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Mémoire Mastere DRIDI .pdf



Nom original: Mémoire Mastere DRIDI.pdf
Titre: Mémoire Mastere hssen
Auteur: HOSNI

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REPUBLIQUE TUNISIENNE
Ministère de l’Enseignement Supérieur
Et de la Recherche Scientifique
UNIVERSITÉ DE TUNIS EL MANAR
Faculté des Sciences de Tunis

Département de Géologie

Mémoire
Présenté en vue de l’obtention du Diplôme de

MASTÈRE
De Géologie Appliquée à l'Environnement

Impact du "non travail" du sol sur le transfert de
matières sous bioclimat sub-humide. Cas de la
région de Mateur

Elaboré par :

Hssen DRIDI

Soutenu le samedi 15 février 2014 devant le jury composé de Mrs :
Habib BELAYOUNI

Professeur - FST

Moncef GUEDDARI

Professeur - FST

Nadhira BEN AISSA

Maître Assistante - INAT

Tahar Gallali

Professeur - FST

1

Président

DÉDICACE

Je dois commencer pour vous dire que c’est grâce à tous les
sacrifices et à tous les efforts moraux et économiques de ma mère
ZINA et mon Père BRAHIM que j’ai eu la chance de pouvoir
poursuivre mes études. Ce sont eux qui ont marqué mon
avenir d’une manière radicale, et donc mon première
première dédicace est
pour eux.
eux.
Après je dédie ce travail à :
A mon frère et mes sœurs,
A tous mes amis

A ma promotion de mastère 2011
2011/2012
11/2012
Qui me soutenu inconditionnellement durant la période du
travail.

2

Remerciements
Louange à DIEU, le tout puissant, pour la volonté, la santé et la patience qu’il m’a donné
durant toutes ces années d’études et notamment celles de l’obtention du diplôme de mastère
en Géologie Appliquée à l’Environnement.
Ce travail réalisé au Laboratoire de pédologie (Unité de Recherche Pédologie 04/UR/1002/Projet RIME-PAM, à la Faculté des Sciences de Tunis relevant de l’Université de Tunis
El-Manar. N’aurait pu être mené sans :
-L’encadrement, le soutien et le contrôle de nombreuses personnes, auxquelles je tiens à
exprimer ici mes plus vifs remerciements. Au terme de ce travail, je me dois une attention
particulière :
- Qu’il me soit permis d’exprimer en premier lieu ma gratitude à Monsieur Tahar
GALLALI, professeur à la Faculté des Sciences de Tunis et directeur du Laboratoire de
Pédologie à la dite, qui a fait l’honneur de m’avoir accueilli dans son laboratoire, de
m’encadrer et de contrôler mon travail durant la période de recherche. Qu’il trouve ici
l’expression de ma très vive et s’incère gratitude pour ces précieux conseils ainsi que pour le
temps consacré à suivre mon travail et à orienter mes recherches.
Qu’il puisse trouver ici l’expression de toute ma gratitude et de ma profonde reconnaissance.
- Je tiens également à remercier Mr Habib BELAYOUNI pour l’honneur qui me fait
d’évaluer ce travail et de présider le jury d’examen.
- A mon professeur Mr Moncef GUEDDARI, professeur à la faculté des sciences de
Tunis, j’ai bénéficié de son enseignement en maîtrise et qu’en mastère de Géologie
Appliquée à l’Environnement et d’être accueillit dans son laboratoire pour faire mes
analyses. Il me fait aujourd’hui le grand honneur pour sa présence dans mon jury de
mastère, en tant qu’examinateur.
-A Mme Nadhira BEN AISSA, maitre assistante à l’INAT, d’accepter d’évaluer ce
mémoire et d’être un membre dans le jury.
- A mon professeur Mr Nizar WERTANI, maître assistant à la faculté des sciences de Tunis
qui m’a accueillit dans son laboratoire pour faire quelques analyses.
- A Mr Martial BERNOUX, Directeur de Recherche à l'IRD Montpellier.
- A Mr Christian VALENTIN, chercheur à l'IRD Montpellier.
-A Mr Philippe DELEPORTE, qui a m’aider à traiter mes résultats statistiquement.
Enfin, je ne saurais oublier tous mes co-équipiers que ce soit chercheurs, doctorants ou
post.doc au sein de l’UR-Pédologie. Je les remercie très vivement : Mr Nadhem BRAHIM,
je ne saurais lui dire suffisamment merci pour son soutien scientifique et aussi, amical et à
ma collègue Mlle Rabeb Jebali.
- A toutes mes collègues que je souhaite pour eux le bien et le bon courage pour ces
soutenances de mastère dans la même faculté.
3

TABLE DE MATIÈRES

Liste des abréviations_________________________________________________________7
Liste des figures_____________________________________________________________9
Liste des tableaux___________________________________________________________11
Résumé___________________________________________________________________12
Introduction générale________________________________________________________18

PREMIÈRE PARTIE : PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre 1 : Synthèse introductive aux modes de gestion des sols : Impacts agro
environnementaux des SCV et de l’Agriculture conventionnelle ___________________22
Introduction _______________________________________________________________22
I. Les facteurs de la dégradation des sols_________________________________________23
I.1. L’érosion : catastrophe naturelle poussée par l'homme _________________________24
I.1.1. Facteurs principaux de l’érosion hydrique_________________________________24
I.1.2. La morphologie du terrain______________________________________________24
a/ La déclivité de la pente _________________________________________________24
b/ La longueur de la pente ________________________________________________25
c/ La forme de la pente __________________________________________________25
I.2. Le sol _______________________________________________________________25
I.3. La régression du couvert végétal _________________________________________26
I.4. Les facteurs climatiques_________________________________________________28
a/ Les précipitations_____________________________________________________28
b/Le ruissellement_______________________________________________________28
II.L’agriculture de conservation_______________________________________________ 28
II .1.Définitions de l’agriculture de conservation ________________________________29
i) Définition 1 _________________________________________________________ 29
ii) Définition 2 ________________________________________________________ 29
iii) Définition 3 ________________________________________________________ 29
III. Historique du Semis Direct ________________________________________________30
III.1.Le constat à l'origine du Semis Direct: Dégradation des sols et érosion___________30
III.2. Dans le monde_______________________________________________________31
III.3.En Tunisie __________________________________________________________33
IV. Les principes fondamentaux des SCV________________________________________35
IV.1. Le sol n’est jamais travaillé_____________________________________________35
IV.2. Une couverture végétale permanente______________________________________36
IV.2.1. Les type de couvertures végétales ____________________________________36
IV.3. Les rotations culturales ________________________________________________37

4

Chapitre 2 : Impact des SCV sur la structure du sol : La M.O: constituant régulateur de
la structure du sol__________________________________________________________38
Introduction _______________________________________________________________38
I. La matière organique en Tunisie _____________________________________________39
II.Carbone et matière organique dans le sol_______________________________________39
II.1. Rôle des sols dans le cycle du carbone___________________________________39
II.2. Dynamique du carbone organique dans les sols______________________________39
II.3. Le rôle clé de la matière organique dans les sols _____________________________40
III. Les SCV vis-à-vis la dégradation des sols_____________________________________41
i) Impact des SCV sur la structure du sol_____________________________________41
ii) Impact des SCV sur les caractéristiques physico-chimiques du sol ______________42
iii) Impact des SCV sur le stockage de l’eau dans le sol_________________________42
iii) Impact des SCV sur l’activité biologique du sol ____________________________42

DEUXIÈME PARTIE
Chapitre 1 : Cadre général de la zone d’étude _________________________________39
Introduction _______________________________________________________________44
I. Présentation de la zone d’étude ______________________________________________44
I.1. Localisation Géographie__________________________________________________44
I.2. Caractérisation climatique_________________________________________________45
I.2.1. Les stations de référence ______________________________________________ 45
I.2.2.Précipitations _______________________________________________________ 45
I.2.2.1. Précipitations annuelles____________________________________________46
I.2.2.2. Précipitations annuelles sur site______________________________________46
I.2.2.3. Précipitations mensuelles___________________________________________46
I.2.2.4. Précipitations mensuelles sur site ____________________________________46
I.3. Température ___________________________________________________________48
I.4. Bilan climatique_________________________________________________________49
I.4.1 Station de référence: Mateur Ghezala_____________________________________ 49
I.4.2 Station de référence: sur le site d’étude proprement dit_______________________ 52
II. Cadre géomorphologique __________________________________________________52
II.1.La Géoologie_________________________________________________________52
II.2 La géomorphologie_____________________________________________________52
III. Cadre hydrologique______________________________________________________52
V. Caractéristiques hydrodynamiques___________________________________________54
V.1. Paramètres hydrauliques________________________________________________54
VI. Contexte pédologique____________________________________________________54
VI.1.Description des sols étudiés______________________________________________54
VI.1.1.Extension spatiale en Tunise___________________________________________56

Chapitre 2 : Matériels et méthodes ___________________________________________52
Introduction ______________________________________________________________57
I. Méthodologie adoptée et matériels impliqués ___________________________________57
I.1. Choix du site ___________________________________________________________57
5

I.2. Présentation de la parcelle ________________________________________________58
I.3. Traitement des données géographiques et topographique ________________________58
I.4. Occupation du sol_______________________________________________________58
II. Dispositif expérimental ___________________________________________________58
III. Historique de la parcelle __________________________________________________62
IV. Protocole expérimental ___________________________________________________62
IV.1.Principe_____________________________________________________________62
IV.2.Mode d’usage des terres________________________________________________63
ii) Définitions de l’agriculture de conservation ________________________________63
- Morphologie du sol sous agriculture de conservation_________________________64
V. Travail du terrain ________________________________________________________64
VII. Travail au laboratoire____________________________________________________65
VII.1. Mesure du pH des eaux de ruissellement :________________________________ 65
VII.2. Détermination de la matière en suspension________________________________65
VII.2.1. Matériels et méthodologie d’analyse__________________________________65
VII.2.2. Expression des résultats____________________________________________66
VII.2. Mesure de la conductivité électrique_____________________________________66
VII.2.1.Définition _______________________________________________________66
VII.2.3. .Méthode de calcul________________________________________________67
VII.2. Détermination de l’alcalinité ___________________________________________67
VII.3.1. Rappel _________________________________________________________67
VII.3.2. Définitions ______________________________________________________67
VII.3.3. Mode opératoire ___________________________________________________67
VII.3.4. Expression des résultats _____________________________________________68
VII.4. Détermination des teneurs en nitrates ____________________________________68
VII.4.1. Principe_________________________________________________________69
VII.4.2. Réactifs ________________________________________________________69
VII.4.3. Etablissement de la courbe d’étalonnage_______________________________69
VII.4.4. Mode opératoire _________________________________________________70
VII.4.5. Expression des résultats____________________________________________70
Chapitre 3 : Résultats et discussion ___________________________________________64
I. Caractérisation de la variabilité spatiale________________________________________71
I.1.Les méthodes géophysiques ______________________________________________71
I.2.Les méthodes géostatiques _______________________________________________71
I.3.Les méthodes statiques __________________________________________________72
II. Historiques des prélèvements _______________________________________________72
III. Variabilité des valeurs observées____________________________________________76
IV. Variabilité spatiale du coefficient de ruissellement Kr __________________________73
IV.1.Période d’homogénéisation______________________________________________74
IV.1.2.Période d’hétérogénéisation ___________________________________________75
V. Résultats et discussions ___________________________________________________77
V.1.Traitement des données statistique du coefficient du ruissellement _______________77
V.1.1.L’année : 2010-2011________________________________________________77
A quoi due cette variabilité au niveau des résultats __________________________78
1. Facteur topographique _____________________________________________78
2. Lithologie du sol _________________________________________________78
V.1.2. L’année: 2011-2012 ________________________________________________79
VI. Analyses des données statistiques du Ph _____________________________________82
6

VI.1. Comparaison des données de pH pour les deux traitements_____________________82
i. Période avant labour ___________________________________________________82
ii.Période après labour ____________________________________________________83
VI.2.Relation entre le pH des eaux ruisselées et le pH de pluie _____________________85
VI.3.Relation entre le pH des eaux ruisselées et l’alcalinité ________________________86
VI.4.Impact des taux de carbone érodé sur l’érosion des sols _______________________88
-Relation stabilité structurale/Matière organique totale __________________________88
VI.5.Conclusion __________________________________________________________89
VII. Analyses des données statistiques des STD et des MES ________________________ 80
VII.1.Comparaison des données des MES pour les deux types de traitements durant les deux
périodes _________________________________________________________________81
VII.2.Comparaison des données des STD pour les deux types de traitement durant les deux
périodes __________________________________________________________________81
VII.3.Conclusion _________________________________________________________83
VIII. Analyses des données statistiques des nitrates ________________________________84
VIII.1.Conclusion __________________________________________________________84
Conclusion générale________________________________________________________82
Bibliographie _____________________________________________________________84
Annexes _________________________________________________________________89

7

LISTE DES ABRÉVIATIONS
ABC_______________________________________________________________________
Aconv : Agriculture conventionnelle
Acons : Agriculture de conservation
Corg : Carbone Organique
Cmin : Carbone minéral
AFD: Agence française de développement
CRDA : Comité Régional de Développement Agricole
CES : Conservation des Eaux et des Sols.
CIRAD: Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le
Développement.
DEF_______________________________________________________________________
FFEM : Fonds Français pour l'Environnement Mondial
FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations (ONUAA:
Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture).
GHI_______________________________________________________________________
GES : Gaz à Effet de Serre.
GIEC : Groupe Intergouvernemental des Experts sur le Climat.
Gt C : Gigatonne de carbone ,1 Gt vaut un milliard (109) de tonnes, soit 1012 kg.
ISO : International Organisation of Standarization ou l'Organisation internationnale de
Normalisation.
IRD : Institut de Recherche pour le Développement
INRA : Institut national de la recherche agronomique
INRAT : Institut national de la recherche agronomique de Tunisie.

JKL_______________________________________________________________________
MNO______________________________________________________________________
MD : Matières Dissoutes
MES : Matières en Suspension
Morg : Matières organiques
Mmin : Matières minérales
MAEE : France-Diplomatie-Ministère des Affaires étrangères et européennes (Mutuelle des
des Affaires étrangères et européennes).

PQR_______________________________________________________________________
PAM : Plan d'action pour la Méditerranée
PDARI: Projets de Développement Agricole Régional Intégré.
8

ppm : Particules par millions
RC : Réchauffement Climatique
STU_______________________________________________________________________
SH : Substances Humiques
Séq C : Séquestration du carbone
SES : Service contre l'Érosion du Sol
SCS : Service de Conservation du Sol
S D : Semis Direct
SCV : Semis direct sur couverture végétale
USDA: United States Department of Agriculture.
VWX______________________________________________________________________

YZ________________________________________________________________________

9

LISTE DES FIGURES
Figure 1: Rôle de la couverture végétale sur le ruissellement.
Figure 2: Influence de la nature du couvert végétal sur la production sédimentaire d'un bassin
versant.
Figure 3 : Evolution de la disponibilité en biomasse, Comparaison Semis Direct-Travail
Conventionnel.
Figure 4 : Schéma du principe de la technique du semis direct sur couverture végétale.
Figure 5 : Effet du système de travail du sol sur l’agrégation du sol en surface (0-5 cm) au
cours du temps.
Figure 6 : Localisation de la zone d’étude : Bassin versant Jebal Bajer à Mateur.
Figure 7 : Précipitations annuelles durant la période 1965 – 2010. (Station de Tinja)
Figure 8 : Précipitations mensuelles moyennes durant la période 1965 – 2010.
(Station de Tinja)
Figure 9 : Précipitations annuelles durant la période 1997 – 2011
(Déterminées au niveau du site)
Figure 10: Précipitations mensuelles moyennes durant la période 1997 – 2011
(Déterminées au niveau du site)
Figure 11 : Valeurs moyennes de l’ETP et de la Pluviométrie durant la période (1965 – 2003)
(Station Mateur Ghezala).
Figure 12 : Diagramme ombrothermique de Mateur.
Figure 13: Situation de la zone d’étude dans la carte des étages bioclimatiques de Bizerte.
Figure 14: Températures moyennes mensuelles de la station de Tinja.
Figure 15 : Valeurs moyennes mensuelles de l’évaporation à la station de Mateur Ghezala
(1965-2003)
Figure 16 : Valeurs moyennes mensuelles de l’évapotranspiration de 2002-2003.
Figure 17 : Localisation de la parcelle d’étude dans la carte de répartition des vertisols en
Tunisie issue de la carte pédologique 1/500000
Figure 18 : Composantes de la parcelle expérimentale
Figure 19: Le dispositif expérimental pour caractériser les deux modes d’usage des terres avant et
après labour.

Figure 20 : Méthode de récolte des eaux de ruissellement.
Figure 21 : Moyennes de Kr (%) des deux parcelles avant labour.
Figure 22: Moyennes de Kr (%) des deux parcelles avant et après labour.
Figure 23 : Moyennes de (V/P) de chaque prélèvement
Figure 24 : Moyennes de Kr (%).
Figure 25 : Moyennes du Volume ruisselé (L) pour les deux traitements.
Figure 26 : Moyennes de Kr (%) avant et après labour pour les deux parcelles.
Figure 27 : Moyennes de Kr (%) avant et après labour pour les deux parcelles.
Figure 28 : Moyennes de pH des deux parcelles avant labour.
Figure 32 : Courbes de pH des deux parcelles.
Figure 29: Comparaison entre pH de l’eau ruisselée du traitement conventionnel et de l’eau
de pluie.
Figure 30 : Comparaison entre pH de l’eau ruisselée du traitement SCV et de l’eau de pluie.
Figure 31 : Moyenne des taux de HCO3- érodés en (kg/ha)
Figure 32: Moyenne des taux de HCO3- érodés en g/m2 pour le traitement CONV en fonction
de la topographie.

10

Figure 33 : Moyenne des taux de HCO3- érodés en g/m2 pour le traitement SCV en fonction
de la topographie.
Figure 34 : Moyenne des taux de MES en Kg/ha
Figure 35 : Moyenne des taux de STD érodés en g/m2
Figure 36 : Courbes de précipitation et de la moyenne des MES en fonction de la topographie
Figure 37 : Moyenne des taux des nitrates lessivés (NO3-) en kg/ha.

11

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Effet du système de travail du sol sur le carbone organique du sol en fonction du
temps.
Tableau 2 : Précipitations mensuelles moyennes durant la période 1997 - 2011(Bassin
versant djebel Bajar, Mateur)
Tableau 3: Précipitations annuelles durant la période 1997 - 2011(Bassin versant djebel
Bajar, Mateur)
Tableau 4 : Températures moyennes mensuelles de la station de Tinja.
Tableau 5 : Les caractéristiques climatiques de Mateur (station Bizerte)
Tableau 6 : Porosité des alluvions de la plaine de Mateur
Tableau 7: Tableau de calcul de la minéralisation à partir de la conductivité
Tableau 8 : Comparaison des données statistiques des deux parcelles avant labour
Tableau 9 : Comparaison des données statistiques des deux traitements avant labour en
fonction de la topographie
Tableau 10 : Comparaison des données statistiques des deux parcelles après labour
Tableau 11 : Comparaison des données statistiques des deux traitements après labour
en fonction de la topographie
Tableau 12: Données du (Kr = V/P) en fonction de la topographie
Tableau 13: Moyennes du Kr (%) en fonction de la topographie.
Tableau 14 : Données de pH des deux parcelles.
Tableau 15 : Moyenne des taux de HCO3- érodés en (kg/ha)
Tableau 16 : Moyenne de taux de MES (kg/ha) en fonction de la topographie.
Tableau 17: Moyenne de taux de STD en kg/ha en fonction de la topographie.
Tableau 18 : Moyennes des taux de nitrates lessivés (kg/ha) en fonction de la topographie.
Tableau 19 : Moyennes des taux de nitrates lessivés (kg/ha) pour chaque prélèvement.

12

Résumé
Suite à l’accumulation des problèmes agro-environnementaux : érosion, dégradation
structurale des sols, désertification, perte de la biodiversité et réchauffement climatique…
L’humanité est imposée à changer ses comportements et ses pratiques agressives pour
l’environnement, notamment en agriculture en s'intéressant à l'agriculture conventionnelle qui
est connue par ces impacts négatifs sur le plan Eco-environnemental et sur le plan socioéconomique.
La recherche de systèmes de culture alternatifs à l’agriculture conventionnelle permettant de
relever ces challenges, est désormais devenue une nécessité, afin de conserver et restaurer la
fertilité des sols, ils doivent alors être aussi bien productifs et profitables que durables.
Je me propose dans la présente mémoire d’analyser et commenter les résultats préliminaires
obtenus sous bioclimat sub-humide au niveau du bassin versant sis à Mateur, dans le but de
démontrer l’efficacité agronomique et écologique des systèmes SCV sur l’érosion des sols
noirs et sur le transfert de matières vers l’amont.
Méthodologiquement, nous avons choisit deux parcelles l’une conduite en conventionnel
l’autre en SCV dont on a installé 9 placettes pour chacune à fin de démontrer l’effet de chaque
traitement sur le transfert de matières.
Ainsi, les résultats ont montrés bien les impacts des SCV sur le plan agro-environnemental
qui sont les suivants :
- Le coefficient de ruissellement (Kr %) de la parcelle conduite en SCV est inférieur à celui
de celle conduite en CONV, ces valeurs montrent bien que les sols soumises sous un
traitement SCV sont mieux protégée contre l’érosion hydrique que les sols labourés.
- Les données de pH de chaque prélèvement issus de la parcelle soumise à un traitement SCV
se ressemblent au pH de pluie noté à chaque période pluvieuse contrairement à l’autre
parcelle.
- La parcelle soumise à un traitement SCV perd mois de carbone organique dissout (kg/ha)
que la parcelle labourée, ceci prouve que l’application de labour appauvrit le sol en éléments
organiques.
- Les moyennes des taux de MES et de STD érodées (kg/ha) par les eaux de ruissellement
sont élevées au niveau traitement CONV par rapport au SCV.
- Les taux du nitrate lessivé (kg/ha) pour le traitement SCV sont inférieurs à ceux de celui
conventionnel.
Mots clés :"Non travail" du sol - transfert de matières - coefficient de ruissellement.
13

Introduction générale

L’Agriculture Conventionnelle est actuellement remise en question car elle apparaît incapable
de répondre aux principaux challenges en matière de conservation des sols et des eaux, de
protection de l’environnement du coté écologique et climatique, de sécurité alimentaire…
Afin de répondre à ces enjeux, l’une des voies agro-écologiques prometteuses de gestion des
systèmes de culture dans les pays qui souffrent des problèmes de dégradation des sols et de
l’érosion y comprit la Tunisie, est constituée par le non travail du sol et le semis direct sur
couverture végétale permanente (SCV).Cette approche représente des bénéfices non
seulement pour la gestion des ressources en sols et en biomasses mais aussi pour le climat en
s’adressant aux stocks de carbone dans ces sols.
De gestion des sols de longue durée montrent que, aussi bien sous climat tempéré que
tropical et subtropical, les systèmes de culture pratiqués en semis direct sans jamais travailler
le sol, comparés aux mêmes systèmes de culture qui utilisent les
conventionnelles de travail du sol, permettent d'augmenter

diverses techniques

la teneur en matière organique

des sols (Cambardella et al., 1994).
L’érosion hydrique est largement répandue en Méditerranée et continue

de s’amplifier

particulièrement en zones de pentes (Boukheir et al., 2001). Elle semble avoir atteint des
niveaux critiques. En plus de la déforestation, du surpâturage et du labour, habituellement
cités comme causes (Vacca et al., 2002).
La Tunisie couvre une superficie de 16,2 millions d’ha dont seulement 9 millions d’ha sont
considérés aptes à l’agriculture et au pâturage avec 43 millions d’ha qui sont réellement
cultivables. L‘érosion hydrique menace environ 3 millions d’ha dont 1 ,5 millions d’ha sont
gravement affectés par une érosion forte à moyenne, en Tunisie, 45% de la surface du pays est
menacée par l’érosion (Boussema, 1996).
L’agriculture mécanisée, et en particulier le travail intense du sol perturbe fortement le stock
de carbone de l’écosystème terrestre, en particulier, dans les régions semi-arides qui sont les
plus vulnérables aux changements climatiques comme le nord de la Tunisie (Essafi, 1963) où
les événements extrêmes régionaux (vagues de chaleur ou sécheresses prolongées) limitent
déjà la production agricole. Il devient primordial pour ces régions de maintenir le stock de
carbone et donc de matière organique qui contribue au maintien de la fertilité à des niveaux
permettant une production durable. (S., Hamdi, 2010).
Donc, pour limiter les pertes en terres , l’appauvrissement du sol en matériaux en éléments
participant à sa fertilité et l’émission des GES notamment le carbone via le sol, on a adopté
14

une approche consiste à dépasser les systèmes de cultures agronomiques appliquées dans
l’agriculture conventionnelles et juger une nouvelles technique basée sur l’application des
SCV , et qui présente des avantages diverses à l’échelle planétaire (limiter le réchauffement
climatique) et régionale (limiter l’érosion et la dégradation des sols et la minéralisation de
matière organique ).
Pour atteindre cet objectif, on a adopté une approche expérimentale appliquée à des sols du
bassin méditerranéen (Tunisie septentrionale), qui consiste à l’installation sur une superficie
de deux hectares, subdivisée en deux types de traitements agricoles, le premier est de type
SCV ou sur couverture végétale, alors que le deuxième est un traitement conventionnel.
Le présent document renferme une approche qui repose sur un dispositif comprenant sur
chaque parcelle 18 placettes expérimentales correspondant à différents traitements (avec
travail du sol et en SCV) e. Les premiers résultats intégrés dans ce mémoire confirment bien
l’efficacité très marquée des traitements SCV quant à la conservation des sols sans réduire
toutefois totalement le ruissellement, ce qui conduit à porter notre attention sur les longueurs
de pentes critiques pour l’apparition de rigoles.
Le but de cette étude, est de comparer les impacts attendus de chaque traitement SCV et
Conventionnel sur l’érosion des sols et sur la séquestration du carbone dans ces sols. Et ceci
en s’intéressant au sol et aux eaux de ruissèlement via ces sols selon une panoplie d’analyses
appliquées sur ces deux échantillons voire :
Détermination de quelques caractéristiques physico-chimiques (pH, conductivité électrique)
des eaux de ruissèlement collecté après chaque tranche pluvieuse.
Le calcul des taux de matières transférées (matières dissoutes et matières en suspension)
pour chaque type de traitement.
La présente mémoire est illustrée en deux parties dont la première partie renferme une
synthèse introductive aux modes de gestion des sols et les Impact des SCV sur la structure du
sol, la deuxième partie est consacrée pour présenter la zone d’étude, le matériel utilisé et les
méthodes adoptées et enfin noter les résultats obtenus et leurs discussions.

15

___________________________________________________________________________

PREMIÈRE PARTIE
PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
________________________________________________________________

16

Chapitre 1
Synthèse introductive aux modes de gestion des sols :
Impacts agro-environnementaux des SCV et de l’Agriculture
conventionnelle

Introduction
L’Agriculture Conventionnelle est connue partout par ces problèmes agro-environnementaux
et demeure incapable

ni de conserver les ressources en sol et en eau ni de protéger

l’environnement.
Afin de répondre à ces enjeux, l’une des voies agro-écologiques prometteuses de gestion des
systèmes de culture dans les pays qui souffrent des problèmes de dégradation des sols et de
l’érosion y comprit la Tunisie, est constituée par le non travail du sol et le semis direct sur
couverture végétale permanente (SCV).Cette approche représente des bénéfices non
seulement pour la gestion des ressources en sols et en biomasses mais aussi pour le climat en
s’adressant aux stocks de carbone dans ces sols.
Sur le continent américain, siège actuel de la révolution agricole (U.S.A. et surtout Brésil et
pays du Cône Sud), de nombreux travaux de recherche conduits dans des écosystèmes et
agrosystèmes très contrastés sur des modes différenciés de gestion des sols de longue durée
montrent que, aussi bien sous climat tempéré que tropical et subtropical, les systèmes de
culture pratiqués en semis direct sans jamais travailler le sol, comparés aux mêmes systèmes
de culture qui utilisent les diverses techniques conventionnelles de travail du sol, permettent
d'augmenter très significativement la teneur en matière organique des sols. (Cambardella.C et
Elliot E.T., 1994).
Tous les spécialistes s'accordent pour avancer, qu'en 10 ans, le Brésil, qui compte aujourd'hui
plus de 13 millions d'hectares cultivés en Semis Direct, a préservé plus de 1 milliard de
tonnes de sol arable, économisé plus de 11 milliards de dollars, 1,3 milliard de litres de
combustible et séquestré plus de 500 millions de tonnes de CO2 (Borges G et al., 2000).
Ces résultats, confirmés déjà sur de longues périodes, même s'ils sont très porteurs d'espoir et
rassurants sur l'avenir de la planète dans sa capacité à produire plus, durablement et au
moindre coût et en polluant moins, sont encore insuffisants pour bien expliciter
scientifiquement et bien maîtriser dans la pratique, la dynamique du carbone en fonction de la
nature

des systèmes de culture pratiqués et surtout pour construire les systèmes

17

conservateurs de demain, qui devront être encore plus performants à cet égard, tout en
satisfaisant au cahier des charges de l'agriculture durable et aux objectifs de agriculteurs.
(Elliot E.T., 1986).
I.1.1.1. Les facteurs de la dégradation des sols
La dégradation des terres est déclenchée par une combinaison de facteurs : disparition de la
couverture végétale naturelle, travail du sol, pentes, agressions climatiques, surexploitation
des ressources (surpâturage...), etc. La principale cause de dégradation des terres cultivées est
l’érosion, hydrique et éolienne, qui engendre des pertes de terres considérables, en particulier
sur les sols dénudés et les défriches récentes. C’est la partie superficielle des sols, la plus
importante pour les cultures, où sont concentrées la matière organique et la majeure partie des
éléments minéraux assimilables par les plantes, qui disparaît en priorité. (Séguy L et al .,
1991 ; Dounias I., 2001).
I.1.3. L’érosion : catastrophe naturelle poussée par l'homme
L’érosion hydrique est largement répandue en méditerranée et continue de s’amplifier
particulièrement en zones de pentes (Boukheir et al., 2001). En Albanie (Zdruli et Lushaj,
2001), au Maroc (Badraoui et Stitou, 2001) et en Sardaigne (Vacca et al., 2002), elle semble
avoir atteint des niveaux critiques. En plus de la déforestation, du surpâturage et du labour,
habituellement cités comme causes, (Vacca et al., 2002) ajoutent pour ce qui concerne la
Sardaigne (la pratique du feu pour l’extension des pâturages, l’accroissement démesuré du
cheptel ovin et avec lui la compaction du sol, la plantation d’espèces exotiques).
Des mesures à la parcelle ont révélé des pertes de sol sous Eucalyptus deux fois plus
importantes que dans les pâturages abandonnés et six fois plus que dans les maquis incendiés.
(Pardini et al.,2003) comparent en Catalogne les pertes dans des parcelles laissées à la
recolonisation naturelle (5, 25 et 50 ans) et un reboisement de pins de 50 ans d’âge et des
plantations de vigne et d’olivier insuffisamment gérées. Ces auteurs concluent que la
reforestation non suivie d’une gestion suffisante peut affecter négativement les propriétés du
sol et sa réponse à l’action érosive du ruissellement. (Roose et De Noni ,1998), ont analysé
l’apport de la recherche à la lutte antiérosive, y compris l’expérience méditerranéenne des
années 1940 à 1980 de défense et restauration des sols. Ces auteurs concluent à un bilan
mitigé et au besoin d’une nouvelle approche. Dans le même sens, (Lavee et al., 2004), tirant
les leçons de 20 ans de mesure de l’érosion en Méditerranée, notent que les connaissances
acquises ne permettent pas d’établir à l’échelle d’un site si la perte de sol est tolérable,
acceptable, ou si elle fait tout simplement partie de l’équilibre naturel du système. Les pluies

18

et le ruissellement superficiel sont les forces motrices de l’érosion du sol par l’eau. Bien que
la fonte des neiges au printemps et les tempêtes violentes de l’été présentent le plus grand
risque d’érosion hydrique, ce type d’érosion peut se produire à n’importe quel moment, et
donner lieu avec le temps à d’importantes pertes de sol des champs et à une dégradation du
sol.
Le sol érodé est entraîné avec les eaux de ruissellement vers les drains agricoles, les fossés et
d’autres voies d’eau dont il peut altérer la qualité, puisque les particules de sol en suspension
augmentent la turbidité (opacité) de l’eau et ajoutent à l’accumulation de sédiments. Cette
sédimentation peut rendre l’eau moins propice à la formation d’habitats du poisson et d’autres
organismes aquatiques, peut ralentir l’écoulement de l’eau et, ultérieurement, embourber les
canaux rendant un nettoyage nécessaire. De plus, des éléments nutritifs des cultures, des
pesticides et des bactéries sont souvent attachés aux particules de sol érodé et sont également
charriés vers les points d’eau contribuant à la dégradation de sa qualité. En freinant l’érosion
hydrique, il est possible de contribuer à la protection de la qualité tant du sol que de l’eau
(Lavee et al.,2004).
I.1.3.1. Facteurs principaux de l’érosion hydrique
Avant d'adopter l'une ou l'autre des méthodes de lutte antiérosive, il est souhaitable de revenir
aux causes de l'érosion et aux facteurs qui en modifient l'expression.
Les facteurs de l'érosion qui influencent les phénomènes érosifs font maintenant l'objet d'un
consensus et regroupent le sol, l'occupation du sol, la topographie et le climat (Wischmeier et
Smith, 1978).
I.1.3.1.1. La morphologie du terrain
Les paramètres topographiques sont fondamentaux pour expliquer l'importance des
phénomènes érosifs.
a/ La déclivité de la pente
La pente est un facteur important d'érosion. Le ruissellement et l'érosion commencent sur des
pentes faibles (1 à 2 %). Toutes choses égales par ailleurs, l'érosion augmente avec la pente
(Figure 1.13). Egalement, la perméabilité des sols est un acteur déterminant. En effet, si les
sols sont absolument imperméables, le ruissellement de la pluie sera total et ne dépendra pour
une surface de pente donnée que de l'intensité de la pluie. Par contre, si les sols sont
relativement perméables, la pente aura une influence certaine sur l'infiltration et donc le
ruissellement.
Des résultats de recherche au Maroc par Naimi et ses collaborateurs ont montré également
que l’inclinaison des terrains dépourvus de végétation et dont la pente dépasse les 20 %
19

favorise les pertes en sols par ravinement malgré la diminution du ruissellement. En outre, ces
mêmes auteurs ont trouvé que l’érosion des ravines non végétalisées situées en aval du sousbassin et dont les pentes sont comprises entre 14 et 17 %, est plus importante
comparativement à celles qui se trouvent en amont. Ce phénomène semble être à l’origine de
l’écoulement hypodermique qui augmente le ruissellement au niveau des transects et qui rend
les sols vulnérables au sapement de berges suite à la perte d’équilibre de la masse du sol due à
la diminution de la cohésion de ses particule (Wischmeier et Smith, 1978).
b/ La longueur de la pente
En principe, plus la pente est longue, plus le ruissellement s'accumule, prend de la vitesse et
de l'énergie et plus l'érosion s'intensifie. Il semble que l'influence de la longueur de pente est
d'autant plus importante que le ruissellement a la possibilité de se concentrer. Par contre,
l’influence est probablement nulle en absence du ruissellement et que le splash est le seul
processus actif.
c/ La forme de la pente
Une pente donnée a tendance à devenir de plus en plus concave parce que les produits
arrachés au sommet s'accumulent en bas de la pente. Cette évolution est parfois sensible et se
traduit parfois par une diminution de l'érosion au cours du temps. Ainsi, une rupture de pente
concave favorise le dépôt, à moins qu'elle ne facilite la concentration alors qu'une rupture de
pente convexe se traduit par un accroissement de la vitesse d'écoulement et de la contrainte de
cisaillement exercée sur le sol si l'eau n'est pas dispersée.
I.1.3.1.2. Le sol
En plus des facteurs favorisant le ruissellement, l'entraînement des particules du sol est facilité
par les caractères du sol comme sa texture, sa minéralogie, sa stabilité structurale et la matière
organique qu'il contient. Les sols limoneux et limono-sableux sont les plus sensibles à
l'érosion et à la battance, alors que les sols argileux plus fins résistent mieux à l'action du
cisaillement par l'eau de ruissellement. Le détachement des particules est important pour des
tailles de grains compris entre 63 et 250 µm. La stabilité des agrégats maintient la structure du
sol et s'oppose à l'érosion. Les argiles gonflantes comme les smectites diminuent la résistance
des agrégats. Par ailleurs, la matière organique favorise au contraire l'agrégation des particules
et l'infiltration.
Le critère le plus important pour apprécier la résistance d'un sol à l'érosion est la stabilité
structurale qui est l'aptitude de la terre à résister à l'action dégradante de l'eau. Cette résistance
reflète leur comportement à l'humectation lorsqu'ils sont soumis à l'impact des gouttes de
pluie. La stabilité structurale est influencée par de nombreuses caractéristiques des sols dont
20

les plus souvent évoqué sont la texture, la nature minéralogique des argiles, la teneur en
matière organique et l'état et l'histoire hydrique (Wischmeier et Smith, 1978 ; King et Le
Bissonnais, 1992).
Les résultats des mesures de stabilité structurale ont souvent été corrélés à des estimations de
l’érodibilité des sols effectuées à des échelles plus larges (Bryan, 1969 ; Barthès et Roose,
2002 ; De Noni et al., 2002). La stabilité structurale est donc potentiellement un indicateur
pertinent de la sensibilité des sols à l’érosion (Fig.4)
I.1.3.1.3. La régression du couvert végétal
L’absence du couvert végétal expose le sol à l’action directe des gouttes de pluie. Or, ce ne
sont pas les cimes qu'il faut regarder pour savoir si les arbres protègent efficacement les sols,
c'est plutôt la végétation au sol et la litière. Les arbres forestiers ou les plantes cultivées
protègent le sol contre l’érosion hydrique. En effet, celles-ci protègent le sol de l’action des
gouttes de pluie et les racines maintiennent en place les particules emprisonnées dans un
réseau racinaire dense qui accroît ainsi la résistance du sol au cisaillement et limite
l’incision.Donc la couverture végétale est un facteur primordial de protection du sol contre
l'érosion.
Le semis direct limite l’érosion et le tassement du sol (figure ; 5) tout en lui conservant son
humidité. En outre, il stimule l'activité biologique du sol, réduit la battance, et améliore la
praticabilité des parcelles. Ce type de système peut favoriser un recyclage d'éléments
minéraux et leur concentration dans les horizons de surface du sol. Il résulte de ces différents
mécanismes que le semis direct permet une bonne gestion de la fertilité du sol qui est une des
conditions premières de la durabilité des systèmes de culture (Mrabet et al., 2001).

21

Figure 1 : Rôle de la couverture végétale sur le ruissellement
(Wischmeier et al., 1978).

Figure 2 : Influence de la nature du couvert végétal sur la production sédimentaire d'un
bassin versant (Wischmeier et al., 1978).

Figure 3 : Evolution de la disponibilité en biomasse, Comparaison Semis Direct-Travail
Conventionnel. (Dominique R., 2001)

22

a/ Les précipitations
Les paramètres pluie liés à l'érosion sont:
1. La hauteur des précipitations est peu liée à l'importance de l'érosion .
Tableau 1 : Exemple de parcelles de maïs sous culture
(Wischmeier et Smith, 1978)

Pluie
(mm)

Erosion
(T/ha)

917
908
962
697

5.1
3.4
5.7
3.4

Ruissellement
Mm
91
50
71
52

%
10
5.5
7.4
7.4

b/ Le ruissellement
L'eau ruisselle sur le sol sous forme d'une lame d'eau en filets diffus ou en écoulement
concentré. Elle exerce sur le sol une force de cisaillement qui arrache les particules puis les
transporte. Les conditions d'arrachement, de transport et finalement de dépôt dépendent de la
vitesse du courant et de la taille des particules. Il existe ainsi pour un sol donné une vitesse
critique d'arrachement et une vitesse limite au-dessous de laquelle les particules sédimentent.
L'érosion se fait en nappe (érosion aréolaire) dans le cas de ruissellement diffus; l'arrachement
des particules est sélectif, il est produit par le splash sur l'ensemble de la surface, le transport
est faible et le dépôt proche sous forme de colluvionnement. L'érosion en rigoles apparaît
lorsque le ruissellement se concentre et acquiert un pouvoir d'arrachement suffisant pour
mobiliser localement l'ensemble des particules. Il se forme d'abord de simples griffures, puis
des rigoles décimétriques qui peuvent évoluer en ravines métriques (Wischmeier et Smith,
1978 ; King et Le Bissonnais, 1992).

II.L’agriculture de conservation
L’agriculture de conservation se réfère à plusieurs pratiques qui permettent la gestion du sol
pour des utilisations agraires altérant au minimum sa composition, sa structure et sa
biodiversité naturelle et le préservant de l’érosion et de la dégradation.
Cela implique le semis direct, les techniques culturales simplifiées ou labour de conservation,
la non-incorporation des résidus de récolte et les couverts végétaux ou engrais verts. Les
techniques de labour de conservation comprennent un gradient continu allant de la réduction
du nombre d’outils aratoires jusqu’à l’élimination complète de toute action mécanique sur le
sol. En systèmes de labour de conservation, la perturbation ou la manipulation du sol doit
respecter la présence d’un mulch d’au moins 30% de sol couvert et l’élimination de toute
23

action de retournement ou mixage des horizons. Le maintien d’au moins 30% de la surface du
sol couverte par des résidus végétaux lors de la mise en place de la culture suivante est
généralement suffisant pour contrôler l’érosion hydrique, ce qui correspond à 1120 kg ha-1
pour contrôler l’érosion éolienne. Il s’agit surtout de l’utilisation d’outils à dents ou à lames.
La situation extrême est le zéro-labour ou semis direct (Sandretto., 2001).
Ce mode de gestion des terres est basé sur trois principes:
1) Améliorer l’état se surface des sols.
2) Améliorer l’organisation du sol de la surface (couche couverte par le mulch) vers les
horizons profonds (par le système racinaire).
3) Éviter le tassement et la destruction du système poral. (Gallali T et al., 2009).
II .1.Définitions de l’agriculture de conservation
i) Définition 1
En se basant sur la définition d’USDA (2005) :
- L’agriculture conventionnelle c’est l’agriculture qui laisse un résidu végétal < 15%.
- l’agriculture de conservation, c’est tout travail laissant un résidu végétal >30%.
- entre les deux modes, il y a le travail réduit du sol et qui laisse un résidu végétal compris
entre 15 et 30%. (Gallali T et al., 2009).
ii) Définition 2
Le semis direct (SD) est un système conservatoire de gestion des sols et des cultures, dans
lequel la semence est placée directement dans le sol qui n'est jamais travaillé. Seul, un petit
trou ou un sillon est ouvert, de profondeur et largeur suffisantes avec des outils spécialement
conçus à cet effet pour garantir une bonne couverture et un bon contact de la semence avec le
sol. Aucune autre préparation du sol n'est effectuée. L'élimination des mauvaises herbes,
avant et après le semis, pendant la culture est faite avec des herbicides, les moins polluants
possibles pour le sol qui doit toujours rester couvert. (Borges et al., 2001).
iii) Définition 3
L’agriculture conventionnelle se résume en trois étapes :
• on ne travaille pas le sol à l’automne,
• on laisse en surface toutes les matières organiques ou inorganiques (fumier, chaux),
• le semis s’effectue directement dans les résidus de la culture précédente avec un semoir
adapté,
• toutes les cultures sont semées en mode direct. (Arès E., 2006).

24

III. Historique du Semis Direct
III.1.Le constat à l'origine du Semis Direct: Dégradation des sols et érosion
Les idées de base et la mise en pratique du SD ont émergé en dehors des zones tropicales,
d’abord aux USA à partir des années 60, puis au sud du Brésil (sub-tropical), en Australie,
en Argentine et au Canada à partir des années 70. Les pratiques agricoles, jusqu’alors
constituées par le labour, les pulvérisations répétées des sols et la pratique excessive de la
monoculture, ont entraîné des catastrophes écologiques

de grande ampleur aux lourdes

conséquences socio-économiques. (Raunet M., 2003)
Le cas

le plus connu est celui du "dust bowl" (nuages de poussière recouvrant

infrastructures, champs,...) entre les années 20 et 40 dans les Grandes Plaines semi-arides
américaines du fait d’une dégradation des sols et d’une érosion éolienne exacerbée. Ce
véritable fléau national fut à l’origine de la remise en cause du labour dès les années 30 aux
USA. Des phénomènes comparables ont eu lieu en Australie durant les années 50-60. En
Amérique latine, le semis direct a commencé à être adopté par quelques agriculteurs à partir
des années 70 suite à des phénomènes importants d’érosion hydrique dans le sud du Brésil
(État du Parana) et en Argentine dans les Pampas Centrales. Cette prise de conscience,
individuelle ou collective, des processus d’érosion des terres, a été le point de départ du
semis direct dans ces différentes régions du monde.
À partir des années 60, des fermiers américains abandonnent le labour et laissent sur le sol
les résidus de cultures jusqu’au semis suivant. Ils sèment directement après avoir détruit les
mauvaises herbes à l’aide d’herbicides. Les semoirs existants ont alors été adaptés puis
d’autres créés spécifiquement pour le semis direct. Du fait de la suppression du labour, il a
fallu trouver des alternatives efficaces pour lutter contre les adventices. Deux étapes clés ont
permis l’apparition du labour « chimique » grâce à l’utilisation d’herbicides totaux non
résiduels : le paraquat en 1960 et le glyphosate en 1978 aux USA. Ce dernier, passé dans le
domaine public en 1990, a vu son prix chuter (de 40 à 4 USD/litre de 1980 à 2000), ce qui a
largement contribué à l’extension du semis direct. En 2003, il existait déjà plus de 300
herbicides ; toutes les modalités de semis direct peuvent ainsi trouver leur solution par la
gestion chimique des mauvaises herbes. (Naudin K., 2006).
Actuellement, la prise de conscience de la fragilité de notre environnement est mondiale
comme en témoignent les grands accords

internationaux (biodiversité, changement

climatique, lutte contre la désertification). Notamment dans les pays du Sud, la situation est
dramatique avec une croissance démographique soutenue, la saturation du foncier et des
pressions importantes sur les ressources naturelles. L’agriculture traditionnelle n’arrive plus à
25

y maintenir la fertilité et la capacité de production des terres. Le développement de solutions
alternatives semble dans ce contexte inévitable.
III.2. Dans le monde
Le début du développement de l’agriculture de conservation et des systèmes de semis direct
remonte aux années 1930, lorsque les grandes plaines des Etats Unis d’Amérique ont connu
une érosion éolienne qui a causé des dégâts considérables.
Les techniques de semis direct développées en zones subtropicales (Brésil) et tempérées
(USA, Australie, Argentine), construites sur les seuls résidus de récolte, sont insuffisantes
pour restaurer rapidement, puis maintenir la fertilité globale du sol, au moindre coût en zone
tropicale (en effet la minéralisation des résidus est bien trop rapide en région chaude). Il
s’avère alors nécessaire d’ajouter une biomasse associée sous forme de couverture végétale.
À partir de ce constat, les recherches entreprises depuis les années 80 par le CIRAD :Centre
de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement, (L. Séguy
et S. Bouzinac.,1991) et ses partenaires nationaux (agriculteurs, coopératives, entreprises
privées, …) visent la création de nouveaux systèmes de culture inspirés des expériences
brésiliennes de semis direct en grande agriculture mécanisée ; le défiétant de les adapter puis
de les diffuser dans toutes les écologies tropicales (et non plus tempérées et subtropicales),
dans un contexte de petite agriculture généralement

pauvre ne disposant souvent pas

d’intrants et où l’érosion et la dégradation des sols sont alarmantes. Des systèmes de culture,
directement inspirés du fonctionnement de l’écosystème forestier, ont ainsi été développés
par le Cirad : les SCV qui allient semis direct et couverture végétale permanente du sol. Ils
s’adaptent à toutes les régions tropicales sèches et humides

(Afrique, Asie, Amérique

tropicale). L’enjeu est maintenant de généraliser cette nouvelle forme d’agriculture, vraiment
durable cette fois, à l’ensemble du monde intertropical.
L'expérience américaine a eu un très grand impact, d'abord auprès des agriculteurs du pays
même, puis à l'extérieur. Les techniques mises au point aux Etats-Unis vont se diffuser dans
d'autres pays de la zone tempérée comme le Canada, et gagner les pays de la zone tropicale
(notamment le Brésil, l’Argentine, le Chili, le Paraguay, et l’Uruguay). C’est à partir des Etats
Unis que les nouvelles techniques de semis direct ont été connues dans le reste du monde. Ces
nouveaux systèmes d'exploitation du milieu ont alors connu un développement considérable
dans d’autres pays, particulièrement l’Australie. Depuis, le semis direct sur couverture
végétale sous ses formes modernes se diffuse à travers le monde, soit de façon spontanée, soit
sous l'égide de la recherche-développement, avec des succès très variables selon les contextes.

26

Le semis direct concerne particulièrement, l’Amérique du nord et du sud et l’Australie.
Néanmoins, Selon Benites et al.(1998) et Steiner (1998), le semis direct est déjà pratiqué dans
plusieurs pays africains (Angola, Bénin, Kenya, Mozambique, Niger, Afrique du sud,
Tanzanie, Zambie et Zimbabwe). Particulièrement, au Ghana, 30000 hectares sont semés sans
labour (Derpsch., 2001). Selon le tableau 1:
1. Le semis direct est en extension exponentielle à travers le monde et dans des écologies
diversifiées.
2. le semis direct est adapté à la plupart des cultures et espèces végétales
3. la diversité des climats et des sols où est développé le semis direct montre qu’il ne semble
pas y avoir de limite technique à une extension de ce système en Afrique du Nord. Les pays
comme le Brésil, l’Argentine, le Paraguay, l’Uruguay et le Chili avaient, en 1987, seulement
0.87 millions ha en semis direct et totalisent 23,7 millions ha en 13 ans (Derpsch., 2001).

Figure 4 : Schéma du principe de la technique du semis direct sur couverture végétale
(Séguy et al., 2001)

Selon (Pavei., 1998), le système de semis direct couvrira en peu de temps la majorité des
propriétés agricoles en Brésil. En Amérique du Sud, le semis direct est pratiqué de la
Patagonie à l'Amazonie. La surface occupée par les techniques de semis direct dans le monde,
est passée de 2.83 millions d’hectares en 1973/74 à 58.11 millions d'hectares en 1999/2000 et
a dépassé les 60 millions ha en 2000/01. Aux Etats Unis., le semis direct représente 16% de la
surface totale cultivée, 7% au Canada, 25% au Brésil, 37% en Argentine et 52% au Paraguay.
L’agriculture de conservation et donc le semis direct est à présent peu développée en Europe
(estimée entre 1 et 2 % des terres agricoles). Actuellement, la France et l’Espagne doivent être

27

les deux pays en Europe où ces techniques sont les plus étendues avec respectivement environ
1 et 0.6 millions d’hectares de cultures annuelles en techniques de conservation en 1998.
A travers le monde, la superficie des terres sous la technique de semis direct sous couverture
végétale a augmenté de 2,2 millions d’hectares en 1974 à 40 millions d’hectares en 1997. Les
pays pionniers en ces techniques sont: USA, le Canada, le Brésil, l’Argentine et l’Australie.
Les USA avec presque 20 millions d’hectares (plus que la superficie de la Tunisie 16,4
millions ha).
Néanmoins, la validité de ces méthodes dans la plupart des situations agricoles Européennes a
déjà été démontrée (ECAF, 1999). En réalité, aucun autre système depuis l'ère de l'agriculture
moderne et intensive, n'a été capable de conquérir un espace aussi considérable en si peu de
temps (Baker et al., 1996). Le secret de l'adaptation du semis direct à tant de milieux ambiants
est qu'il permet l'optimisation de plusieurs facteurs simultanément à savoir le temps, l'usage
des intrants, de la main d'œuvre et de l'énergie et en même d'imiter et de respecter
l'environnement.
III.3.En Tunisie
A partir de 1996, l’AFD (Agence française de développement) a accordé 3 prêts au
Gouvernement Tunisien pour le montage et la mise en œuvre de 3 PDARI (Projets de
Développement Agricole Régional Intégré), dans les Gouvernorats de Sidi Bouzid, Siliana et
le Kef, pour la réalisation d’infrastructures agricoles et le Développement Rural. Ces PDARI
se termineront en 2003.
Les maîtres d’œuvre des PDARI sont les CRDA (Comité Régional de Développement
Agricole), comparables aux DAF en France. Parmi les infrastructures à développer, il y a,
entre autres, les travaux de CES (Conservation des Eaux et des Sols), à base de banquettes
isohypses, à réaliser en régie, selon une démarche « participative ». Or la CES, toujours
coûteuse, et plus subie que recherchée par les agriculteurs, surtout quand ils doivent participer
financièrement aux travaux, s’avère avoir peu d’impacts évidents sur la conservation des sols
et l’amélioration de leur fertilité, donc sur l’augmentation de la production agricole, malgré «
la publicité » qu’en fait l’Etat via la recherche agronomique. Il est en fait très difficile, en
région semi-aride, compte tenu de la variabilité climatique extrême et du degré de troncature
des sols, ainsi que de la variabilité des modalités de réalisation des ouvrages, de tirer des
conclusions indiscutables sur les bénéfices de la CES, alors qu’à l’inverse on observe très bien
ses effets pervers lors des orages exceptionnels (rupture de terrasses en cascades, ravinements
profonds et dégâts en aval) et les pertes de surface productive qu’entraînent ces ouvrages.

28

Dès 1998, dans son aide-mémoire, l’AFD proposait de tester des alternatives agronomiques
à la CES, en particulier le semis direct sur couverture végétale, systèmes développés avec
succès depuis 10 ans par le CIRAD, à partir de l’expérience brésilienne (L. Séguy).
Pour le volet CES, les PDARI avaient passé un contrat avec la recherche tunisienne (IRESA)
en l’occurrence l’INRAT, chargé de réaliser les suivis techniques et agronomiques. Le
CIRAD-TERA et l’ONG-FERT ont par ailleurs donné des appuis méthodologiques aux
CRDA en matière de développement local, de démarche participative et de zonage. En 1999,
dans l’optique d’une réorientation de la composante CES, l’AFD a pris l’initiative
volontariste d’accélérer les choses avec les autorités tunisiennes :
En mars 1999, l’AFD invitait en France, au Salon de l’Agriculture (avec une table ronde
sur les SCV organisée par le CIRAD), des responsables tunisiens (Ministère de l’Agriculture,
IRESA, INRAT, CTC) pour les sensibiliser à l’intérêt de tester les SCV en Tunisie.(Cirad du
réseau http://agroecologie.cirad.fr)
En juin 1999, un séminaire sur le semis direct organisé par l’IRESA et l’AFD à Tunis avec
la participation du CIRAD (M. Raunet), du LAMS (C. Bourguignon) et d’un agriculteur
français pratiquant les SCV (J.-C. Quillet) lança vraiment concrètement les discussions et
orienta les décisions.
En octobre 1999, suite à une journée d’information à l’UTAP (Union des Travailleurs de
l’Agriculture et de la Pêche, Syndicat national agricole) à laquelle participaient les mêmes
invités français (sauf M. Raunet) avec une prestation convaincante de Lucien Séguy, il a été
décidé de démarrer le plus tôt possible, pour la campagne 1999-2000, des essais chez les
agriculteurs qui seront suivis par les PDARI de Siliana et du Kef.
Campagne 1999-2000. Sans énormément de préparation mais pour ne pas perdre une
année, des essais ont été réalisés sur 20 hectares (20 parcelles d’environ 1 ha chacune) dans
13 exploitations agricoles, grâce à la mobilisation des PDARI appuyés par la recherche
(ESAK et INRAT).
Quelques sites d'application :
-A Goubellat (Gouvernorat de Beja) chez Monsieur Karim Ben Bechir (qui avait fait 16 ha en
semis direct en 2000-2001).
-A Mateur (Gouvernorat de Bizerte), chez Monsieur Abdelaziz Ben Hammouda (ferme de
250 hectares sans jachère) qui a commencé le semis direct en 2000-2001 dont 65 ha en 20012002. Cet agriculteur envisage d’acheter un semoir Semeato avec ses voisins. (Michel R.,
2002).

29

IV. Les principes fondamentaux des SCV
Les SCV s’inspirent directement du fonctionnement d’un écosystème forestier, naturellement
stable, durable et basé sur une forte activité biologique. Au travail mécanique se substitue un
travail biologique assurant la structuration du sol, le recyclage des éléments minéraux et une
meilleure gestion de l’eau. Ces systèmes se rapprochent du fonctionnement d’une forêt car ils
permettent la production d’une litière et fonctionnent en circuit fermé, sans perte de matière
(éléments chimiques et terre) en profondeur ou en surface avec un recyclage permanent entre
matières végétales mortes et vivantes.
Pour cela, les SCV sont basés sur trois principes fondamentaux à l’échelle de la parcelle :
• Le sol n’est jamais travaillé et les cultures sont mises en place par semis direct.
• Une couverture végétale (morte ou vivante) couvre le sol de façon permanente.
• Des successions ou rotations culturales en association avec des plantes de couverture sont
mises en place.
Semer directement la semence en faisant une fente simple dans le sol par des instruments
adéquats.
Les modalités techniques de mise en œuvre des SCV sont très nombreuses et sont fonction
des contextes socio-économiques et agroenvironnementaux dans lesquels ils s’insèrent.
(Soltner ., 1992 ; Séguy et al., 2001).
IV.1. Le sol n’est jamais travaillé
Lorsqu’un sol n’est pas travaillé pendant plusieurs années de suite, la biomasse plus ou moins
transformée (résidus de culture et de couverture) s’accumule pour former un mulch qui
protège le sol contre l’érosion et les aléas climatiques (effet tampon). Le labour traditionnel
utilisant la charrue est remplacé dans les SCV par le « labour biologique » réalisé d’abord par
les systèmes racinaires qui édifi ent un environnement très favorable à la faune qui parachève
ensuite « le travail biologique du sol » (vers, termites, etc.). Divers organismes, depuis les
insectes jusqu’aux bactéries et champignons microscopiques, trouvent un habitat et de bonnes
conditions pour leur développement dans ce sol non travaillé. Grâce à leurs activités, ces
organismes transforment, incorporent et mélangent le mulch au sol, puis vont décomposer
l’ensemble ainsi constitué pour former l’humus. Tout d’abord, les champignons et la
macrofaune du sol (vers de terre,…), véritables « ingénieurs du sol », attaquent la lignine de la
matière organique qui est ensuite dégradée par les bactéries. Cette macrofaune participe
également à la formation d’agrégats et de galeries (macroporosités) dans le sol. Cette activité
permet une distribution de la matière organique dans les différentes couches du sol et son

30

mélange avec la matière minérale issue de la décomposition de la roche. Au fi nal, la structure
du sol est améliorée et stabilisée. L’infiltration de l’eau est également facilitée, permettant
ainsi de limiter le ruissellement et les risques d’inondations lors des averses (Séguy et al.,
2001).
IV.2. Une couverture végétale permanente
La couverture permanente du sol est assurée par un mulch végétal vivant ou mort (paille). Elle
peut se faire en maintenant sur le sol des résidus de la culture précédente ou en installant des
plantes de couverture (cultures intercalaires ou dérobées). Afi n d’éviter toute compétition
avec la culture principale, la couverture est desséchée par la suite (fauchée, broyée ou
herbicidée), ou gardée vivante et éventuellement contrôlée sous la culture par une application
à faible dose d’herbicides. Ensuite, la biomasse n’est pas enfouie dans le sol mais est
conservée en surface. Finalement, les semis sont réalisés directement dans la couverture
végétale résiduelle, après ouverture d’un simple trou ou d’un sillon avec un semoir adapté
(canne planteuse manuelle ou simple bâton). Les plantes de couverture sont choisies en
fonction de leur complémentarité avec la culture principale, de leurs possibles utilisations
(alimentation humaine ou animale), mais surtout de leur rôle positif sur la fertilité du sol
(Séguy et al., 2001)
IV.2.1. Les type de couvertures végétales
La durée de la saison des pluies et l’importance de la pluviométrie déterminent les possibilités
d’application de l’un ou l’autre type de SCV :
i.Dans les systèmes avec couverture morte permanente
La couverture du sol est assurée, en plus des résidus de récolte de la culture précédente, par
une plante de couverture à forte production de biomasse implantée avant ou après la culture
commerciale. Elle peut être roulée ou broyée avec un outil, ou bien desséchée aux herbicides
totaux immédiatement avant le semis direct de la culture commerciale.
ii.Dans les systèmes avec couverture vivante permanente
La couverture est constituée d’une plante fourragère dont seule la partie aérienne est
desséchée avec un herbicide de contact avant l’installation de la culture principale par des
herbicides appropriés. Les organes de reproduction végétative souterrains sont ainsi préservés
et permettent la pérennité du système. Le système est géré de telle façon que la plante de
couverture reprenne son développement normal une fois que la culture principale a mûri.
iii.Dans les systèmes mixtes
La culture commerciale est suivie d’une plante de couverture (consommation humaine à
haute valeur ajoutée pratiquée avec un minimum d’intrants) et à une culture fourragère pour
31

l’inter-saison. Les deux cultures successives sont récoltées pendant la saison des pluies,
suivies d’une production de viande ou de lait pendant la saison sèche qui est assurée par la
culture fourragère ; c’est cette production forte de phytomasse en saison sèche qui permet de
séquestrer un maximum de carbone dans le sol. (Séguy et al., 2001).
IV.3. Les rotations culturales
En plus de leur rôle de « pompe biologique », la rotation de diverses espèces végétales permet
de diversifier la flore et la faune du sol. En effet, leurs racines sécrètent différentes substances
organiques qui attirent une diversité de bactéries et de champignons. Ces micro-organismes
vont à leur tour jouer un rôle important dans la
disponibilité des éléments nutritifs pour la plante. Les rotations culturales sont surtout
importantes pour la lutte phytosanitaire « intégrée » dans la mesure où elles brisent les cycles
des pathologies. Le contrôle des mauvaises herbes se fait grâce aux effets d’ombrage
(compétition pour la lumière) et/ ou par des effets allélopathiques (compétition exercée entre
les plantes d’espèces différentes par l’intermédiaire de substances toxiques excrétées par les
racines ou par les feuilles). La diversification des cultures permet également celle des
productions (alimentation de l’homme et du bétail) et offre ainsi une meilleure stabilité
économique. La présence d'une couverture végétale permanente limite également la baisse du
taux de matière organique du sol que l'on observe habituellement après sa mise en culture.
Dans certains cas, ce taux de matière organique peut même être augmenté. Cet effet se
répercute sur

l'amélioration de la structure du sol, favorisant l'infiltration de l'eau et

l'enracinement des cultures et donc améliorant leur alimentation hydrique.
Enfin, la couverture végétale permanente, lorsqu'elle est correctement assurée, empêche le
développement des adventices. Les bénéfices qui en résultent sont à la fois agronomiques
(suppression de la compétition avec les cultures) et économiques par la réduction des
opérations de désherbage même si le contrôle de la couverture végétale nécessite dans certains
cas le recours aux herbicides.

32

Chapitre 2
Impact des SCV sur la structure du sol
La M.O: constituant régulateur de la structure du sol

Introduction
L’étude de la matière organique du sol constitue un premier axe fondamental pour
comprendre leurs propriétés fonctionnelle sur l’hôte,

et ceci sur le plan litologique

(structural). Elle permet de mieux appréhendre une étude traitant les rôles, les impacts et les
modes d’action des matières humiques sur le plan agro-écologique.
Les restitutions végétales issues de la couverture végétale étalée sur le sol, fournit une source
de matière organique et entre autre de carbone organique qui

représente un indicateur

principal de la qualité des sols, à la fois pour les fonctions agricoles et pour les fonctions
environnementales : séquestration du carbone et la qualité de l’air. De cette réaction
d’incorporation, le sol joue le rôle d’un "puits" de carbone organique. Une fraction de ce stock
organique est soumise à diverses transformations et dégradations. Dans les conditions
normales d’aérobie des sols, la majorité du carbone apporté est labile et seulement une petite
fraction de ce qui entre dans le sol s’accumule dans la fraction stable qui est la fraction
humique (Robert., 2002).
Cette matière organique finit par subir une minéralisation, processus qui restitue le carbone à
l’atmosphère sous forme de CO2, le sol joue ainsi le rôle d’une "source" de carbone.
(Arrouays et al., 2002). Le sol est un important réservoir et émetteur du gaz carbonique
atmosphérique, du fait qu’à l’échelle mondiale il stocke sur la profondeur d’un mètre entre
1580 GtC (milliards de tonnes de carbone) (IPCC, 1994), 1500 GtC (Batjes., 1996) et 2000
GtC (GIEC., 2001), soit deux fois plus que dans l’atmosphère. Ce carbone se minéralise et
retourne à l’atmosphère avec des durées de vies très variables qui dépendent de nombreux
facteurs, dont les occupations des sols et les pratiques agricoles.Les flux entre le carbone
terrestre ou le carbone organique du sol sont importants et peuvent être positifs : séquestration
ou négatifs : émission de CO2 (Robert., 2002).
Pour le bilan du CO2 des sols mondiaux, il est intéressant en comparaison avec la taille de
flux, puisque la capture du carbone par les sols est évaluée de 0.5 GtC/an et l’émission vers
l’atmosphère est de 1.6 GtC/an, donc le bilan est déficitaire et la pédosphère mondiale joue le
rôle d’une source. Le bilan de l’échange du gaz carbonique entre pédosphère-atmosphère

33

varie d’un pays à l’autre et peut être soit déficitaire soit excédentaire, cette variation d’un sol à
un autre revient à son utilisation qui oriente sa qualité d’être source ou puits.
I. La matière organique en Tunisie
La Tunisie pays à la fois méditerranéen et saharien montre des ressources en sol qui relatent
l’importance des effets climatiques et morphologiques sur sa physiographie, (Jauzein., 1967 ;
Mtimet., 1999). De ce fait, du Nord vers le Sud, notre pays montre une variation très nette de
la teneur en matière organique allant de 20% dans les étages bioclimatiques humide et
subhumide à végétation dense à 0.3% dans les étages bioclimatiques aride et sahariens à
végétation maigre et peu abondante à l’exception des oasis où les teneurs sont relativement
élevées dues aux apports artificiels (Ben Aïssa., 1993 ; Bouajila., 2003).
II. Carbone et matière organique dans le sol
II.1. Rôle des sols dans le cycle du carbone
Le cycle du carbone terrestre est illustré par la figure 12. Dans ce cycle, le carbone
organique du sol représente le plus grand réservoir en interaction avec l’atmosphère

et

est estimé par entre 1500 et 2000 Pg C à 1 m de profondeur (Robert.M ., 2002)
II.2. Dynamique du carbone organique dans les sols
La matière organique des sols est très hétérogène en raison de la nature des constituants qui la
composent et de leur stade de décomposition (fig.2). Ces constituants varient selon la diversité de
la biomasse et la composition des sols qui en résulte. De plus, la dégradation des débris
organiques est influencée par les conditions pédoclimatiques (pH, température, humidité et
aération du sol) et la variabilité de la flore microbienne. (Vaughan et Ord, 1985).

La matière organique du sol (MOS) a une composition très complexe et hétérogène et elle
est le plus souvent mélangée ou associée aux constituants minéraux du sol. (Robert.M ., 2002)
L'augmentation et la séquestration de la matière organique en surface accroît la résistance des
micro-agrégats et la protection des MO. Ces MO augmentent la stabilité des agrégats où elles
se trouvent, et les agrégats plus stables, à leur tour, protègent les MO qui y sont incorporées,
établissant ainsi des relations cause à effet entre la dynamique de la MO et l'agrégation
(autorégulation et autoprotection). Avec le temps, la surface d’un sol en semis direct se
transforme en tapis vivant qui reste praticable même en conditions défavorable. (Bessam et
Mrabet., 2001).

34

Tableau 2: Effet du système de travail du sol sur le carbone organique du sol en fonction du
temps (Bessam et Mrabet.,2001)
MOa : Carbone organique après 11 années d’expérimentation (%).
MOb : Carbone organique après 5 années d’expérimentation (%).
Travail du sol

Horizon (mm)
0-25

25-75

70-200

MO1a

MO2b

MO1a

MO2b

MO1a

MO2b

Non Labour

2.31

1.80

1.42

1.30

1.23

1.10

Labour classique

1.45

1.43

1.45

1.21

1.22

1.02

Moyenne

1.88

1.63

1.43

1.25

1.22

1.66

Figure 5 : Effet du système de travail du sol sur l’agrégation du sol en surface (0-5 cm) au
cours du temps (Mrabet, 2001).

II.3. Le rôle clé de la matière organique dans les sols

Le sol est un système complexe constitué de différentes matières premières interagissant les
unes avec les autres (fig.7). Les propriétés du sol résultent de l'effet de toutes ces interactions
Les composés du sol sont la matière organique et la fraction minérale. (MacCarthy et al.,
1990).
La matière organique du sol représente l’indicateur principal de la qualité des sols, à la fois pour
des fonctions agricoles (c’est-à-dire la production et l’économie) et pour les fonctions
environnementales (parmi elles la séquestration du carbone et la qualité de l’air).
La matière organique, est le principal déterminant de l’activité biologique. La quantité, la diversité
et l’activité de la faune et des micro-organismes sont en relation directe avec la présence de la

35

matière organique. Cette dernière avec l’activité biologique qui en découle ont une influence
majeure sur les propriétés physiques et chimiques des sols (Robert, 1996).
L’agrégation et la stabilité de la structure du sol augmentent avec le contenu en carbone des sols.
Les conséquences directes sur la dynamique de l’eau et la résistance à l’érosion par l’eau et le
vent. Le carbone des sols affecte aussi la dynamique et la biodisponibilité des principaux éléments
nutritifs. (Robert.M ., 2002)

Les substances humiques influent sur la fertilité du sol en améliorant sa structure, en
augmentant l’activité biologique, la disponibilité des nutriments et en complexant les métaux
toxiques (Stevenson, 1985). Par leur caractère macromoléculaire et leurs propriétés
colloïdales, les substances humiques assurent la cohésion des particules élémentaires du sol
(MacCarthy et al., 1990). La structure du sol est ainsi stabilisée par un grand nombre de
liaisons électrostatiques et de liaisons faibles établies entre les molécules organiques et les
argiles (Balesdent, 1996). Les substances humiques lient les particules du sol sous forme
d’agrégats qui améliorent la stabilité structurale du sol. Au sein de ces agrégats, la présence de
micro-porosités permet de maintenir une structure aérée où l’eau et l’air peuvent circuler.
Outre l’aération du sol, la surface d’échange gazeux entre le sol et l’atmosphère et sa capacité
de rétention d’eau sont augmentées. L’eau pénètre plus facilement dans le sol et limite les
risques d’érosion et de compactage (Balesdent, 1996). La couleur des sols, variable du jaune
au brun, est directement liée à la concentration de SH dans le milieu. Une couleur sombre
favorise l’absorption de l’énergie solaire et le réchauffement des sols (Stevenson, 1982)).
III. Les SCV vis-à-vis la dégradation des sols
i) Impact des SCV sur la structure du sol
La couverture végétale permanente, vivante ou morte, constitue une protection effi cace
contre les différentes formes de dégradation physique du sol en annulant l’impact des gouttes
de pluie. Elle améliore l’infi ltration de l’eau dans les sols, ralentissant le ruissellement et
stoppant les pertes en terre par érosion hydrique. Les sols sont en effet littéralement « cousus
» par les racines des plantes de couverture. La présence d’un couvert végétal limite le
dessèchement de la couche superfi cielle en stabilisant l’humidité du sol et en diminuant sa
température de surface. Elle protège aussi les fi nes particules de sol contre le vent en limitant
l’érosion éolienne. Le fait de ne plus travailler le sol et d’y laisser une couverture végétale
diminue le compactage

qui affecte de nombreux sols en culture mécanisée en zone

intertropicale (Séguy. L et al., 2001).

36

ii) Impact des SCV sur les caractéristiques physico-chimiques du sol
Ils améliorent puis conservent à un niveau élevé le taux de matière organique dans le sol
(production dans les 10 premiers cm). La matière organique joue un rôle fondamental sur les
caractéristiques physico-chimiques du sol (stabilité structurale, stockage de l’eau et des
éléments minéraux, etc.). La disponibilité des éléments minéraux est améliorée dans le sol
(remontée des éléments minéraux situés en profondeur grâce aux systèmes racinaires des
plantes de couverture). La fixation de l’azote atmosphérique peut être améliorée grâce à
l’utilisation de légumineuses. Les pertes d’éléments minéraux diminuent du fait du
ralentissement de l’érosion, du ruissellement, du lessivage et de leur

recyclage.

L’augmentation des nutriments issus des résidus de culture contribue à la réduction des
problèmes d’acidité du sol (Séguy et al., 2001).
iii) Impact des SCV sur le stockage de l’eau dans le sol
L’infi ltration de l’eau est meilleure, l’humidité est conservée (limitation de l’évaporation) et
la qualité des eaux est améliorée. La capacité de stockage du sol en eau augmente.
L’enrichissement en matière organique améliore cette capacité de rétention. L’enracinement
est amélioré en augmentant la porosité du sol en profondeur.
iii) Impact des SCV sur l’activité biologique du sol
Les plantes de couverture créent des conditions de température et d’humidité favorables et
fournissent de la matière organique. Divers organismes vivants, des grands insectes aux
organismes microscopiques, trouvent alors un habitat et des conditions idoines pour leur
développement. Par les galeries qu’ils creusent, verticalement et horizontalement, ils
contribuent à l’amélioration de la porosité du sol, et améliorent ses caractéristiques chimiques
en décomposant la matière organique fraîche, provoquant la libération d’éléments minéraux
assimilables par la plante. Ils participent à la formation d’humus (humifi cation), à la fois
source d’éléments minéraux pour la plante et élément favorable jouant sur la structure
physique d’un sol. La macrofaune (taille supérieure à 2 mm : insectes, vers...) participe à
l’augmentation de la porosité du sol. La mésofaune (entre 0,2 et 2 mm : collemboles, acariens,
...) est à l’origine de la micro-structure du sol. La microfaune (inférieure à 0,2 mm :
protozoaires, nématodes) agit sur les transformations chimiques du sol. Il ne faut pas oublier
la composante végétale, essentiellement des micro-organismes composant la micro-fl ore
(algues, champignons, actinomycètes, bactéries) qui sont les agents de la minéralisation et de
l’humifi cation dans le sol (Séguy. L et al., 2001).

37

___________________________________________________________________________

DEUXIÈME PARTIE
________________________________________________________________

38

Chapitre 1
CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE

Introduction
L’érosion du sol constitue une menace importante pour la pérennité de l’agriculture. Elle
entraîne le sol de surface, réduit la matière organique du sol et contribue au bris de la structure
du sol. Ces effets peuvent à leur tour influer négativement sur la fertilité du sol, sur le
mouvement de l’eau vers l’intérieur et l’extérieur de la surface du sol et enfin, sur les
rendements et la rentabilité des cultures. Les rendements des cultures sur des sols fortement
érodés peuvent être de beaucoup inférieurs à ceux des cultures sur des sols stables dans un
même champ. L’érosion peut aussi avoir d’importants effets négatifs sur l’environnement à
cause du transport physique et du dépôt de particules de sol et d’éléments nutritifs, de
pesticides, d’agents pathogènes et de toxines détachés par des mécanismes érosifs ou
transportés par des sédiments érodés.
Le présent chapitre présente un protocole expérimental suivi à l’échelle d’une parcelle
cherchant à quantifier les matériaux transférés des terres érodées par les eaux de ruissellement
ainsi que le carbone qui a été déséquestré par ce phénomène physique. C’est dans ce contexte
que s'inscrit ce travail de recherche d'informations très fragmentaires et ne disposant
quasiment d'aucune expérimentation pratique de terrain, approfondies et systématiques à
chaque étape de sa recherche. Ce travail contient non seulement des résultats originaux mais
également une remarquable synthèse des techniques et méthodes utilisées en matière d'érosion
du sol et du carbone.
I. Présentation de la zone d’étude
I.1. Localisation Géographie
Le bassin versant est situé à proximité de Mateur qui est une ville du gouvernorat de Bizerte,
à environ 70 km de Tunis, il alimente l’oued Tine. Les placettes d’études sont situées sur
une superficie de blé, au niveau du versant, (fig.1). L’installation du projet se fait chez
Monsieur Abdelaziz Ben Hammouda (ferme de 250 hectares sans jachère, soit 2 hectares pour
la parcelle étudiée) qui a commencé le semis direct en 2000-2001 dont 65 ha en 2001-2002.

39

Figure 6: Localisation de la zone d’étude : Bassin versant Jebal Bajer à Mateur
(Extrait du site web de la carte agricole.2012).

I.2. Caractérisation climatique
I.2.1. Les stations de référence
Pour la caractérisation climatique de la zone d’étude, nous sommes basés sur deux références:
Au niveau du site proprement dit, il n‘y a eu de relevé météorologique qu’à partir de
l’année 1997
Pour la caractérisation de l’ensemble de la zone, nous nous sommes basés sur les
stations météorologiques les moins éloignées (Mateur, Tinja et Bizerte).
Le climat de la région envisagé appartient à un climat méditerranéen avec un été chaud et sec
et un hiver relativement doux et humide. La circulation atmosphérique joue un rôle primordial
dans la formation des conditions climatiques. En été, se sont les masses d’air chaud venant du
Sahara qui prédominent, par contre en hiver, c’est la circulation occidentale de la zone
tempérée .Au printemps et en automne, le territoire est ouvert aux perturbations frontales et
aux masses aériennes d’origine diverse.
I.2.2. Précipitations

Dans les limites de la région envisagée, la circulation atmosphérique et le relief sont à
l’origine de la variabilité pluviométrique annuelle. Les précipitations ont tendance à
augmenter avec l’altitude et diminuer avec l’éloignement de ma mer. En outre, les pluies sont
caractérisées par une courte durée et une forte intensité, et sont généralement très localisées.

40

I.2.2.1. Précipitations annuelles
A partir des données fournies par la station météorologique de Mateur pour la période 19652010 , La pluviométrie moyenne annuelle est de l’ordre de 581mm/an, ceci s’explique par la
situation de la région de Mateur entre les isohyètes 500 et 600 .Cependant , le régime des
pluies est très régulier d’une année à l’autre . le nombre annuel des jours pluvieux est variable
avec une moyenne de 120 jours, La plus part des totaux pluviométriques annuels depuis 2001
jusqu’au 2008 sont supérieurs à la Moyenne. De ce fait, on constate que le secteur d’étude est
caractérisé par une période relativement pluvieuse.
I.2.2.2. Précipitations annuelles sur site
Au niveau du bassin versant de Jebel Bajjar et pour la parcelle étudiée, la pluviométrie
moyenne annuelle recueillie au poste hydrométrique (Tableau 1) installé sur le site est de
l’ordre de 620 mm (Tableau 2), ces valeurs sont définies sur la base des observations
pluviométriques pluriannuelles noté chaque tranche pluvieuse et ceci durant la période 19972011.
Tableau 3: Précipitations annuelles durant la période 1997 - 2011
(Bassin versant djebel Bajar, Mateur)
Année

1997

1998

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

P (mm)

551.5

529

420

622.5

601.5

1295

806.5

585.5

731.5

800.5

352.5

865

604

562

I.2.2.3. Précipitations mensuelles
L’analyse des données des précipitations mensuelles moyennes enregistrées durant la période
1965-2010 montre que la saison fraiche s’étend du septembre à avril alors que la saison sèche
ne dure que quatre mois (mai-août).Les pluies sont principalement importantes en hiver , le
mois de décembre est le plus pluvieux . Le printemps est aussi marqué par un regain de
l’activité pluvieuse, essentiellement au mois de mars, mais les précipitations sont moins
abondantes. Les mois les moins pluvieux sont juin, juillet et août avec une moyenne de
5mm/an.
I.2.2.4. Précipitations mensuelles sur site
Au niveau du bassin versant de Jebel Bajar et pour la parcelle étudiée, la pluviométrie
moyenne mensuelle recueillie au poste hydrométrique installé sur le site est de l’ordre de
55 mm (Tab.2), ces valeurs sont définies sur la base des observations pluviométriques
pluriannuelles noté chaque tranche pluvieuse 1997-2011.

41

Tableau 4: Précipitations mensuelles moyennes durant la période 1997 - 2011
(Bassin versant djebel Bajar, Mateur)
Année

1997

1998

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

P (mm)

45,96

44,08

35,00

51,88

50,13

107,92

67,21

48,79

60,96

66,71

29,38

72,08

50,33

46,83

120.00

Précipitation (mm)

100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
Janv.

Févr. Mars. Avril.

Mai.

Juin.

Juil.

Août. Sept.

Oct.

Nov.

Déc.

Mois

Figure 7 : Précipitations mensuelles moyennes durant la période 1965 – 2010.
(Station de Tinja)
1400

1200

Précipitation (mm/an)

1000

800

600

400

200

0
1997

1998

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Années

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Figure 8 : Précipitations annuelles durant la période 1997 – 2011
(Déterminées sur site)

Précipitation (mm/mois)

140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
Janv.

Févr.

Mars.

Avril.

Mai.

Juin.

Juil.

Août.

Sept.

Oct.

Nov.

Déc.

Mois

Figure 9 : Précipitations mensuelles moyennes durant la période 1997 – 2011
(Déterminées sur site)

42

I.3. Température
Malgré la proximité de la mer. La continentalité du climat de la plaine de Mateur est très
nette. Cette continentalité est due au faite que la dépression de Mateur est partout entourée de
relief qui l’isolent de l’effet modérateur de la mer (Ennabli, 1967).
La température moyenne annuelle de l’air dans la région envisagée est de 16.54 °C.
Mais généralement les variations annuelles de la température sont celles d’un climat
méditerranéen à hiver doux.

Tableau 5 : Températures moyennes mensuelles de la station de Tinja (Khallel, 1990).
Mois

Janv.

Févr.

Mars.

Avril.

Mai.

Juin.

Juil.

Août.

Sept.

Oct.

Nov.

Déc.

T (°C)

11.7

12

13.2

15.3

19.1

22.9

19.9

23.8

16.3

15.9

15.7

12.7

250

ETP , P (mm)

200

150

ETP
100

Précipitation

50

0
Janv.

Févr.

Mars.

Avril.

Mai.

Juin.

Juil.

Août.

Sept.

Oct.

Nov.

Déc.

Mois

Figure 10 : Valeurs moyennes de l’ETP et de la Pluviométrie au niveau du site
(1997-2011).

I.6. Bilan climatique
Le bilan climatique est établit à partir de l’offre en eau (les précipitations) et la demande en
eau (l’Evapotranspiration potentielle). L’ETP est fortement influencée par la température et
par les vents par référence de la station météo de Bizerte. Les vents dominants sont les vents
de direction ouest et nord-ouest qui prédominent.
7-1 Station de reference: Mateur Ghezala : Au niveau de la région d’étude, les pluies sont
caractérisées par une courte durée et une forte intensité, et sont généralement très localisées.
(fig.9), on marquee quatre mois humides ( Janv, Févr, Nov , Déc) oû les precipitations sont
supérieures à l’évaporation , le reste de l’année est déficitaire en eau (8 mois).
43

7-2 Station de reference: sur le site d’étude proprement dit : Au niveau du site on
constate que presque toute l’année est caractérisée par un déficit en eau, avec une moyenne
mensuelle de précipitation égale à 55mm alors que l’évaporation mensuelle moyenne est
égale à 112mm.
A partie des données déterminées par la station météorologique Mateur Ghezala et sur site,
nous remarquons que la région d’étude est déficitaire en eau presque toute l’année, les
valeurs moyennes de l’ETP sont toujours supérieures à celles de précipitations pour tous les
mois (sauf le mois décembre) ;
La zone d’étude se trouve dans l’étage bioclimatique subhumide avec un indice d’aridité (I=
P/ETP) égale à 0,44 (Brahim N., 2011). Le climat de la région appartient au climat
méditerranéen avec un été chaud et sec et un hiver relativement doux et humide. Selon le
climagramme d’Emberger, le climat est de type subhumide à variante hiver chaud. La
circulation atmosphérique joue un rôle primordial dans la formation des conditions
climatiques. En été, ce sont les masses d’air chaud venant du Sahara qui prédominent, par
contre en hiver, c’est la circulation occidentale de la zone tempérée. Au printemps et en
automne, le territoire est ouvert aux perturbations frontales et aux masses aériennes d’origines
diverses.
Pour les séries complètes (température, précipitation et évapotranspiration potentielle) nous
nous sommes référés à la station météorologique la moins éloignée qui est celle de Bizerte.
L’évapotranspiration potentielle est très importante, elle atteint 1453 mm/an. Le bilan
climatique annuel est négatif et le déficit hydrique s’élève à -809 mm/an. Le diagramme
ombrothermique

illustre l’importance de la période à déficit hydrique. Toutefois, cette

répartition entre précipitation et évapotranspiration potentielle laisse entrevoir des périodes
assez importantes où le bilan hydrique est excédentaire et qui s’étale sur la période novembre
à février.Pour ce qui est du ruissèlement, il est non seulement important lors de la période
pluviale mais excédent dans les zones de bas fonds (Habimana A., 2012).

44

Tableau 6: Les caractéristiques climatiques de Mateur (station Bizerte)
Jan Fev Mar Avr

Mai

Jui

Jul

Aou

Sep

Oct Nov Dec Année

T °C

11,2 11,5 12,9 14,9 18,6

22,6

25,4

26,3

24

20,1 15,6 12,4

P (mm)

97,1 77,1 55,9 48,8 28,2

10,3

1,9

6,5

ETP (mm)

76,3 73,9 90,1 102 126,7 166 202,5 193 146,2 115 85,8 77,5 1453,4

P-ETP (mm)

20,8

3,2

-34

-53 -98,5 -156

-201 -187

38,4 77,8 96,4 105

-108

643,7

-37 10,6 27,5 -809,7

60

120

50

100

40

80

30

60

20

40

10

20

0

18

P mm

T °C

Mateur (station Bizerte 1950-2004)

0
Jan Fev Mar

Avr

Mai

Jui

Jul Aou Sep Oct Nov Dec

Mois
T °C

P (mm)

Figure 11 : Diagramme ombrothermique de Mateur (station Bizerte)

Figure 12 : Situation de la zone d’étude dans la carte des étages bioclimatiques de Bizerte
(Extrait du site web de la carte agricole.2012).

45

Moyennes mensuelles (°C)

Température
25
20
15
10
5
0
Jan. Févr. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sep Oct. Nov. Déc.

Figure 13 : Températures moyennes mensuelles de la station de Tinja. (Khallel, 1990)

Moyennes mensuelles (mm)

Evaporation
250
200
150
100
50
0
Jan. Févr. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sep Oct. Nov. Déc.

Figure 14 : Valeurs moyennes mensuelles de l’évaporation à la station de Mateur Ghezala
(1965-2003)

Evapotranspiration
Moyennes mensuelles

250
200
150
100
50
0
Jan. Févr. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sep Oct. Nov. Déc.

Figure 15 : Valeurs moyennes mensuelles de l’évapotranspiration de 2002-2003
(l’INM, 2003)

46

II. Cadre géomorphologique
II.1.La géologique
La plaine de Mateur appartient à l’ensemble des bassins mollassiques de l’extrême Nord à
dépôts Mio-plio-Quaternaire. Ce sont des bassins d’effondrement où se sont accumulés des
dépôts essentiellement continentaux d’origine deltaïque et fluviaux lacustres.
Notre zone d’étude, est occupée par le Quaternaire ancien formé par les sols, terrasses et
glacis. Les alluvions récentes sont aussi présentes dans le Quaternaire. Elles forment le
matériau de remplissage de la plaine et sont constituées par des limons et des éléments
détritiques. Cette plaine alluviale s’étant sur une superficie de 250 km2. Elle appartient au
bassin versant d’Ichkeul et constitue le carrefour d’un ensemble de sous-bassins versants dont
la superficie totale s’élève à 2080 km2 (Habimana, 2012).
II.2.La Géomorphologie
La paléogéographie récente de la région a permis de retracer l’hydrographie de l’ère
quaternaire : l’effondrement qui provoqué les captures sur l’oued Joumine et sur l’oued Tine,
a été suivi des mers millaziennes, tyrrhéniennes. C’est à partir de cette dernière période que
l’alluvionnement de la plaine de Mateur a commencé avec les apports des oueds et les
déblaiements des dépots des mers quaternaires (Ennabli, 1967).
L’oued Joumine quand il débouchait dans la plaine de Mateur, coulait à l’ouest des deux
collines de Mateur et de Rass El Ain jusqu’au lac Ichkeul, le raccord entre ces deux lits se
faisait vraisemblablement par le ravin qui existe à Henchir El Harrous entre les oueds actuels
d’El Kloufi et Ech Chair. L’alimentation des marécages de Garaet et Techga se fait à partir
des eaux de creux détournées par la branche de Tine capturée qui forme l’oued El Kloufi
(DRE, 1998).
III. Cadre hydrologique
La plaine de Mateur appartient au vaste bassin versant de l’Ichkeul (2080 km² de
superficie) .Il est associé à un important réseau hydrographique comprenant essentiellement
les oueds suivants qui traversent la plaine et se déversent dans le lac de l’Ichkeul (Lamouchi,
2011), à savoir :
-Bassins de Douimis et Sejnane au Nord
-Bassins de Malah et Ghezala à l’Ouest
-Bassin de Joumine au Sud –Ouest
-Tine au sud et Chair et Malaha-Mthérine respectivement au Sud –Est et à l’Est

47

V. Caractéristiques hydrodynamiques

V.1.1. Paramètres hydrauliques
Plusieurs essais de pompages ont été effectués pour déterminer la transmissivité, la
perméabilité et le coefficient d’emmagasinement. La porosité est mesurée au laboratoire alors
que la perméabilité relative et la vitesse de filtration verticale sont déduites par injection in
situ.
Dans le cadre de la mise en valeur de la région de l’Ichkeul, la porosité totale des matériaux
de comblement de la plaine de Mateur a été mesurée au laboratoire par la formule :
n= ((V-VS)/V)*100
Avec :

n : porosité totale ; V : volume total ; VS : Volume des sédiments

La porosité totale moyenne varie de 36 . 10-2 à 60.8 10-2 , c'est-à-dire depuis les sables et
graviers jusqu’aux dépôts lacustres (vases) aux abords du lac de l’Ichkeul (tableau .44). Ce
qui montre l’importance des vides dans ces alluvions (Ennabli, 1967).

Tableau 7 : Porosité des alluvions de la plaine de Mateur (Ennabli, 1967).
Porosité en (%)
Nature des alluvions

Minimum Maximum Moyenne

Limon argileux léger et limon sableux

35

37

36

Limon argileux moyen et lourd

37.5

40.4

39

Argile léger

39.6

45

42.3

Argile lourd

49

49.5

49.25

Dépôts lacustres aux abords de l’Ichkeul

49.4

72.2

60.8

4. Le cadre pédologique
4.1. Description des sols étudiés
Le cadre pédologique de la plaine de Mateur est le résultat des conditions bioclimatiques de la
région associées à des matériaux parentaux du Quaternaire connu pour leur fine
granulométrie. En effet, sous climat sub-humide contrasté et sur matériel parental marneux,
les Vertisols se forment et s’accumulent dans les sous-bassement caractéristiques comme la
plaine de Mateur.
Les Vertisols apparaissent lorsque toute une série de conditions relatives à la roche, au climat
général, à la position topographique, à la végétation et au temps sont réunies. Ces facteurs de
formation sont interdépendants, largement variables et par conséquent, influencent les
48

propriétés des Vertisols dans de multiples cas. Généralement, les Vertisols se forment
essentiellement dans des environnements chauds marqués par une alternance de saison sèche
et de saison pluvieuse et se trouvent dans des plaines sédimentaires. La végétation naturelle de
ces sols, adaptée à ce climat, est la savane, les prairies ou les forêts (FAO, 2012).
Les facteurs influençant la formation des Vertisols sont donc:
• Le matériau parental: la fraction minérale du sol peut dériver de l’altération d’une
seule roche sans recevoir d’autres apports (Gallali, 2004) ;
• Le climat: la distribution des précipitations est toujours saisonnière de 4 à 8 mois secs.
La principale caractéristique du climat est donc un climat assez humide, contrasté, de
type subtropical ou tropical à saison sèche ;
• Le temps: il a été mentionné au début que les Vertisols se sont développés sur une
variété de matériaux parentaux qui sont essentiellement jeunes en âge, mais ils
peuvent se produire sur des surfaces géomorphologiques anciennes. Cependant, en
général, Ahmad (1996) croit que la plupart des Vertisols qui se produisent dans le
monde, sont jeunes et immatures ;
• La topographie: Une topographie plate ou légèrement inclinée à basse altitude est
typique des Vertisols. Les Vertisols les plus typiques s’observent, sur marnes, dans
des ensellements du relief où ils reposent sur des niveaux d’altération formés in situ ou
légèrement transportés par colluvionnement ;
• La végétation: La plupart des auteurs s’accordent sur le fait que la végétation joue un
rôle limité ou nul dans la différenciation des Vertisols et ces derniers sont observés
particulièrement sous prairie mais ils existent aussi sous forêt d’acacias (Mermut et al.,
1996).
Ces vertisols étudiés comprennent un sous bassement calcaire qui est bien visible au niveau
du talus (au SW).Le caractère très particulier de ces vertisols qui leur permet de se rétracter en
période sèche et de se gonfler en période humide, rends l’opération d’échantillonnage
dépendante de cette rythmicité.
En vue du cadre pédoclimatique, la plaine de Mateur est connue pour être le grenier de
Rome.
4.4. Extension spatiale en Tunisie
En Tunisie, les Vertisols sont appelés «l’ard el-kahla» (la terre noire) (Beja et Jendouba),
«tafla» et «tella». Une extension réduite est identifiée dans les régions méridionales du pays.

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