Figure 1

PROJET
ÉTATS DE SURFACE DES SOLS EN MILIEU SEMI-ARIDE
DE L’ALGÉRIE DU NORD
CONSÉQUENCE SUR LA DÉGRADATION ET LA
PRODUCTION AGRICOLE
CODE : F: 007 2007 0999
Rapport d'activité du projet de recherche de la première année
Évaluation des états de surface par télédétection
Objectifs
Les objectifs de cette première année de travail sont :
• l’identification des grandes unités paysagiques par l’analyse visuelle de l’image.
• la connaissance des différents états de surface des sols par l’analyse du comportement spectral de l’image satellitaire.
Résultats
Matériels et méthode
1. La zone d’étude
Notre région d’étude est la plaine du Bas Cheliff, elle se situe au Nord-ouest de l’Algérie, à
environ 250 Km de l’ouest d’Alger et à 35 Km à vol d’oiseau de la méditerranée, avec en
son centre la ville de Oued Rhiou (wilaya de Relizane) (fig.1).
Tunisie
Maroc
Algérie
Caractéristiques essentielles de la zone :
Libye
Mauritanie
Mali
Niger
• Région à vocation agricole
• Climat semi-aride très sévère avec un
fort pouvoir évaporant
• Près de 80 % des sols sont salés
Zone d’étude
Cours d’eau
Route
2. Démarche générale
Figure 1: Localisation géographique de la région d'étude (Encarta, 2007).
La méthodologie suivie dans ce travail est mise au point afin de définir les différents états
de surface de la plaine du Bas Cheliff. Dans ce sens, quatre étapes principales ont été
retenues :
•Étape 01 : Collecte des données utilisées (prélèvement des échantillons, les données
cartographiques, et les données extraites de l'image satellitaire utilisée).
•Étape 02: l'application à l'image qui consiste donc à identifier à partir de l'image
satellitale Aster prise en août 2005 les états de surface en se basant sur ;
•Étape 03: l'analyse des données terrain. Elle consiste à analyser des données quantitatives
et qualitatives in situ.
•Étape 04 : Confrontation des données des mesures de réflectance au sol (image) aux
données quantitatives et qualitatives issues des mesures in situ. Cette confrontation
(vérité – terrain -"image") permettra de tester l'intérêt et la pertinence des méthodes
d'interprétation utilisées.
3995000
A. L'échantillonnage
Ouarizane
3990000
f
u
GAA
3980000
io
l if
Rh
hé
O.
.C
O .D jid io uia
O
3985000
Hmadna
3975000
3970000
280000
285000
Point de CE
B. Données utilisées
Les principales unités agro-paysagiques discriminées sur l’mage satellitaire sont :
1. La retenue Merdjet Sidi Abed dévasée en l’an 2005, apparaît en cyan ;
2. Le barrage de Gargar, apparaît en bleu foncé ;
3. L’oued Chlef et ses principaux affluents autour desquels on reconnaît une activité
agricole irriguée représentée par le rouge;
4. les périmètres irrigués de la plaine du Bas-Chéliff où se pratique une agriculture
intensive apparaissent en rouge plus ou moins vif selon la densité de la végétation
5. Le plateau de Benziane situé au Sud-Ouest de la plaine et la colline de partage entre le
Bas-Chéliff et le Moyen-Chéliff qui marque la limite Est de la plaine du Bas-Chéliff.
Les deux unités apparaissent en couleur verte sombre à claire. Ces unités agropaysagiques constituent les zones céréalières de la plaine ;
6. les zones nues salées apparaissent en couleur cyan plus au moins sombres.
7. La végétation halophyte a densité variable dans la plaine, de couleur sombre.
8. la grande dépression hypersalée à l’ouest de la plaine connue sous le nom de
« Gaa » en couleur très claire blanchâtre nuancée en cyan foncé. C’est une zone non
cultivée dont le couvert végétal naturel est pratiquement inexistant durant la période
sèche d’été qui a coïncidé avec la date de la prise d’image.
9. la sebkha de Benziane située dans la dépression fermée du plateau de Benziane. C’est
une zone d’accumulation des eaux salées où se forme une croûte de sels en été.
10. Les cônes de déjection sont repérables en couleur très claire au niveau Nord de la
plaine.
11. Les villes, les agglomérations et les axes routiers sont en couleur cyan sombre
dominante.
Caractérisation spectrale de la plaine du Bas Cheliff
PIR
A l’échelle de toute la plaine du Bas-Chéliff,
il apparaît un net déséquilibre entre les
superficies couvertes par la végétation
chlorophyllienne et les sols nus qui occupent
la majeur partie de la plaine.
La droite des sols
SNSCB
VCHTD
VCHD
O.
L’échantillonnage adopté est de type
stratifié ; il s’est basé sur les classes issues
de l’image satellitaire de juillet 2000
(Douaoui, 2005 ; Douaoui et al., 2006),
tout en veillant à ce que la densité
d’échantillonnage soit plus ou moins
homogène sur toute la plaine.
1. Les grandes unités agropaysagiques
290000
295000
300000
305000
310000
Oued Cheliff et ses affluents
315000
320000
325000
•Données cartographiques
Oued
Rhiou
Ouest
Mazoun
a Est
Chlef
Ouest
Oued
Rhiou
Est
Ammi
Moussa
Est
Relizane Relizane
Est
Est
Ouest
Figure 3 : Assemblage des cartes topographiques.
•Données de l’image satellitaire
Il a été mis à notre disposition une scène du satellite
ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and
Reflectance Radiometer) (fig.4), prise en août 2005.
•Données de terrain
Au cours de notre investigation sur terrain, une
description des éléments de surface a été faite pour
chaque site échantillonné à l’aide d’une fiche de
terrain (occupation du sol, de la densité de
végétation, la nature du sol, la rugosité, l'humidité,
la couleur, les efflorescences salines,..etc)
SNCP
SNCDA
SNSCSB
R
Figure 5. Histogramme bidimensionnel de la plaine.
0km 2.5km 5km
Figure 2 : Plan d’échantillonnage des points de sol (2006).
Elles se composent des cartes parcellaires à
1/5000, des cartes topographiques à 1/50000
(fig.3), numérisées, de la carte des sols de la plaine
(Boulaine, 1956 ; Mc Donald et BNEDER, 1990),
de la carte de l’image de télédétection classée de
juillet 2000 (Douaoui, 2005 ; Douaoui et al., 2006).
VH : Végétation halophyte. SNS : Sols nus salés.
SNSCB : Sols non salés, clairs du plateau de
Benziane. SNSCSB : Sols non salés, céréaliers,
sombre du plateau de Benziane. VCHD : Végétation
chlorophyllienne, dense. VCHTD : Végétation
chlorophyllienne, très dense. SNCP : Sol nu cultivé de
la plaine. SNCDA : Sols nu cultivés à dominance
d'artichaut. JCH : Sols mis en jachère.
JCH
VH
La représentation cartographique des unités agropaysagiques
Pour l’image classée (fig. 6) on a choisi
ces couleurs, d’une part parce qu’elles
sont plus au moins proches de la réalité
et d’autre part, pour bien les différencier
visuellement. Ceci a été fait par
l’affection du vert et vert foncé
respectivement pour la végétation
chlorophyllienne dense et très dense, du
vert jaunâtre pour la végétation
halophyte et comme marron foncé pour
les sols non salés sombres céréaliers du
plateau de Benziane
VH
SNS
SNSCB
SNSCSB
VCHD
VCHTD
SNCP
SNCDA
JCH
Figure. 6 : L'image classée retenue pour les neuf classes
définies.
Conclusion
Figure 4. L’image brute de
Aster (août 2005)
La capacité rapide de la télédétection à fournir des informations en quantité et en qualité,
sur une grande étendue géographique telle que la plaine du Bas Cheliff, apporte une aide
précieuse à la connaissance des états de surfaces des sols.
PROJET
ÉTATS DE SURFACE DES SOLS EN MILIEU SEMI-ARIDE
DE L’ALGÉRIE DU NORD
CONSÉQUENCE SUR LA DÉGRADATION ET LA
PRODUCTION AGRICOLE
CODE : F: 007 2007 0999
Rapport d'activité du projet de recherche de la deuxième année
Évaluation des états de surface par analyse structurale, porosimétrie au mercure et régime d’infiltration.
Objectif
L’objectif de la deuxième année du travail est :
Une investigation sur les variations du spectre poral des sols des plaines du Bas Cheliff qui sont de texture argileuse à argilo limoneuse et qui présentent des conditions salines très
variables.
Matériels et méthode
1 – Prélèvement et analyses des échantillons de sols
2 - Préparations des lames minces
Les échantillons naturels, non perturbés et prélevés à
la surface du sol sous forme de mottes ont été séchés à
l’air et imprégnés dans une résine polyester non
miscible à l’eau diluée à 30 % par du styrène. Cette
technique est utilisée pour la fabrication des lames
minces suivant la méthode de Guilloré (1980). Les
dimensions des lames minces réalisées sont de 45 mm
x 60 mm. Elles sont non polies et non recouvertes.
Ces lames minces sont étudiées sur la base des
photogrammes à un niveau d’organisation accessible
au microscope optique polarisant. Elles sont décrites
suivant Bullock et al., (1985).
• Sept (07) échantillons de sols ont été prélevés des
horizons superficielle dans la plaine du Bas-Chéliff
•L’échantillonnage a été réalisé afin de couvrir une
large gamme, aussi bien des niveaux de salinité
(exprimée par la conductivité électrique de l’extrait
de pâte saturée en dS/m à 25°C, et notée CE) que de
la sodicité (exprimée par le taux de saturation en
sodium échangeable en % de la capacité d’échange
cationique, et notée ESP (Exchange Sodium
Percent).
Résultats
3 - Porosimétrie au mercure
La porosité de ces mottes a également été étudiée en porosimétrie au
mercure (Murphy et al., 1977 ; Vachier et al., 1979 ; Fiès, 1984 ;
D'Acqui et al., 1994). Les mesures portent sur des fragments des
massifs séchés au préalable à l’étuve pendant 24 h à 105°C puis forcés
à travers des tamis pour obtenir des agrégats pesant environ 1.5 g .
L'appareil utilisé est un porosimètre de type Micromeritics Pore Sizer
9310. la pression exercée pour remplir celui-ci est donnée par la loi de
Laplace :
P = pression exercée
γ = tension superficielle du mercure (0,484Nm-1)
α = angle de contact entre le mercure et la paroi du
pore,
d = diamètre du pore.
P  4 cos d
B. Sous l’action des pluies
3 - La porosimétrie au mercure
1 - Les caractéristiques des échantillons
Tableau I : Caractéristiques physico-chimiques des échantillons étudiés
Ech.
A%
Lim
%
Sab
%
Surface
Spécif.
m2/g
Matière
Org. (%)
pH
CEC
Cmolc/kg
CaCO
3
%
CE
dS/m
ESP
%
MI
46
35
19
325
3,38
8,24
20,2
20,9
1,93
3,3
MII
44
41
15
324
1,95
8,15
17,7
20,7
3,83
5,0
MIII
44
42
14
321
2,54
8,15
17,1
19,6
4,25
8,2
MIV
47
38
15
335
1,90
8,00
20,8
17,5
18,41
11
MV
43
41
16
316
2,37
8,20
18,5
19,4
20,70
27
MVI
41
45
14
310
2,30
8,03
19,3
22,1
32,53
40
MCR
45
46
9
360
0,53
8,33
19,7
8.0
41,33
52
2 - Les observations microscopiques
Infiltration finale (mm/h)
A. Observation des lamelles conservées
Dans les conditions salines moins sévères (CE < à 18
dS/m et ESP < 15 %), la porosité de la phase
argileuse est plus importante que la porosité
structurale et lacunaire selon l’ordre de classement
Figures 3a et 3b : la structure de la couche superficielle évolue suivant (VC > VA > VB). Elle est par contre, moins
vers une croûte structurale. Elle résulte d’une réorganisation in importante (VA > VB > VC) lorsque les contraintes
situ des fragments (microagrégats) et particules produits par deviennent très sévères (CE > 18 dS/m et ESP >
éclatement et désagrégation mécanique, sans déplacements 15 %).
importants ni tri granulométriques.
Ces résultats nous permettent de proposer un seuil, en
terme d’ESP, pour caractériser l’organisation de l’état
Figures 4a et 4b : La présence de microhorizons représentés
structural du sol.
par des accumulations alternées de particules fines et
3,00
grossières sous formes de strates (organisation stratifiée).
-0,37
Cette forme atteste de l’état de dégradation atteint par la
2,50
y = 3,15x
2
surface avec formation d’une croûte de dépôt.
R
= 0,94
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Figures 1a et 1b : montrent que les agrégats sont
disloqués en dégageant des microagrégats de différentes
tailles. Il s’agit d’une disjonction du squelette et du
plasma à travers des agrégats liée au piégeage de l’air
par la porosité lors de l’humectation brutale.
Figures 2a et 2b indiquent la présence de vésicules qui sont
liées au piégeage de l’air intra agrégats. Les vides
constitués avec les microagrégats détachés tracent un
chemin sinueux. Il s’agit de vides interconnectés qui
forment une porosité. Parfois, le colmatage des particules
fines entre elles provoque avec les accumulations salines
une faible perméabilité
0
10
20
30
40
50
60
ESP (%)
Figure 5: Influence de l’ESP sur le régime d’infiltration en
régime saturé.
Figures 5a et 5b : montrent la présence de microhorizons
représentés par des accumulations alternées de particules
fines et grossières sous formes de strates (organisation
stratifiée).
Conclusion
Les résultats obtenus pour les sols à texture argileuse et argilo limoneuse suggèrent qu’en raison de leur très faible stabilité
structurale à l'état humide, l’augmentation de l’ESP provoque une fragmentation des agrégats par éclatement suivie de la
dispersion physico-chimique des particules argileuses.
Afin de pouvoir comparer les régimes d’infiltration, nous les
avons représentés en fonction de l’ESP à l’aide d’une relation
puissance. Î (f)= α x –β ; β>0.
î (f) est l’infiltration estimée ; x est la valeur de l’ESP, α et β
sont des constantes qui indiquent dans l'ordre l’infiltration
finale à la valeur de 1 % d’ESP et le taux de décroissance du
régime d’infiltration finale en fonction de l’ESP. Pour évaluer
le comportement hydrodynamique de surface, l'emploi du taux
de décroissance est opportun β car il qui est d’autant plus élevé
que la décroissance de l’infiltration est grande. Ce paramètre β
pourrait constituer un critère de diagnostic du comportement in
situ du sol.