Conductivité hydraulique

CONDUCTIVITÉ HYDRAULIQUE

Tendances générales de la séquence

Quelques tendances sont observables le long de la séquence. Nous ferons ici rapidement le point sur celles-ci afin de bien comprendre la dynamique d’altération dans sa globalité. Du sommet du volcan à la côte, on observe une diminution quasi linéaire des précipitations. Cela implique que les périodes de dessiccation des sols, inexistantes en altitude, se font de plus en plus fréquentes au fur et à mesure que l’on s’approche de la côte. Cet élément est la clef qui permet d’expliquer les variations importantes des caractéristiques pédologiques le long de ce transect de 10 km. Une forte pluviométrie favorise l’accumulation de grandes quantités de matière organique (Van Wambeke, 2002 ; Chadwick et al, 2003). Ces deux auteurs soulignent également le fait que teneurs en constituants organiques et allophaniques sont liées, ces deux composants s’agrégeant et se stabilisant mutuellement. Un environnement à forte pluviométrie entraine ainsi une stabilisation des allophanes et un ralentissement de leur transformation en halloysite.

Il est toutefois difficile de discerner la cause et la conséquence de cet effet. Chadwick et al (2003) présentent ainsi les fortes teneurs en matière organique comme étant « à la fois la cause et la conséquence des réactions stabilisantes qui lient les composés carbonés avec les allophanes ». La séquence est donc caractérisée par une augmentation de la teneur en matière organique et en allophane proportionnelle à celle de la pluviométrie. De plus, l’altération des allophanes, favorisée par une alternance entre conditions sèches et humides, conduit à la formation d’halloysite (Van Wambeke, 2002 ; Chadwick et al, 2003). Un gradient de teneurs en halloysite inverse à la teneur en allophane est donc observé le long de la séquence (Ndayiragije, 1996). La densité apparente, corrélée à la teneur en argile, diminue quant à elle avec l’altitude. Ce transect présente donc des tendances pédologiques très claires, fortement liées aux caractères climatiques et topographiques. Un des objectifs de cette étude est donc d’identifier des tendances hydrodynamiques corrélées à cette séquence.

La culture de la banane

La banane est le premier produit d’exportation en volume de la Guadeloupe. Plus de 80% de la production annuelle de l’île est exportée chaque année (La Guadeloupe en chiffre). A ce titre, elle est un des piliers de l’économie locale. Il est donc opportun de s’intéresser à cette culture et, dans le cadre de notre travail, il est important de faire le point sur les techniques et systèmes de culture appliqués. Les bananes destinées à l’exportation sont essentiellement le fait de deux types d’entreprises. Le premier, dit entrepreneurial, est un système dans lequel les terres appartiennent à un grand propriétaire dont les activités sont multiples. L’exploitation des bananeraies est alors laissée à un gérant, qui jouit généralement d’une grande liberté d’action. Le second type reprend des exploitants qui sont propriétaires et gèrent eux-mêmes leur exploitation, qui est souvent spécialisée dans la culture de bananes, avec l’aide d’un certain nombre d’ouvriers. Dans les deux cas, l’agriculture pratiquée est très spécialisée, ce qui implique une maîtrise de plus en plus grande des processus, avec une utilisation croissante d’intrants, travail du sol lorsque la topographie le permet, contrôle phytosanitaire, etc. La banane destinée à l’exportation est cultivée en monoculture. Un nombre restreint de variétés est utilisé sur l’île, et il s’agit essentiellement de variétés triploïdes acuminata du sous-groupe Cavendish. La production de matériel végétal est réalisée in vitro et les jeunes plants sont mis en terre à la main. Il n’y a donc pas de semis.

Ce type de monoculture, couplé à l’utilisation d’un nombre très restreint de variétés, entraine le développement d’un parasitisme spécifique qui requiert l’utilisation de nombreux produits phytosanitaires (lutte chimique). En particulier, la lutte contre le charançon et d’autres pathogènes telluriques utilise des molécules organophosphorées, qui ont remplacé les éléments organochlorés après leur interdiction en 1993. De même, des formulations fongicides huileuses (pour éviter un lessivage trop rapide dû aux fortes précipitations), appliquées par voie aérienne, sont utilisées pour lutter contre la cercosporiose, maladie fongique qui provoque des nécroses sur le feuillage et conduit à terme au dépérissement de la plante. La banane est plantée pour une durée de 4-5 ans, en alternance avec une période de jachère d’environ un an qui a pour but de diminuer la pression parasitaire. Chaque pied de bananier donnant un seul régime, celui-ci est coupé après récolte et un rejet est alors sélectionné et se développe pour donner le pied suivant.

Le cycle de production (délai entre deux récoltes de régime pour une même plante) varie de 8 à 12 mois en fonction de l’altitude. Lorsque la topographie le permet, le sol est généralement travaillé mécaniquement, parfois très en profondeur. Cette pratique est très dommageable en termes d’érosion et de conservation du sol, étant donné la forte pluviométrie et le relief accidenté. C’est pourquoi divers organismes tentent actuellement de populariser les pratiques agriculturales sans travail du sol. La banane est une culture demandeuse d’une grande quantité d’eau et très sensible au stress hydrique. Les parcelles situées à basse altitude, c’est-à-dire en conditions plus sèches, sont généralement irriguées. Les techniques d’irrigation utilisées sont multiples mais les plus courantes sont le « goutte à goutte » et le « sprinkler ». Notons enfin que l’entretien des parcelles et des plantations s’effectue principalement de manière manuelle. Ceci s’explique aisément par la physionomie du bananier. L’exploitation de bananes est donc génératrice d’une grande demande de main-d’oeuvre et joue donc un rôle socio-économique incontestable.

Situation actuelle

Actuellement, les sites de traitement sur charbon actif sont toujours en activité. Les pesticides organochlorés ont été remplacés par des organophosphorés, et les politiques agricoles se mettent en place. La lutte contre la cercosporiose sera ainsi reconsidérée. Dans ce cadre, des recherches sont actuellement en cours au sein de différents organismes, tel le CIRAD, afin de développer de nouvelles variétés de bananes naturellement résistantes à cette maladie. D’autres recherches ont également lieu afin d’optimiser les pratiques culturales dans une perspective de minimisation des pollutions résultantes. Enfin, un troisième volet est consacré à la compréhension des mécanismes de transfert d’eau et de pesticides de la surface vers les différents réservoirs naturels (nappes, rivières, etc.). Une thèse a ainsi été réalisée afin de modéliser le fonctionnement hydrique complet d’un petit bassin versant cultivé (Charlier, 2007) et l’objectif est maintenant d’étendre cette étude à des bassins versants beaucoup plus étendus. Pour ce faire, il est nécessaire de connaitre le comportement hydrodynamique des sols concernés.

En effet, le ratio eau infiltrée – eau ruisselée en est directement dépendant, et ce ratio est primordial pour évaluer les mouvements d’eau et leur répartition au sein de différents réservoirs. Toutefois, comme nous l’avons déjà expliqué, la variabilité des sols est très grande dans cette zone et leur comportement hydrodynamique est donc très irrégulier. Les mesures à effectuer pour déterminer les paramètres requis sont lourdes, et il n’est donc pas envisageable d’effectuer une campagne de terrain pour les déterminer sur l’ensemble de la région bananière. Les caractéristiques pédologiques de ces sols sont par contre très bien connues et précisément cartographiées. Il est donc apparu qu’il serait utile de pouvoir extrapoler les paramètres hydrodynamiques à partir de celles-ci de manière précise dans cette région. En établissant un modèle suffisamment sensible et précis, il serait en effet possible de transformer les cartes pédologiques en cartes hydrodynamiques, ce qui serait d’une grande utilité dans le cadre des recherches actuelles. C’est donc ici qu’intervient notre étude. Elle répond à un besoin exprimé de la communauté scientifique et s’inscrit dans le cadre de la problématique décrite ci-dessus.

Table des matières

REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIÈRES
INTRODUCTION
CONTEXTE GÉNÉRAL
LA GUADELOUPE EN QUELQUES LIGNES
CLIMAT
Pluviométrie
Température
SOLS
Andosols
Sols bruns andiques
Sols brun rouille à halloysite
Tendances générales de la séquence
LA CULTURE DE LA BANANE
POLLUTION
Eau, pluviométrie, agriculture : base du problème
Gestion et prévention : une réponse en deux volets
Situation actuelle
ETAT DE LA RECHERCHE
HYDROPÉDOLOGIE
Idée de base
Applications intéressantes pour notre étude
SOLS
Structure particulière et infiltration
Eléments de pédologie
HYPOTHÈSES ET OBJECTIFS
MATÉRIEL ET MÉTHODE
EXPÉRIENCES IN SITU
Choix des sites
Echantillonnage
Infiltromètre à succion
Double anneau
MESURES EN LABORATOIRE
Propriétés physiques
Courbes caractéristiques
Paramètres pédologiques
RÉSULTATS
DONNÉES PÉDOLOGIQUES
Ferrihydrite
Allophane
Carbone total
Conclusion
RÉTENTION D’EAU
Paramètres physiques
Courbes de rétention
Equation de van Genuchten
CONDUCTIVITÉ HYDRAULIQUE
Infiltration
Equation de Gardner
ANALYSE ET DISCUSSION
CLASSIFICATION ET PARAMÈTRES PÉDOLOGIQUES
Ferrihydrite
Allophane
Carbone total
Analyse comparative des moyennes
Conclusion
PARAMÈTRES PÉDOLOGIQUES ET POROSITÉ
Porosité
Macroporosité
Conclusion
POROSITÉ ET COMPORTEMENT HYDRAULIQUE
Macroporosité
Hydrostatique
Hydrodynamique
CLASSES PÉDOLOGIQUES ET COMPORTEMENT HYDRAULIQUE
ANALYSE COMPARATIVE DES MOYENNES
Infiltration
Courbe de conductivité
Conclusion
ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES
ANALYSE FACTORIELLE DISCRIMINANTE
Horizon A
Horizon B
Variables
Conclusion
CONCLUSION
Remarque
CONCLUSION
COMPARAISON AVEC DOREL ET AL (2000
PERSPECTIVES
CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE
OUVRAGES REFERENCES DANS LE TEXTE
OUVRAGES DE REFERENCE
SITES INTERNET

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