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TABLEAU 22 : Influence du nombre et du type de préparation du lit de semence sur un sol brun, limoneux battant, lessivé à Campagne/Hesdin, France (d'après Derancourt, 1982; Masson et Roose, 1983)

Notes:

- La pluie simulée est de 33 mm en 1 heure: fréquence = 1 fois en 4 ans.

- La différence de rendement est de 10 quintaux/ha en faveur des parcelles les moins travaillées.

- C'est un excellent exemple de GCES où le paysan constate que pour réduire les risques de ruissellement (et d'érosion) et augmenter sa production, il lui faut réduire les investissements en intrants: moins d'heures de travail, moins d'usure du tracteur, moins d'énergie. Dans ce cas, il n'est pas besoin de services de vulgarisation agressifs pour lui faire comprendre que son intérêt va dans le même sens que la protection de l'environnement (réduire les inondations et le ravinement à l'aval).

Aux Etats-Unis, pour Duley (1939), l'influence sur le ruissellement de l'encroûtement de la surface d'un sol est finalement plus importante que le type de sol et la porosité de ses différents horizons. Burnell et Larson (1969) ont démontré que le retard apporté au démarrage du ruissellement suite à un labour, dépend moins de la profondeur de sol remué que de la rugosité de la surface du sol. Harrold (1967) pense que dans les régions où l'on craint surtout les orages d'été, intenses mais brefs, le labour profond, en courbe de niveau, peut retarder considérablement le démarrage du ruissellement en augmentant la rugosité de la surface du sol mais aussi sa macroporosité (pouvoir d'éponge). Le soussolage effectué en sec sur des sols à horizon durci à faible profondeur, peut aussi augmenter l'infiltration à condition de faire éclater la masse de l'horizon induré et colmaté (Birot et Galabert, 1967; Masson, 1971).

Mannering, Meyer et Johnson (1966) rapportent qu'en 5 ans de culture du mais avec un travail minimum du sol, l'agrégation du sol et l'infiltration (gain: 24 %) ont augmenté tandis que l'érosion a baissé de 34 % par rapport au traitement conventionnel (labour en plein). Ces auteurs insistent sur l'importance qu'il y a d'éviter de pulvériser la surface du sol lors de la préparation du lit de semence. D'où l'idée de n'émietter que la ligne de semis et de laisser les interlignes en grosses mottes recouvertes de déchets de culture (Masson, 1971; Shanhold et Lilliard, 1969).

Dans le nord de la France (tableau 22 et 23), Derancourt et Masson ont testé dans le champ d'un paysan l'effet de l'affinage du lit de semence sur la levée des graines de blé, sur le ruissellement et sur les rendements, ceci sur un sol brun lessivé, limoneux et battant. Lorsque le nombre de passages de la herse passe de 2 à 4 et que l'on accélère la vitesse du tracteur, on constate que le nombre de graines germées par m² diminue de 127 à 59 pieds par m². Le ruissellement d'une pluie simulée de 33 mm/h augmente de 5 à 66 % lorsque le nombre de passages de la herse augmente et le rendement baisse d'environ une tonne. Les paysans ont donc compris qu'avec moins de travail on améliore la capacité de production du terrain, l'infiltration et les revenus nets, tout en diminuant les risques d'érosion et de pollution de l'environnement (Masson et Roose, 1983).

TABLEAU 23 : Influence du système de culture sur la dégradation des sols et le ruissellement lors d'une averse de 33 mm en une heure durant l'hiver (d'après Roose, Masson et Derancourt, 1983)

* Le ruissellement n'avait pas encore commencé après 60 minutes.
** Le ruissellement n'est pas stable après 1 heure de pluie. Les pluies de 33 mm/h sont simulées sur un sol brun acide sur un plateau couvert de loess. La pente ne dépasse pas 5 %; coefficient de ruissellement = lame ruisselée/hauteur pluie en %.

Cette enquête montre la grande diversité des risques de ruissellement (et donc d'érosion) sur les sols limoneux battants soumis à différents systèmes de culture.

La traction bovine entraîne des risques beaucoup plus faibles que la traction motorisée (O à73 %). La prairie temporaire protège temporairement le sol, mais dès qu'elle est rompue, son effet diminue rapidement (KR = 24 -> 48 -> 73 %). Le soussolage peut localement apporter une aide partielle (KR = 30 <-> 73 %), mais les risques les plus élevés ont été observés après la récolte des endives et des pommes de terre (labour profond) avec des engins lourds. Sur ces sols tassés par les passages répétés des tracteurs et des remorques, le ruissellement atteint rapidement 90 % des pluies.

TABLEAU 24 : Effet des techniques culturales sur le ruissellement et l'érosion (provoqués par des averses de 40 mm en 1 heure simulées sur des lits de semence de maïs sur terrefort d'un côteau du Lauragais. Résultats extraits des campagnes 1985/6/7 à Narbons (France) (d'après Roose et Cavalié, 1988)

Avec le même simulateur de type ORSTOM, furent testées différentes techniques culturales sur le ruissellement et l'érosion sur des sols bruns, argileux, dits terrefort d'un côteau du Lauragais dans le sud ouest de la France, près de Toulouse (Roose, Cavalié, 1988) (tableau 24). Sur trois segments de pente, le plateau de 2 à 6 %, le bas de versant de 14 à 20 % et le haut de versant de 22 à 29 %, on a comparé la réaction à une pluie de 40 mm/h, d'une part le témoin qui correspond à un labour grossier d'automne plus une ou deux reprises au printemps, à toute une série de techniques améliorées proposées par les paysans. On constate tout d'abord que le ruissellement global diminue légèrement de 22 à 19 % lorsque l'inclinaison de la pente augmente. Si on apporte un binage supplémentaire, on constate une légère réduction du ruissellement de 19 à12 %. Si par contre, on fait suivre le hersage d'un rouleau cultipacker, le ruissellement passe brutalement de 20 à 35 %; le rouleau en effet, a tassé la surface du sol et a fait éclater les mottes en particules fines qui reprennent rapidement en masse pour former une croûte de battance. Si l'on fait passer le tracteur deux fois au même endroit, on constate que le coefficient de ruissellement augmente de 20 à 77 %.

FIGURE 30

De même, dans les traces de roues, on a mesuré un ruissellement de 83 %; lesquelles proviennent à la fois de la réduction de la pluie d'imbibition, c'est à dire la pluie nécessaire pour provoquer le ruissellement et également une réduction de la filtration finale qui passe de 12 à 4 ou 1 mm par heure. Pour éviter ces tassements au printemps, on a tenté de faire à l'automne toutes les préparations du lit de semence. Dans ce cas, nous avons obtenu également un ruissellement abondant passant de 19 à 32 % car pendant tout l'hiver, le lit de semences s'est dégradé et a formé des croûtes de battance. Si au lieu de labourer on a passé des dents pour décompacter le sol et si on a déchaumé à l'automne la surface du sol, le ruissellement n'a guère diminué. Par contre, si après décompactage à l'automne on a laissé la paille en place et au printemps effectué un fraisage localisé à la ligne de semis, le ruissellement est passé de 19 à 7 %, la pluie d'imbibition est montée à 20 mm et l'infiltration finale est restée à 23 mm/h.

Cet essai met donc bien en évidence l'effet de la compaction et du nombre de passage des outils sur le ruissellement et l'effet positif sur l'infiltration d'un labour grossier à l'automne ou bien d'un décompactage laissant la paille en surface, suivi au printemps d'un travail du sol localisé à la ligne de plantation.

Un essai similaire au simulateur de pluie a été réalisé dans le centre de la France par une équipe de chercheurs de l'ORSTOM, de l'Institut Technique des Céréales et des Fourrages, de l'INRA et de l'Université d'Orléans. Il s'agissait de déterminer les risques de ruissellement en fonction du type de lit de semence du maïs sur un sol brun lessivé, limoneux, très battant (Raheliarisoa, 1984; Lelong, Roose, Darthoux, 1992).

Six traitements permettaient de rechercher les effets de l'époque du labour, de la finesse du travail de préparation du lit de semence et des résidus de culture en cas de non travail du sol (figure 30). On constate d'abord que le non travail d'un sol nu donne le plus de risques de ruissellement. Par contre, si 50 % de la surface du sol reste couverte par les pailles, cette méthode ne donne pas forcément plus de ruissellement qu'un labour tardif préparé juste avant les semis. Par contre, un labour précoce, surtout s'il est suivi d'une longue période sèche, permet de maintenir une bonne structure et une bonne infiltration. On constate par ailleurs que la finesse travail du sol accentue toujours les risques de ruissellement.

En définitive, l'avantage du labour ou du non labour à moyen terme en ce qui concerne l'économie de l'eau et du sol, dépend dans une large mesure du type de sol (sensibilité à la battance, compacité, teneur en graviers, perméabilité et teneur initiale en matières organiques), de la pente, de la couverture végétale, de l'utilisation des résidus de cultures, de la date du labour par rapport aux pluies agressives et surtout de la qualité du labour. Le travail du sol est un mal souvent nécessaire au développement des racines, à la maîtrise des mauvaises herbes et à la rupture de la pellicule de battance qui ferme certains sols riches en limon et en sable fin et pauvres en matières organiques (en particulier les sols ferrugineux tropicaux et les sols bruns lessivés tempérés). Il faut éviter d'abuser de ces travaux du sol sur fortes pentes en zone tropicale humide. L'un des principaux thèmes actuels de la recherche, en conservation des sols, est l'utilisation des résidus de culture et le travail du sol. En effet, il manque encore des preuves de l'intérêt à long terme sur les plans agronomiques et économiques de techniques telles que le travail minimum, le travail localisé avec interlignes protégées par les résidus de culture, l'enfouissement partiel des pailles (stubble mulching) et le non labour laissant les résidus de culture en surface (mulch tillage), techniques qui toutes semblent avoir une action favorable sur l'économie de l'eau et des terres. En tout cas, plusieurs obstacles pratiques existent encore à l'utilisation de ces méthodes où l'on conserve en surface les résidus organiques: lutte contre les mauvaises herbes (les herbicides sont chers), machines pour éclater le sol sans le retourner (dents vibrantes au lieu de charrue), machines pour semer à travers les pailles, et problèmes phytosanitaires (en particulier, sautériaux et escargots).

Au Brésil, Leprun et al., (1986) ont fait une synthèse des expérimentations en parcelles d'érosion dans les régions Nord-Est, Centre-Ouest et Sud (tableau 25). Les résultats démontrent la remarquable efficacité des pratiques culturales et biologiques simples, facilement applicables par les agriculteurs, peu onéreuses et qui maintiennent durablement la productivité. Dans les meilleures situations, ces pratiques biologiques permettent le contrôle de l'érosion et la diminuation sensible du ruissellement.

Les techniques culturales mécanisées les plus efficaces sont le travail minimum, le semis direct dans la litière constituée des résidus de la culture précédente, ou encore, la culture en courbe de niveau. Les meilleures pratiques biologiques sont les rotations culturales, la culture sur une litière de résidus de culture ou d'engrais verts et les bandes d'arrêt enherbées permanentes en courbes de niveau.

Séguy, Bouzinac et al., (1989), constatant la difficulté de maintenir l'infiltration dans les grandes cultures mécanisées et de réduire l'érosion par les structures antiérosives en courbe de niveau (Murundum au Brésil, levée de Monjauze en Algérie) ont mis au point, avec les coopératives, tout un système de culture réduisant au minimum le travail du sol et comportant la sélection de graines résistantes aux maladies, la mise au point de matériels de semis direct plus fertilisation dans les litières de résidus de culture (de la canne planteuse manuelle aux semoirs mécanisés), le semis de légumineuses en dérobée sous le maïs, la fertilisation adaptée au niveau de production, une gamme d'herbicides et de pesticides compatibles avec la culture sur litière et un réseau de recherche et de commercialisation.

TABLEAU 25 : Efficacité des systèmes de culture (C) et des pratiques antiérosives (P) étudiées au Brésil (d'après Leprun et al., 1986)

TABLEAU 26 : Erosion, ruissellement et rendements en fonction des techniques de préparation du sol (station de Saria près de Koudougou, Burkina Faso: sol ferrugineux tropical lessivé sur cuirasse, pente 0,7 %) (d'après Somé et Ouattara, 1991)

L'ensemble de ces méthodes sont actuellement testées au Cameroun par les chercheurs de l'IRA et du CIRAD dans le cadre d'une agriculture intensive du coton et des céréales en condition soudano-sahélienne sur des sols sableux ferrugineux tropicaux connus pour leur fragilité.

LE TRAVAIL SUPERFICIEL (SARCLOBINAGE)

La formation d'une pellicule de battance ayant une influence considérable sur l'infiltration, on peut espérer qu'un travail superficiel du sol suffise pour réaliser une économie en eau et en terre. En fait, à Adiopodoumé (Roose, 1973), on constate que les effets d'un sarclobinage sur des sols nus sableux sont semblables à ceux d'un labour, mais encore plus temporairement profitables. Suite à un grattage superficiel à la houe, le sol ne peut absorber qu'une seule pluie peu agressive de 10 à30 mm et limiter l'érosion durant 1 à 8 jours; ensuite, l'érosion dépasse celle des parcelles témoins. Si le ruissellement est temporairement ralenti, la turbidité est nettement plus forte et ne décroît qu'avec la formation d'une nouvelle pellicule de battance.

On pourrait tirer les mêmes conclusions des essais de techniques culturales sous pluies simulées sur sols limono-argileux et fortes pentes du Lauragais (sud-ouest de la France). L'infiltration d'une pluie de 40 mm en une heure a été légèrement augmentée mais la pellicule de battance s'est reformée au bout de ces 40 mm et les pertes en terre sont finalement semblables au témoin car la turbilité est plus élevée (tableau 23).

A Bouaké (tableau 21), on a observé que le pulvérisage superficiel du sol nu limite peu le ruissellement par rapport au témoin non travaillé et augmente sérieusement l'érosion (Kalms, 1975).

Par contre, sur les glacis ferrugineux tropicaux à pente faible du Burkina Faso, Somé et Ouattara (1991) ont montré qu'on pouvait obtenir des rendements voisins de ceux que l'on obtient après labour à condition de travailler superficiellement le sol chaque fois que la croûte de battance s'est reformée (tableau 26). En effet, dans ces zones soudano-sahéliennes, semi-arides, le labour entraîne nécessairement un retard des semis par rapport aux semis effectués traditionnellement par les paysans mossi tandis qu'un simple grattage du sol permet aux plantes de s'installer plus rapidement et au ruissellement de démarrer plus tardivement si l'on casse régulièrement la croûte de battance. Là où le labour n'a jamais été adopté par la population, un grattage superficiel en traction attelé derrière un âne est une opération rapide et peu coûteuse à la portée des paysans.

En débloquant la macroporosité de la surface du sol, le travail superficiel du sol peut améliorer l'infiltration en zone semi-aride et même en zone tempérée à condition de maintenir le sol dépourvu de pellicule de battance jusqu'à ce que le couvert végétal puisse prendre le relais. Par contre, la pulvérisation du sol est partout une pratique dangereuse, plus particulièrement sur les pentes fortes; elle est peu utile et à éviter pendant la période des grosses averses.

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