ledosage à 880 nm ; la mesure à 850 nm reste un pis-aller, avec unesensibilité réduite d'un tiers environ.

l~~~ê~= BmmQDi~mIdéalement, l'addition des réactifs doit être faite sans

délai, du moins dans les eaux marines; un délai de 24 h (àl'obscurité) est nécessaire pour le développement du complexecoloré. Les conclusions sont laissées à l'appréciation de chacun,en fonction des possibilités matérielles.

La fixation par HgCl 2 semble admissible.L'effet de sel est actuellement étudié par Mme BA.

1~~~~~= ~i~c~!~La réduction du N0 8 par Cd reste la base. Une variante

originale a été mise au point par Mme BA suivant la méthode deGaugush et Heath (1984) un échantillon de 13 ml, fixé parHgCl R , est nécessaire.

1~~~~~= ~l![i!~La classique réaction de diazotisation est employée.

1~~~~~= ~i!lç~!~Nous n'avons pas procédé à des dosages systématiques de

Si03 • Il est entendu que des récipients en verre sont exclus.

1.10. MATIERE ORGANIQUE DISSOUTE (MOD)

Dans les milieux sous influence continentale ou dans lessystèmes à recyclage, la MOD peut être nettement plus importanteque les sels nutrififs.

En dehors d'un dosage par analyseur CHN (peu utilisabledans ce cas), trois types d'estimateurs ont été employés.

l~lQ~l~= ~~!bQQ~§ QQ!ig~~§L'absorption dans l'UV et la fluorescence (dans le proche

UV) peuvent être employées, fournissant au moins des valeursrelatives :

a) absorption UVLa longueur d'onde optimale semble varier fortement selon

les auteurs. Nous avons établi des spectres, et relevél'absorption (en cuve 1 cm, sur de l'eau décantée) à 254 nm,suivant Gadel et Texier (1986).

Page 7: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

nm);purpas

dits

L'emploi de HgC1 2 est à proscrire dans ce cas (pic à 230le formol à 5 Y, final reste un pis-aller (le formaldélyde

à 1 Y, final semble insuffisant et le chloroforme ne bloquel'activité enzymatique).

b) fluorescenceLes filtres pour la mise en évidence de la quinine sont

adéquats. Nous n'avons pas testé les fixateurs possibles.

en routine par(Whatman GF/C),

l~lQ~~~= Q~~Q~1iQ~Une oxydation de la MaD par irradiation aux UV, en présence

de HeOe , est actuellement mise au point. Sa continuation est ledosage de Naa , P04 et LCOe • Avec l'appareillage actuel, unéchantillon de 50 ml semble adéquat.

Une fixation par HgCl e ne semble pas nuisible.

l~lQ~~~= ~~1bQQg i~Qirgç1g~ :~iQIQgig~g:

Le vieillissement, en laboratoire, d'échantillons d'eauaboutit à la disparition de la MaD (mesurée par Ae~~) et à laproduction de LC02 • Les conditions sont différentes d'un "insitu", mais des indications relatives sur la labilité de la MODet sur l'activité des bactéries hétérotrophes peuvent êtreobtenues par mesure de l'absorption à 254 nm.

1.11. MATIERE PARTICULAIRE

l~ll~l~= ~~1i~rg ~i~~r~lg g~ 2~2Qg~2iQ~La filtration sur membranes filtrantes (avec rinçage par

formiate d'ammonium) reste la méthode standard.Dans les eaux à charge organique réduite, la turbidité

mesurée par disque de Secchi donne une bonne estimation desmatières en suspension (Manheim g! ~l~, 1972).

l~ll~~~= ~~!i~rg Qrg~~ig~g Q~r!iç~l~irg

Les dosages sur analyseur CHN Perkin-Elmer ont été assezdécevants. Le dosage du phosphore en particule (méthode aupersulfate) a été entrepris, la mise au point de cette méthode<pourtant classique et relativement simple) n'a pas été menée àson terme.

1~11~~~= Eb~1QQ1~~ç1Q~Le dosage de la chlorophylle se fait

filtration sur filtres en fibres de verresextraction au méthanol et fluorimètrie.

Les volumes filtrés sont de l'ordre de 30 à 60 ml, afind'éviter les problèmes de micro-répartition. Sur les eaux deCasamance, ces volumes sont ,encore trop importants et le problèmede l'auto-absorption apparaît fréquemment.

Les filtres sont conservés à l'obscurité et au froid(environ OOC sur le terrain, -15°C de retour au laboratoire). Ilssont desséchés sur Silicagel, à l'obscurité, avant extraction. Leméthanol a été choisi comme solvant après revue bibliographique.

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Page 8: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

Le dosage par fluorimètrie, rapide et évitant uneclarification de l'extrait, nécessite une calibration soigneuse.

La présence d'algues spécifiques halophiles, à forte teneuren carotène, nous a amenés à procéder à des mesures enspectrophotomètrie (à partir de volumes filtrés plus importants,de l'ordre de 250 à 500 ml).

1 . 12. OPT 1QUE

l~lê~l~= Çn~m~ Q~ l~mi~c~Nous avons mentionné l'emploi du disque de

mesurer la turbidité.Pour les déterminations de photosynthèse,

lumière doit être connu. Nous avons employé unLICOR pour mesurer l'irradiance ("downwelling" etdans la bande 400 - 700 nm ("P.A.R.").

Secchi pour

le champ dequantum-mètre

"upwelling")

absorption ont été déterminées aude 10 cm sur des échantillons de 30 mlIl faudrait, par calcul, déterminer le

Q~ l':'~~~l'exploitation des images SPOT, nous avonsde couleur de l'eau dans le visible (400 -

!~!ê~ê~= ÇQ~l~~CEn relation avec

procédé à des mesures850 nm).

Les propriétés enspectrophotomètre, .en cuveenviron, fixés par HgClp..spectre réfléchi.

Parallèlement, des séries de mesures au radiomètre (grâce àla section Pédologie de l'ORSTOM) nous ont donné des valeursd'albedo dans les trois canaux de SPOT.

1.13. PRODUCTION PRIMAIRE

Dans l'optique de mesures en mer, et à fin de comparaisonavec la lagune Ebrié, nous avons choisi la méthode au 14C avecincubations en "in situ simulé" sous lumière naturelle. Lesflacons de 250 ml sont enveloppés de toile moustiquaire plastiqueen plusieurs épaisseurs. Une dose de à 0.50 ~Ci de NaHC03 estinjectée. Les incubations sont menées sur trois heures au moins,et terminées par filtration sur GF/C. Les filtres conservés aufroid, sont desséchés ensuite à 50°C puis comptés en mélange PPO+ POPOP. Quelques problèmes d'auto-absorption apparaissent dansles eaux hyper-eutrophes d'amont, où des volumes filtrés de 30 mlpeuvent être excessifs.

Sur la Casamance, des dosages précis de Oe et ~COe in situpourraient avantageusement remplacer la méthode au 14C, vul'eutrophie du milieu.

1.14. SEDIMENTOLOGIE

Afin de préciser le rôle des sédiments dans le budget desel, nous avons procédé à des carottages en vue de mesurer lasalinité de l'eau interstitielle.

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Page 9: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

Un tuyau de PVC de 40 mm de diamètre et d'un mètre de longenviron, est aiguisé - à la râpe à bois - à une extrêmité.

Une fois enfoncé dans le sédiment, puis bouchéhermétiquement à son extrémité supérieure, un tel dispositiffournit sans problème une carotte qui sera extrudée et découpéesur place.

Les sub-échantillons seront délayés dans l'eau distillée;diverses mesures peuvent être faites sur cette dilution d'eauinterstitielle.

2 . R E 5 U L T A T 5

Nous présentons deux tableaux. Le tableau 1 donne lescaractéristiques générales des campagnes, le tableau II lesrésultats.

2.1. EXPLICATION DES SYMBOLES

ç~l~l~ I~Ql~~~ lCode: C pour "Casamance", a, b, c, numéro d'ordre

chronologique.Zone: zone couverte par la campagne, définie par les

numéros des stations extrêmes aval et amont.Paramètres mesurés: outre les symboles habituels <S X.,

eoc, pH, De). Nous employons:- Zs : profondeur du disque de 5ecchi (en m)- ê coefficient d'atténuation verticale de la lumière

("downwelling") (en m- 1 , calcul sur log népérien).- CID "carbone inorganique dissous" (LCO e ); il est

exprimé, pour les sorties Ch à Ck, en m.éq.I-1.- A254 : absorption (log 10) en cuve de 1 cm, à 254 nm.

Pour les paramètres suivants, mentionnés sur le tableaul, les résultats ne figurent pas dans le tableau II.

air température et humidité de l'air, à 1 m de hauteur.- 14C : photosynthèse, mesurée au 14C.- glu: hétérotrophie bactérienne, mesurée par "uptake" de

14'C-U-g l ucose.

ç~l~ê~ I~Ql~~~ Il5T. nO voir les emplacements fig. 1 et 2.

km distance à l'embouchure, mesurée au curvimètresur cartes au 1/200.000-, le long de l'axe du fleuve.

t : heure (TU + 1).z : profondeur du prélèvement.courant: courant de subsurface, en cm.s-- 1 "+" pour un

courant montant, vers l'amont.les autres symboles sont ceux explicités pour le tableau

l, avec les unités:* chI: en pg.I-1* NOs, etc: en ~mole.I-1

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Page 10: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

2.2. PRESENTATION

Pour la plupart des campagnes, nous avons énuméré lesstations à partir de l'amont, ce qui contredit parfois l'ordrechronologique.

3 • CON C LUS ION

Comme déjà relevé, l'étude de l'environnement de laCasamance a été un "one-man' s show". Plu-sieurs paramètresimportants ont dû être ignorés. La jonction avec la géochimie (endiscipline "amont"), et la production secondaire, (en discipline"ava 1" ) n'a pas été abordée; 1a séd i mento log ie a été for tnégligée, surtout quant aux échanges eau-sédiment. Dansl'ensemble, la chimie de l'eau a pâti d'une infrastructurequalitativement insuffisante quant aux analyses.

Le principe même d'une telle étude s'est révélé assezinadéquat quant à son organisation: des missions repétées, à 500km de distance du laboratoire central, ont entraîné un gaspillagede temps et d'énergie considérable.

Malgré cela, nous disposons d'une série de résultats quiont montré l'originalité du milieu. Des études plus poussées, parune réelle équipe disposant de moyens plus ~fficaces, seraientsouhaitables.

R E FER E N CES

AMINOT (A.) et CHAUSSEPIED (M.), 1983.- Manuelchimiques en milieu marin. CNEXO : 395 p.

des analyses

GADEL (F.) et TEX 1ER (H.), 1986.- Distribution and nature oforganic matter in recent sediments of lake Nokoué, Benin(West Africa). Est. coast. Shelf Sei., 22 : 767 - 784.

GAUGUSH (R.F.) et HEATH (R.T.), 1984.- A rapid manual method fornitfa~e determination in small volumes py a-ffioâif~cation ofthe cadmium reduction method. Water Res., 18/4 : 449 - 450.

GRASSHOFF (K;), EHRHARDT (M;) et KREMLING (K.), 1983.= Methods ofseawater analysis. (Second, revised and extended edition).Verlag Chemie (Weinheim).

LEMASSON (L.) et PAGES (J.),détermination du CO", totalen eau saumâtre. Arch. sei.6/4 : 27 - 36.

9

1980.- Méthodes simples deet du carbone organique dissousCentre Rech. Océanogr. Abidjan,

Page 11: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

MANHEIM (F.T.), HATHAWAY (J.C.> et UCHUPI (E. >, 1972.- Suspendedmatter in surface waters of the northern Gulf of Mexico.Limnol. Oceanogr., 17/1 17 - 27.

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STRICKLAND (J.D.H.) et PARSONS (T.R.),handbook of seawater analysis. ,Bull.167 : 310 p.

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WEISS (W.D.>, 1970.- The solubility of nitrogen, oxygen and argonin water and seawater. beep. Sea, Res., 17 : 721 - 735.

WILLIAMS IW.D.), 1985.- Biatic adaptations in temporary lenticwaters, with special reference to those in semi-arid andarid regions. Hydrobiologia, 125 : 85 - 110.

:1 1 1

Page 12: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

,.,. ,, , .. ,. :, ,, ,, ,, ,

" ,, ,

"---- ..1,,,

a 50 km

Figure 1a.- position des stations 1 à 41.

11

Page 13: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

2.0/2.022.0:'~.o4

/.07

/.05

Cu. B /2,345

Cb86

Ct B 1 1.,212 1.223 J. 01

ô'A:.m--==--===--

Figure lb. - Emplacement des stations "B" (bolon).

1

6Ft::::I:::::::r:::::::I::::c=0i:::'========:i~========::5'? km

Figure 2.- position des nouvelles stations d'amont.

1 1

Page 14: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

TABLEAU I. - CARACTERISTIQUES GENERALES DES CAMPAGNES.

ZOne:1 P.v~~re. ~.ut'è.

CD« ~5 Anlw~l . u -1 "" ~ ~I f 9 V .~fJ. ~.-ont :-.c.. XcS" .c. 0

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C" o~ /11 8~ 61 12 .. ~

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Ca 05 ·07/02 &. ,.~ ~2 .. .. .. +1

Cb 05 - 08 /0?J - ~ "1 · .. .. +1

Cc 16 - ICl /oCt - Il J1 + ... + • .- •11

Ce. l)- Z5 /05 . ~~ .. ... ... ... .. ... ..Cf 22- 24 /01 - , !1 + .. .. .. + +

C9 2~- 2& 108 - 6 1~7 + + .. .. + .. .. ..11

Ch le·21 /oct - 51~ .. .. .. • • .. .. . .. +t

Ci IlVIO-Oi/11 - ,,1 ~ • .. .. .. .. + .. .. t .. .. ... ..11

Cj I~-16 /12 ait (51 ~ .. .. .. • .. .. .. • .. .. • +1

Ck. ol-o~ /02 85 tl'.)~ .. + + .. .. + + .. .. . + ..11

Cl 18-2\/0) ~III ~CI .. .. .. + .. .. .. • .. .. .. .. •

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Cm Z~-26/o4 .. III ~, • · .. .. .. ... .. .. .. ..1

en ~5-02/061

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Co o6-1~/07 - III ~, .. ... + .. + + .. + .. +11

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13

Page 15: Techniques d'étude de l'hydrobioclimat de la Casamance et

TABLEAU II.- RESULrcATS.

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