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Mémoire de fin d’études pour l'obtention du master en ingénierie de l'eau et de l'environnement
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ETUDE DU FONCTIONNEMENT HYDRIQUE DES SOLS DU DISPOSITIF
EXPERIMENTAL CROP-NEWS DE KAMBOINSE EN FONCTION DU
SYSTEME ET DES PRATIQUES CULTURALES
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU
MASTER EN INGENIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT
OPTION : INFRASTRUCTURES ET RESEAUX HYDRAULIQUES(IRH)
------------------------------------------------------------------
Présenté et soutenu publiquement le [Date] par
Jean d’Amour DUSABIMANA
Travaux dirigés par :
Dr. Dial NIANG, Enseignant chercheur 2iE/LEAH
Dr. Rabah LAHMAR, Agronome et pédologue CIRAD /2iE/LEAH
Mr. Jean Marie DOUZET, Chercheur au CIRAD
Jury d’évaluation du stage :
Président : Prénom NOM
Membres et correcteurs : Prénom NOM
Prénom NOM
Prénom NOM
Promotion [2014/2015]
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page i
CITATIONS
« Nous plaçons désormais la protection des sols au même plan que l'épuration
de l'air et de nos ressources en eau »
Margot WALLSTRÖM, commissaire européen chargé de l'environnement, avril
2002
« En comprenant mieux le sol, nous trouvons qu’il est non seulement plus
complexe que l’on imagine, mais aussi qu’il est plus complexe et merveilleux
que l’on peut imaginer »
Prof. W.R Gardner, 1991
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page ii
DEDICACE
Je dédie ce travail :
A mes parents pour leur amour inestimable, leur confiance, leur soutien,
leurs sacrifices et toutes les valeurs qu'ils ont su m'inculquer
A toute ma famille ainsi qu'à mes amis.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page iii
REMERCIEMENTS
La réalisation de ce travail a été possible grâce au concours de plusieurs personnes à qui je
voudrais témoigner toute ma reconnaissance.
Je tiens à remercier toutes les personnes qui, de près ou de loin, m’ont permis de mener à bien
ce travail. Je voudrais plus spécifiquement faire part de ma gratitude aux personnes
suivantes :
Docteur Dial NIANG, Enseignant chercheur à l’Institut International d’Ingénierie de
l’Eau et de l’Environnement (2iE) et mon encadreur principal, pour m’avoir guidé
tout au long de ce travail de recherche. Je le remercie vivement pour sa disponibilité,
de tous les instants qui ont rendu ce travail possible.
Docteur Rabah LAHMAR, chercheur du CIRAD, responsable du projet ABACO en
détachement au 2iE, chef du site expérimental Crop-News de Kamboinsé, de qui j’ai
eu de sages conseils, des amendements pertinents et des encouragements.
Monsieur Jean Marie DOUZET, chercheurs du CIRAD, pour sa disponibilité, sa
collaboration et son soutien.
Monsieur Vivien DOTO CHAIM pour ses recommandations qui ont permis
l’aboutissement de ce travail. Merci pour votre aide dans l’accomplissement de ce
document.
Monsieur Alexandre OUEDRAOGO, observateur du terrain, Monsieur Mathieu
KABORE avec qui j’ai directement collaboré sur terrain.
Je tiens également à remercier
L’Institut d’Enseignement Supérieur de Ruhengeri (INES-Ruhengeri) pour avoir
financé mes 2 ans
L’ensemble du corps professoral de 2iE pour la formation reçue
Ma famille et toutes les personnes qui m’ont été d’un apport précieux durant cette
formation. Recevez tous l’expression de ma profonde gratitude.
Mes condisciples, co-stagiaires d’ABACO, pour leurs contributions incontournables
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page iv
RESUME
La présente recherche a été menée sur le dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé. Il
s’agit d’une expérience de conservation et de restauration des sols mettant en association une
céréale (le sorgho) et un arbuste natif (Piliostigma) sur deux pratiques culturales (paillage
avec zaï et paillage avec semis direct). L’importance d’une telle démarche consiste à limiter à
la fois les effets de la variabilité climatique et de la dégradation des sols en augmentant la
capacité d’infiltration des parcelles.
Pour évaluer l’efficience de cette démarche, des mesures de terrain ont été effectuées (pluie,
conductivité hydraulique à saturation, charge de pression et teneur en eau). C’est dans ce
contexte qu’un dispositif expérimental constitué de 24 parcelles de mesure a été installé avec
la présence de tubes neutroniques, de tensiomètres et d’un pluviomètre à lecture directe.
Les résultats font ressortir un comportement différent entre les parcelles. En effet, certaines
parcelles (16, 18, 19, 22, 23 et 24) présentent une faible capacité d’infiltration avec des
variations d’humidité localisées superficiellement (sur les 50 premiers centimètres).
L’humidité reste pratiquement constante au-delà de 50 cm avec une valeur avoisinant
0.15cm3/cm
3. Quant aux autres parcelles, les variations d’humidité concernent tous les 280
cm avec probablement des processus de drainage vers la nappe. Au niveau du stock d’eau du
sol entre la surface et la profondeur 280 cm, les valeurs se situent entre 280 et 750mm. Sur
l’ensemble des parcelles, les valeurs de l’évapotranspiration réelle tournent autour de 3mm/j,
ce qui nous semble faible par rapport à certains résultats obtenus dans la zone sahélienne par
exemple au Niger où les valeurs journalières sont de 5 mm/j.
Mots clés : Kamboinsé, stock d’eau, bilan hydrique, pratiques culturales, Crop-News
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
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DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page v
ABSTRACT
This research was conducted on experimental site Crop-News located at Kamboinsé. It is a
soil conservation and restoration experience combining a cereal (sorghum) and a native shrub
(Piliostigma) on two cultural practices (mulching with zaï and mulching with direct seeding).
The importance of this approach is to limit both the effects of climate variability and soil
degradation by increasing the infiltration capacity of the plots.
To assess the efficiency of this approach, field measurements were performed (rainfall,
saturated hydraulic conductivity, pressure head and water content). It is in this context that an
experimental site which consists of 24 plots for measurement has been installed. These plots
have the probe tubes, tensiometric tubes and direct-reading rain gauge.
The results show differences in behavior between plots. Indeed, some plots (16, 18, 19, 22,
23 et 24) have a low capacity of infiltration with superficially changes in soil moisture (over
the first 50 centimeters). The soil moisture remains practically constant beyond 50 cm with a
value of 0.15cm3 / cm
3 approximately. For the other plots, the moisture variations occur from
the soil surface to 280 cm depth with probably the drainage process towards the water table.
The soil water stock between soil surface and 280 cm depth varies between 280 and 750mm.
On all plots, the values of actual evapotranspiration are around 3mm / d, which seems low
compared to some results found in sahelian zone for example in Niger where daily values are
5 mm / day.
Keywords: Kamboinsé, water storage, water balance, cultural practices, Crop-News
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page vi
SIGLES ET ABREVIATIONS
2iE : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
ABACO : Agroecology-based aggradation-conservation agriculture
AIEA : Agence Internationale de l’Energie Atomique
CIRAD : Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le
Développement
ETR : Evapotranspiration réelle
INERA : Institut de l’Environnement et de Recherches Agricoles
IRD : Institut de Recherche pour le Développement
LEAH : Laboratoire Hydrologie et Ressources en Eau
ORSTOM : Institut Français de Recherche Scientifique pour le Développement en
Coopération
P. reticulatum : Piliostigma reticulatum
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page vii
Table des matières
CITATIONS .......................................................................................................................... i
DEDICACE .......................................................................................................................... ii
REMERCIEMENTS ............................................................................................................ iii
RESUME ............................................................................................................................. iv
ABSTRACT ......................................................................................................................... v
SIGLES ET ABREVIATIONS ............................................................................................ vi
LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................... ix
LISTES DES FIGURES ........................................................................................................ x
I. INTRODUCTION ......................................................................................................... 1
1.1. Problématique ......................................................................................................... 1
1.2. Objectifs de l’étude ................................................................................................ 2
II. ETAT DE L’ART .......................................................................................................... 3
2.1. La dégradation et la baisse de la fertilité des sols au Burkina Faso ........................... 3
2.2. Bonnes pratiques de conservation des eaux et de sols .............................................. 3
2.2.1. Le zaï ............................................................................................................... 3
2.2.2. Le paillage ou Mulch ....................................................................................... 4
2.3. Utilisation des arbustes natifs dans les techniques de conservation des eaux et des
sols 5
2.4. Fonctionnement hydrique des sols ........................................................................... 7
2.4.1. Composantes du bilan hydrique ....................................................................... 7
2.4.2. Paramètres d’état du sol ................................................................................... 8
2.4.3. Paramètres hydrodynamiques du sol .............................................................. 11
III. MATERIEL ET METHODES .................................................................................. 12
3.1. Zone d’étude ......................................................................................................... 12
3.1.1. Situation géographique.................................................................................. 12
3.1.2. Le climat ........................................................................................................ 13
3.1.3. Les sols .......................................................................................................... 14
3.1.4. La géologie .................................................................................................... 15
3.1.5. La végétation ................................................................................................. 15
3.2. Matériels ............................................................................................................... 15
3.2.1. Propriétés hydrodynamiques : ........................................................................ 15
3.2.2. Humidité du sol.............................................................................................. 15
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page viii
3.2.3. Charge de pression ......................................................................................... 16
3.3. Dispositif expérimental ......................................................................................... 18
3.4. Méthodes .............................................................................................................. 19
3.4.1. Suivi de l’évolution temporelle des propriétés hydrauliques de surface .......... 19
3.4.2. Suivi des variables d’état du sol ..................................................................... 20
3.4.3. Bilan hydrique au niveau des parcelles ........................................................... 23
IV. RESULTATS ET DISCUSSION .............................................................................. 24
4.1. RESULTATS ........................................................................................................ 24
4.1.1. Caractérisation des propriétés hydrauliques de surface ................................... 24
4.1.2. Variables d’état .............................................................................................. 24
A) Teneur en eau du sol .......................................................................................... 24
B) Charge de pression ............................................................................................ 29
4.1.3. Bilan hydrique ................................................................................................... 30
........................................................................................................................................ 32
4.2. DISCUSSIONS ..................................................................................................... 33
V. CONCLUSION ET PERSPECTIVES .......................................................................... 36
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ............................................................................. 37
Annexes .............................................................................................................................. 40
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page ix
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Disposition des tubes selon les parcelles ............................................................ 21
Tableau 2: Valeurs de la conductivité hydraulique à saturation Ks sur les différentes parcelles
........................................................................................................................................... 24
Tableau 3: Composantes du bilan hydrique (mm) sur les différentes parcelles ..................... 30
Tableau 4: Conductivité hydraulique des sols saturés en eau et conséquences agronomiques et
environnementale ................................................................................................................ 34
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
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LISTES DES FIGURES
Figure 1: Zaï en saison sèche et pluvieuse ............................................................................. 4
Figure 2: Mulch fait de tiges de sorgho.................................................................................. 5
Figure 3: Zaï, mulch et P. reticulatum ................................................................................... 6
Figure 4 : Les principaux termes du bilan hydrique ............................................................... 8
Figure 5: Exemple du profil hydrique .................................................................................... 9
Figure 6: Localisation géographique du site......................................................................... 12
Figure 7: Localisation du site expérimental sur Google earth ............................................... 13
Figure 8: Evolution mensuelle de la pluie sur le site expérimental pour 2013 et 2014 .......... 14
Figure 9: Sonde à neutron lors de la prise des mesures ........................................................ 16
Figure 10: Disposition des tubes tensiométriques ................................................................ 17
Figure 11: Pluviomètre à lecture directe .............................................................................. 17
Figure 12: Numérotation des parcelles élémentaires, les systèmes et pratiques culturales .... 18
Figure 13: Exemple d’évolution temporelle de la capacité d’infiltration .............................. 20
Figure 14: Infiltromètre de Müntz pendant la prise de mesure ............................................. 20
Figure 15: Valeur du stock d’eau ......................................................................................... 22
Figure 16: Evolution temporelle de la teneur en eau à différentes profondeurs sur quelques
parcelles .............................................................................................................................. 26
Figure 17: Profils secs et humides sur quelques parcelles ................................................... 27
Figure 18: Stock d’eau du sol entre la surface et 280 cm de profondeur sur quelques parcelles
........................................................................................................................................... 29
Figure 19: Evolution des tensiomètres au niveau de quelques parcelles ............................... 30
Figure 20: Bilan hydrique pour la période allant du 23octobre 2013 au 7octobre 2014 sur
quelques parcelles de mesures ............................................................................................. 32
Figure 21: L’effet des pratiques culturales sur le stock d’eau ............................................... 35
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 1
I. INTRODUCTION
1.1. Problématique
L’agriculture familiale en Afrique aride et semi-aride est dans une situation de plus en plus
vulnérable en raison des effets directs et indirects du changement climatique et de la pression
démographique. Cela s’observe à travers la détérioration physique et chimique des terres
(Bationo et al., 2012) et par suite entraine la baisse continue de la production agricole. En
effet, l’atteinte de l’autosuffisance alimentaire dans cette région demeure un problème majeur
vu que les cultures sont dépendantes des pluies qui deviennent de plus en plus irrégulières
(Kidane et al., 2006).
Au Burkina Faso, comme l’ensemble des autres pays sahéliens, nous rencontrons les mêmes
problèmes car ce secteur est peu performant à cause des conditions pédoclimatiques
défavorables et des processus continus de dégradation des sols (Sawadogo, 2011). En effet,
ce pays est soumis à des changements importants du climat se traduisant par l’élévation des
températures, l’intensification des cycles de sécheresses et l’apparition de plus en plus
fréquente de séquences sèches durant les saisons pluvieuses (Savadogo et al., 2011).
Cependant plusieurs actions ont été entreprises par les autorités en vue de restaurer la fertilité
des sols mais les résultats restent en dessous des attentes (Bonzi et al., 2012) entraînant ainsi
une exposition des agriculteurs à une vulnérabilité socio-économique chronique.
Pour faire face à une telle situation, les agriculteurs ont développé plusieurs stratégies en vue
de la conservation des eaux et des sols. C’est dans ce contexte que nous constatons la mise
en place de techniques culturales comme le zaï, les demi-lunes, les cordons pierreux et le
mulch. Malheureusement ces techniques ont montré leurs limites dues en grande partie à la
faible disponibilité de ressources organiques comme c’est le cas pour le mulch (Lahmar et
Yacouba, 2012). Fort de ce constat, d’autres stratégies de conservation des eaux et des sols
sont testées en vue d’améliorer la production agricole.
C’est dans cette optique que le projet ABACO a été initié. Il s’appuie sur des options agro-
écologiques intensives pour la réhabilitation des sols et l’augmentation de la productivité
agricole en régions semi-arides. Introduit pour la première fois au Burkina Faso en 2012, ce
projet, mis en place sur son site expérimental situé à Kamboinsé, est connu sous le nom de
l’expérience Crop-News de Kamboinsé. Il vise à comprendre les transferts hydriques et les
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 2
résultats agronomiques que requiert l’association sorgho-Piliostigma (arbustes natifs) avec
des densités variables (0, 500, 1000 et 2000 arbustes à l'hectare) à travers deux pratiques
culturales à savoir paillage avec zaï et paillage avec semis direct.
La présente recherche, basée sur la détermination des transferts hydriques sur les 24 parcelles
expérimentales, entre dans le cadre des études en cours sur ce site expérimental. Les
différentes recherches initiées visent à une meilleure compréhension de la dynamique de
l’eau dans le sol et à la répartition de la ressource en eau entre le Piliostigma reticulatum et le
sorgho selon les pratiques culturales. Le présent travail présente la synthèse des résultats
acquis au terme de deux saisons (une saison sèche d’octobre 2013 à mai 2014 et une saison
humide de juin à octobre 2014).
1.2.Objectifs de l’étude
L’objectif général de cette étude est de mieux comprendre le fonctionnement hydrique des
sols du site expérimental de Kamboinsé (Burkina Faso).
Plus spécifiquement, il s’agit:
d’étudier les paramètres hydrauliques de surface notamment la capacité d’infiltration
et la conductivité hydraulique à saturation pour mieux comprendre les phénomènes
d’infiltrabilité sur les 24 parcelles expérimentales;
d’étudier l'évolution du fonctionnement hydrique (variation spatio-temporelle du
stock d'eau dans les 280 cm et des composantes du bilan hydrique).
Ce mémoire est organisé en cinq parties. La première partie présente la problématique et le
contexte de cette étude. La deuxième résume l’état des connaissances sur la dégradation des
terres, des bonnes pratiques culturales et du fonctionnement hydrique des sols. La troisième
partie quant à elle aborde les matériels et les méthodes pour mener cette recherche. La
quatrième partie présente les résultats obtenus et leur analyse. En dernière partie, la
conclusion synthétise les principaux résultats de l'étude et évoque les perspectives de
prolongement de cette étude.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 3
II. ETAT DE L’ART
2.1.La dégradation et la baisse de la fertilité des sols au Burkina Faso
La dégradation des terres, d’un point de vue agronomique et écologique, peut être considérée
comme toutes formes de changements physiques, chimiques et biologiques du sol affectant
ses capacités à assurer une ou plusieurs de ses fonctions (Mazzucato et Niemeijer, 2000).
C’est un problème mondial qui affecte environ 65% des surfaces émergées, et qui compromet
la production agricole et la qualité de l’environnement (Calvet , 2003). Au Burkina Faso,
plusieurs études révèlent qu’environ 11% des terres du pays sont considérées comme très
dégradées et 34%, comme moyennement dégradées (Sawadogo, 2011) avec des pertes de sol
pouvant atteindre 1000 à 2000 t/an pour tout le pays. On constate également que la moitié des
terres sont pauvres en matière organique avec 85 et 61% très pauvres respectivement en
phosphore et en azote (Mazzucato et Niemeijer, 2000).
2.2. Bonnes pratiques de conservation des eaux et de sols
La lutte contre la dégradation des sols et la réhabilitation de leur couverture végétale
représente un enjeu capital pour le Sahel burkinabé (Roose et al., 1993). En effet, la
sécheresse et la faible fertilité des sols aggravent l’insécurité alimentaire et augmentent la
vulnérabilité des populations et des ressources de base (Lahmar et Yacouba, 2012). En
réponse à ces facteurs limitants, de nombreuses stratégies ont été développées au fil des
années en vue d’améliorer la productivité agricole. C’est dans ce contexte que notre étude se
focalise sur l’appréciation des transferts hydriques en relation avec le zaï et le mulch.
2.2.1. Le zaï
Le zaï signifie "se préparer à l'avance" en langue nationale mooré (Burkina Faso). Il consiste
à creuser des trous d’environ 24 cm de diamètre et de 10 à15 cm de profondeur, au fond
desquels est déposée de la fumure organique. Les trous sont généralement espacés de 80 cm
et disposés de manière alternée (Savadogo et al., 2011). Le zaï améliore le stockage de l’eau
et accroît sa disponibilité pour la plante (Fatondji, 2002) mais, sur les sols sableux, de faible
capacité de rétention, la majorité de cette eau peut être perdue par drainage profond. Le zaï
contribue à l’adaptation au changement climatique par sa capacité à réduire les effets de la
sécheresse en améliorant l’infiltration de l’eau dans le sol. Il contribue également à la
récupération des terres dégradées et à l’optimisation de l’utilisation des intrants ce qui permet
d’accroître les rendements agricoles. Roose et al. (1993) ont montré que le zaï freine l’effet
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 4
d’une sécheresse durant deux à trois semaines si la capacité de stockage en eau du sol est
suffisante. Lahmar et Yacouba (2012) ont montré que durant la période précédant
l'installation des pluies, le zaï piège les matières organiques, y compris les graines, et les
matières minérales mises en mouvement par le vent (Figure 1a). Pendant la saison des pluies,
les cuvettes interceptent et infiltrent les eaux de ruissellement et captent leur charge solide
(Figure 1b) d’où une diminution de l'érosion hydrique.
Figure 1: Zaï en saison sèche et pluvieuse
Source : (Lahmar et Yacouba, 2012)
(a) Durant la saison sèche, les cuvettes de zaï piègent les matières organiques, feuilles de
ligneux, résidus des cultures mises en mouvement par le vent.
(b) Cuvette de zaï après une pluie, le zaï réduit considérablement le ruissellement et piège les
matières transportées par l’eau. Au fond de la cuvette se produit une sédimentation de
particules fines qui peut réduire l’infiltration des pluies suivantes.
2.2.2. Le paillage ou Mulch
Le paillage (Figure 2) est une technique qui consiste à recouvrir la surface du sol d'une
couche de matériau végétal, principalement des résidus de culture ou des tiges de céréales
séchées (Hauchart, 2007). Cette pratique contribue à l’amélioration de la rétention de
l’humidité du sol, de l’infiltration de l’eau, et partant à la réduction des effets de la
sécheresse. Étalées directement au début de la saison sèche, les tiges protègent le sol et
diminuent l’évaporation de l’eau et font obstacle à l’érosion éolienne en retenant la couche
fine du sol et en captant les poussières riches de l’Harmattan.
Par ailleurs, la mise en place du paillage présente un avantage certain à cause de la
concurrence entre plusieurs utilisations des résidus favorisant une énorme activité des
a b
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 5
termites avec l’apparition de chemins préférentiels de l’écoulement à travers les galeries
qu’elles creusent.
Figure 2: Mulch fait de tiges de sorgho
Ces pratiques de conservations de l’eau et du sol vont favoriser un meilleur stockage de l’eau
et une réduction de l’évaporation et de la protection des sols. De plus le paillage réalisé suite
à la coupe à ras des jeunes rejets permet d’obtenir une décomposition plus rapide de la
matière organique (Yelemou et al., 2007).
2.3.Utilisation des arbustes natifs dans les techniques de conservation des eaux et des
sols
L’utilisation des arbustes dans les stratégies de gestion durables des terres dans les zones
arides et semi-arides est séculaire en ce sens que le développement des cultures associées aux
arbustes est lié à une bonne maîtrise de la gestion au champ. Ce système associant cultures
annuelles et plantes pérennes dans lequel l’arbuste joue un rôle central de facilitation pour la
culture améliore la fertilité du sol et la production agricole (Lahmar et Yacouba, 2012).
L’arbuste natif qui fait l’objet de cette étude est le Piliostigma reticulatum. Il est adopté par
les populations du Burkina Faso. Celles-ci ont un savoir-faire et des connaissances endogènes
en termes d’agronomie, d’artisanat, de nutrition et de pharmacopée. Bien que fortement
exploitée, cette espèce se régénère de façon naturelle, peu assistée (Yelemou et al., 2007).
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 6
Il s’agit d’un arbuste qui peut être utilisé dans les techniques de conservation des eaux et des
sols. En effet, en début de campagne agricole, le paillage des zones encroûtées du champ par
la biomasse foliaire de P. reticulatum favorise une bonne croissance des cultures associées et
donc peut entraîner un bon rendement. Pendant la saison sèche les arbustes se développent en
touffes multi-tiges, ils réduisent l’érosion éolienne, interceptent les particules minérales et les
matières organiques déplacées par le vent et piègent les poussières. En début de saison
humide, ils sont coupés au ras du sol pour faire place aux cultures, les branches sont étalées
en mulch sur le sol. La culture qui est généralement associée est une céréale par semis direct
manuel. Les premiers rejets des souches sont gérés comme des adventices, ceux arrivant
après le second désherbage sont laissés croître. À la récolte de la céréale, l’arbuste repart et
ainsi de suite (Lahmar et Yacouba, 2012).
Le zaï et le mulch combinés aux arbustes natifs (P. reticulatum) (Figure 3), non seulement
atténuent considérablement les effets dus à la dégradation des sols, mais aussi ils améliorent
les propriétés biophysiques du sol.
Figure 3: Zaï, mulch et P. reticulatum
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 7
2.4.Fonctionnement hydrique des sols
2.4.1. Composantes du bilan hydrique
Le stock d’eau dans le sol constitue la réserve à partir de laquelle s’alimentent les plantes par
le canal de leurs racines. La connaissance de la variation spatio-temporelle permet d’estimer
la quantité d’eau contenue dans le sol et de la comparer aux besoins des cultures. Dans le
contexte de la production agricole, le bilan hydrique vise principalement à déterminer les
échanges entre l’atmosphère et le système sol-végétation dans le but d’évaluer les
fluctuations des réserves d’eau disponibles pour les plantes et porte de ce fait sur une
profondeur de référence de sorte à inclure la zone racinaire des végétaux (Souter et al., 2007).
L’équation du bilan hydrique du sol se fonde sur l'équation de continuité et peut s'exprimer
comme suit, pour une période et un espace donnés :
ΔS= Apports – Pertes
avec ΔS : variation de stock
Les apports sont constitués principalement par les précipitations P et d’éventuelles remontées
capillaires G, et les pertes par l’évapotranspiration réelle ETR, le ruissellement R et le
drainage D au-delà de la limite inférieure considérée.
L’équation du bilan hydrique peut être appliquée de deux façons :
Soit en calculant les variations de stocks, ΔS, à partir des termes composant le bilan (Figure
4). Ce calcul est utilisé, d’une part, pour déterminer la quantité d’eau utilisable et ses
variations temporelles, d’autre part, pour caractériser le régime hydrique de sol.
Soit en estimant ΔS pour calculer un terme du bilan auquel on n’a pas facilement l’accès dans
les cas où tous les termes du bilan, sauf un, sont connus.
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 8
Figure 4 : Les principaux termes du bilan hydrique
Source : (Soutter et al., 2007)
A l’échelle d’une parcelle, la méthode la plus rigoureuse pour établir un bilan hydrique sous
culture, est l'utilisation d'un humidimètre à neutrons couplé à des tensiomètres ( Chopart,
1994). Une sonde est introduite dans le sol à travers des tubes d'accès enfoncés verticalement
et maintenus en place pendant toute la saison de culture. Cet appareil permet d'évaluer le taux
d'humidité du sol et sa variation dans le temps, au même endroit. Cette variation de l'humidité
a, globalement et en absence de ruissellement, trois sources: les apports d'eau, la
consommation en eau de la culture (extraction racinaire) et les flux hydriques (drainage,
remontées capillaires sous la zone racinaire). Pour évaluer les différents termes du bilan, il
faut donc estimer les flux sous la zone racinaire. Ceci se fait généralement grâce à des
tensiomètres placés en profondeur. Il s'agit là des techniques relativement complexes et
délicates à mettre en œuvre ( Chopart, 1994).
2.4.2. Paramètres d’état du sol
A) Teneur en eau du sol
La teneur en eau exprime la quantité d’eau présente dans le sol au moment de la mesure. Elle
varie selon les conditions climatiques, le type du sol et les prélèvements par les végétaux
(Mermoud, 2006). Comme toutes les grandeurs caractérisant les propriétés du sol, elle
présente une variabilité spatiale et temporelle. Cette variabilité peut être décrite localement
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 9
par un profil hydrique (Figure 5), présentant graphiquement la distribution des teneurs en eau
le long d’une verticale (Musy et Soutter, 1991).
Figure 5: Exemple du profil hydrique
Source : (Soutter et al., 2007)
Selon qu’on la rapporte à la masse ou au volume, on définit :
La teneur en eau massique qui représente la masse d’eau contenue dans un échantillon de
sol , rapportée à la masse de ses constituants solides (Ms)
où : la masse de l’échantillon (kg)
Le sol est considéré conventionnellement sec après séchage dans une étuve à 105°C jusqu'à
l’obtention d’un poids constant
La teneur en eau volumique qui correspond au rapport du volume d’eau présent dans un
sol, au volume total du sol
Où : Volume de l’échantillon ou volume apparente (cm3)
: Volume du solide contenu dans l’échantillon (cm3)
: Volume d’eau contenu dans l’échantillon (cm3)
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 10
La teneur en eau volumique du sol varie entre une valeur minimale dite teneur en eau
résiduelle et une valeur maximale, la teneur en eau à saturation . Cette dernière est en
principe égale à la porosité totale puisque tous les pores sont remplis d’eau.
B) Charge de pression de l’eau du sol
Le mouvement de l'eau dans la zone non-saturée est dû à la différence de potentiel d'énergie
d’eau entre deux points situés à l'intérieur de cette zone.
Dans la zone non saturée du sol, la teneur en eau et le potentiel de pression varient de
manière concomitante. La relation existant entre ces deux paramètres constitue dès lors un
élément essentiel de description de l’état hydrique du milieu poreux non saturée. Cette
relation exprime les variations d’intensités des forces de capillarité en fonction de la teneur en
eau (Paris, 2001). Dans la zone non saturée du sol, le potentiel de pression est une
caractéristique du sol, liée à la teneur en eau. Les mesures de terrain s’effectuent à l’aide de
tensiomètres ou des capteurs de pression (Musy et Soutter, 1991). Ces mesures permettent
d’établir des profils tensiométriques et déterminer les paramètres hydrauliques afin de
pouvoir suivre le sens du flux d’eau dans le sol.
Avec : H : charge hydraulique totale de l’eau dans le sol
h : charge de pression
Z : potentiel gravitaire par unité de poids d’eau (profondeur de mesure)
Le sens du flux d’eau dans le sol est déterminé par le signe du gradient de charge hydraulique
totale .
: Le flux est ascendant
Avec : HA : charge hydraulique totale au point A
HB : charge hydraulique totale au point B
ZA : profondeur de mesure au point A
ZB : profondeur de mesure au point B
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 11
2.4.3. Paramètres hydrodynamiques du sol
Les propriétés hydrodynamiques sont des paramètres du sol qui décrivent son comportement
face aux mouvements de l’eau. Il s’agit de l’ensemble des caractéristiques physiques du sol
(conductivité hydraulique à saturation Ks, conductivité hydraulique non saturé K(θ) et la
capacité d’infiltration) (Perrier, 1994).
La conductivité hydraulique, selon la loi de Darcy, est l’aptitude du milieu poreux à
transmettre l’eau qu’il contient pour un état de saturation donné. La diminution de la teneur
en eau entraîne une diminution rapide de la conductivité (Paris, 2001). La capacité
d’infiltration ou capacité d'absorption (ou encore infiltrabilité) représente le flux d'eau
maximal que le sol est capable d'absorber à travers sa surface, lorsqu'il reçoit une pluie
efficace ou s'il est recouvert d'eau. Elle dépend, par le biais de la conductivité hydraulique, de
la texture et de la structure du sol, mais également des conditions aux limites, c'est à dire, la
teneur en eau initiale du profil et la teneur en eau imposée en surface.
L'aptitude du sol à infiltrer l'eau à sa surface (infiltrabilité) est classiquement étudiée in situ à
l'aide d'essais de type Muntz, dit aussi "infiltromètre à double anneau". On étudie l'infiltration
de l'eau contenue dans deux anneaux placés sur le sol, l'eau étant maintenue à une charge
positive constante. Cette méthode est intéressante mais assez lourde et délicate à mettre en
œuvre lorsque l'on veut étudier l'effet du travail du sol. Il faut en effet que, sur le dispositif, le
travail du sol et l'évolution de l'état de surface restent représentatifs, malgré l'appareillage.
Les apports d'eau peuvent être naturels ou artificiels, faisant appel à un simulateur de pluie.
Lorsque certaines conditions expérimentales sont réunies (absence de drainage), il est
possible d'évaluer la quantité d'eau infiltrée à partir d'un suivi de l'évolution des profils
hydriques ( Chopart, 1994).
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 12
III. MATERIEL ET METHODES
3.1. Zone d’étude
3.1.1. Situation géographique
L’étude a été menée à Kamboinsé, village situé à environ 15 km au nord de la ville de
Ouagadougou, sur la route nationale N22 axe Ouagadougou-Kongoussi dans la province de
Kadiogo. Les coordonnées géographiques de la zone d’étude sont: longitude 12°27'59,86" N
et latitude 1°32'57,14"O en DMS (degrés, minutes, secondes). Cette zone est localisable sur
la figure 6
Figure 6: Localisation géographique du site
Le site expérimental est situé à environ 2km de cette route nationale N22 (figure 7)
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 13
Figure 7: Localisation du site expérimental sur Google earth
3.1.2. Le climat
Le climat est de type soudano-sahélien avec une pluviométrie annuelle variant entre 700 et
900 mm, caractérisé par une longue saison sèche de septembre à mars et une courte saison
pluvieuse de mai à août. Les températures moyennes annuelles sont élevées (en moyenne 30°
C) (INERA, 1995). On note d’importants écarts de température entre le jour et la nuit. Le
rythme saisonnier est influencé par l’alternance de l’Harmattan (un vent sec et chaud) et de la
mousson (un vent humide et froid).
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 14
Les hauteurs de pluie annuelle obtenues sur le site d’étude (Figure 8) montrent que pour
2013 et 2014 le mois d’août est celui qui enregistre la plus grande valeur pour les deux
années, respectivement 241,4 mm sur un total annuel de 673,2 mm en 2013 et 275,6 mm sur
un total annuel de 860,1mm en 2014. En termes de fréquences, les mois de juillet et d’août
enregistrent les jours pluvieux les plus nombreux.
Figure 8: Evolution mensuelle de la pluie sur le site expérimental pour 2013 et 2014
3.1.3. Les sols
Les sols de Kamboinsé sont classés comme des sols ferrugineux tropicaux lessivés reposant
sur des matériaux sableux profonds ; des sols hydromorphes peu humifères à pseudogley
hérités en association avec des lithosols sur cuirasse ferrugineuse. L’association est constituée
de matériaux résiduels anciens qui forment la base des sols ferrugineux tropicaux. Ils peuvent
être recouverts par endroits d’une couche sableuse d’épaisseur variant de 0 à 40 cm (INERA,
1995). Ces sols présentent une texture à dominance sablo-argileuse en surface et argileuse en
profondeur. La profondeur de la zone d’enracinement est très variable et peut être limitée par
l’horizon induré. Le profil pédologiques (Annexe 5) révèle la présence de trois horizons : de
0-20 cm : terre arable de couleur grisâtre ; de 20-40 cm : terre arable et de latérite et l’horizon
inférieur à partir de 40 cm : cuirasse latéritique.
0
2
4
6
8
10
12
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20
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50
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Nom
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(m
m)
Pluie 2013 Pluie 2014 Jours pluvieux 2013 Jours pluvieux 2014
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 15
3.1.4. La géologie
Selon INERA (1995), le socle rocheux du plateau mossi, dont fait partie la zone de
Kamboinsé, comprend des roches métamorphiques issues du birrimien et des roches
cristallines du pré-cambrien moyen et pré-cambrien. Les sédiments anciens du birrimien ont
été transformés en roches basiques riches en argile, limon et fer, et se présentent sous forme
d’andésite, de gabbro, de dolérite et de basalte. Le birrimien inferieur est particulièrement
caractérisé par les micaschistes et paragneiss, les quartzites sans manganèse, les amphibolites
et par les mélanges de ces roches. Les affleurements de roches cristallines sont rares. Ils sont
souvent recouverts par des boucliers fossiles qui sont moins épais que ceux qui recouvrent les
roches métamorphiques.
3.1.5. La végétation
Le site expérimental Crop-News de Kamboinsé se situe dans le secteur phytogéographique
soudanien septentrional. La végétation de cette localité est de plus en plus réduite pour des
besoins d’habitations et d’infrastructures. Les quelques superficies laissées encore à l’état
naturel témoignent d’une végétation dominée par une savane arbustive claire, parsemée de
quelques grands arbres et d’une strate herbacée (BUNASOL, 2000).
3.2. Matériels
Le site expérimental est équipé d’un dispositif permettant de mesurer les différents transferts
hydriques et l’énergie de l’eau
3.2.1. Propriétés hydrodynamiques :
La mesure de ces paramètres a été faite à partir de mesures d’infiltrométrie en vue de
déterminer certains paramètres du sol (capacité d’infiltration et conductivité hydraulique à
saturation) en vue de comparer le comportement à la surface de l’ensemble des parcelles pour
mieux comprendre la dynamique de transfert de l’eau des dites parcelles.
3.2.2. Humidité du sol
L’évolution temporelle de l’humidité du sol a été suivie à l’aide d’un humidimètre
neutronique de marque CPN (Figure 9). Le site comporte 58 tubes d’accès implantés
verticalement jusqu’à la profondeur de 300 cm. Les mesures ont été effectuées tous les 20 cm
jusqu'à 280 cm. Pour cette étude, seuls 21 tubes situés sur les parcelles expérimentales ont été
suivis.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 16
Figure 9: Sonde à neutron lors de la prise des mesures
3.2.3. Charge de pression
Ces mesures ont été réalisées au moyen de tensiomètres (Figure 10) installés à différentes
profondeurs (10, 30, 60, 90 et 120 cm). Ces tensiomètres sont installés sur dix (10) des
vingt-quatre (24) parcelles.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 17
Figure 10: Disposition des tubes tensiométriques
Par ailleurs, le site est équipé d’un pluviomètre à lecture directe installé à 1,2m du sol (Figure
11)
Figure 11: Pluviomètre à lecture directe
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 18
3.3. Dispositif expérimental
Le dispositif expérimental est formé de 4 blocs avec six parcelles par bloc soit au total 24
parcelles élémentaires (Figure 12). Chaque parcelle élémentaire a pour dimension 13,6 x 20
m (superficie de 272 m²).
Les pratiques culturales retenues sont le zaï + mulch et semis direct + mulch direct sur quatre
densités de Piliostigma différentes (0, 500, 1000 et 2000 arbustes par hectare). Le sorgho est
la céréale cultivée en association avec le Piliostigma à cause de sa grande capacité de
résistance à la sécheresse mais aussi de sa forte consommation par la population.
En effet, au Burkina Faso, les terres à vocation agricoles sont estimées à quelques 9 millions
ha, soit le tiers du territoire national avec 3,5 millions d’hectares (soit 39 % des terres à
vocation agricole) mis en culture annuellement. Il s’agit d’une agriculture de subsistance
basée sur les céréales vivrières (sorgho, mil, maïs, riz) qui occupent à elles seules plus de 80
% des surfaces emblavées annuellement (SPAAA, 2013). Le sorgho représente la première
céréale cultivée (environ 1,7 million d’hectares) avec des rendements de l’ordre de 0,8 t/ha
(Sanou, 2014).
Figure 12: Numérotation des parcelles élémentaires, les systèmes et pratiques culturales
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 19
(Z) les parcelles avec zaï
(NT) les parcelles sans zaï combiné avec NS, LSD, MSD et HSD:
NS : No Shrub équivaut à une densité de zéro arbuste à l’hectare ;
LSD : Low Shrub Density équivaut à la densité de 500 arbustes à l’hectare ;
MSD : Medium Shrub Density équivaut à la densité de 1000 arbustes à l’hectare ;
HSD : High Shrub Density équivaut à la densité de 2000 arbustes à l’hectare.
3.4. Méthodes
Le protocole de mesure est centré sur deux grands axes:
un suivi de l’évolution temporelle des propriétés hydrauliques de surface ;
un suivi des variables d’état du sol
3.4.1. Suivi de l’évolution temporelle des propriétés hydrauliques de surface
L’évolution de certaines propriétés hydrauliques de surface des sols a été suivie à partir
d’essais réalisés durant les saisons sèche et humide. Les paramètres suivis étaient la capacité
d’infiltration et la conductivité hydraulique à saturation Ks. La méthode de l’infiltromètre de
Müntz (Figure 14) a été utilisée pour déterminer la conductivité hydraulique à saturation de
la surface du sol. L’appareil est constitué de deux cylindres concentriques qui sont introduits
dans le sol sur quelques centimètres de profondeur. Dans ce cas particulier, le cylindre
intérieur avait un diamètre de 25 cm et le cylindre externe 33 cm. Les essais ont été réalisés
en imposant une charge constante (3 cm) dans le cylindre central. La présence du cylindre
externe permet de limiter la diffusion latérale de l’eau. Le processus d’infiltration débute
généralement par une décroissance rapide puis diminue plus lentement pour aboutir à un
régime stable, caractérisé par une valeur de la capacité d’infiltration (Figure 13) proche de la
conductivité hydraulique à saturation.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 20
Figure 13: Exemple d’évolution temporelle de la capacité d’infiltration
Sur chaque parcelle, nous avons effectué 3 mesures afin de prendre la moyenne comme
valeur de la conductivité hydraulique à saturation pour la parcelle retenue.
Figure 14: Infiltromètre de Müntz pendant la prise de mesure
3.4.2. Suivi des variables d’état du sol
Un suivi temporel de l’humidité ou teneur en eau et de la charge de pression de l’eau du sol a
été effectué pendant les campagnes de mesures (saison sèche et pluvieuse). Les mesures
neutroniques ont été faites tous les 20 cm jusqu’à 280 cm et les mesures tensiométriques ont
été effectuées aux profondeurs d’implantation des cannes tensiométriques (10, 30, 60, 90 et
0
2
4
6
8
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Cap
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Temps (mn)
Ks
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 21
120 cm) espacées de 25 cm. Ces deux paramètres ont été suivis journellement à 7h00 du
matin.
A) Teneur en eau
Pour déterminer la teneur en eau, les mesures ont été effectuées sur 20 tubes (Tableau 1)
Tableau 1: Disposition des tubes selon les parcelles
BLOC 1
Parcelle 1 2 3 5 6
No tube 1 1 1 1 1
BLOC 2
Parcelle 7 8 9 10 11
No tube 1 2 1 1 1
BLOC 3
Parcelle 13 15 16 17 18
No tube 1 1 1 2 2
BLOC 4
Parcelle 19 20 21 23 24
No tube 2 1 1 1 1
Pour obtenir une valeur précise de la teneur en eau du sol au moyen d’un humidimètre à
neutrons, l’étalonnage de l’appareil est exigé. La démarche utilisée à cet effet a consisté à
associer le comptage réduit (comptage neutronique sur comptage standard) effectué à une
profondeur donnée, à la teneur en eau mesurée en laboratoire sur des prélèvements effectués
à la tarière (trois par profondeur) au même moment. Les valeurs obtenues aux différentes
profondeurs de prélèvement (0-20cm, 20-40cm et 40-60cm) ont été reliées aux mesures à la
sonde effectuées respectivement à 20 cm, 40 cm et de 60 à 280 cm.
Au niveau de chaque parcelle, pour un système sonde-tube-sol donné, une relation linéaire a
été ajustée aux couples comptage réduit-humidité volumique mesurés et les inconnues et 𝒃
de l’équation qui est l’équation d’étalonnage. Avec : l’humidité
volumique et ( ) : le comptage relatif
A l’aide de la sonde, nous disposons des mesures N tous les 20cm au niveau des tubes
neutroniques et aussi de la mesure standard Ns pour chaque jour de mesure.
N : nombre de neutrons ralentis (thermalisés) appelé aussi comptage absolu
Ns : comptage de référence
Au total trois relations d’étalonnage ont été établies par tube pour caractériser les mesures
effectuées à 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 cm, 100 cm, 120 cm ,140 cm, 160 cm, 180 cm, 200 cm,
220 cm, 240 cm, 260 cm, et 280 cm, soit soixante (60) relations d’étalonnage pour les vingt
(20) tubes étudiés.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 22
Calcul du stock d’eau
Le stock d’eau S du sol à un instant donné peut être estimé à partir du profil hydrique θ(z)
(Figure 15). La quantité d’eau stockée entre la surface et une profondeur est donnée
par :
∫
Le stock d’eau correspondant donc à la surface délimitée par le profil hydrique, l’abscisse et
l’ordonnée, entre 0 et z1. Il est exprimé en hauteur d’eau équivalente. Entre deux profondeurs
quelconques et , on a :
∫
où θ est l’humidité volumique et z la coordonnée de position verticale avec une orientation
positive vers le bas (AIEA, 2003).
Figure 15: Valeur du stock d’eau
Source : (Mermoud, 2007)
Dans le présent travail, le stock d’eau a été estimé en considérant que les mesures de teneur
en eau aux profondeurs zi
(tous les 20 cm) sont représentatives d’une couche de 20 cm
d’épaisseur située de part et d’autre de la profondeur considérée.
Le stock d’eau S (mm) sur la profondeur z est calculé sur la base de l’équation:
B) Charge de pression de l’eau dans le sol
Les valeurs de charge de pression ont été obtenues à partir des lectures effectuées sur les
tensiomètres.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 23
3.4.3. Bilan hydrique au niveau des parcelles
Le bilan hydrique d’un système repose sur le principe de la loi de conservation de la masse. Il
résulte de l’intégration de l’équation de continuité sur un certain volume de sol et sur une
certaine durée.
A l’exception des sols possédant une forte pente et une surface peu perméable, les apports et
les pertes par ruissellement sont peu importants. En l’absence de la nappe souterraine à
proximité de la surface (à une profondeur de quelques mètres), le flux dû à l’ascension
capillaire est négligeable.
Dans notre cas, la pente est peu importante, le zaï et mulch diminuent considérablement le
ruissellement, la nappe est assez profonde ; par conséquent l’expression du bilan hydrique se
simplifie:
Calcul du drainage
Le drainage à la profondeur de 105cm a été calculé à partir de la formule de Darcy. Pour ce
faire, il a fallu déterminer d’abord la fonction K(h) à la dite profondeur par infiltrométrie à
disque (TRIMS) et le gradient de charge hydraulique H et les résultats obtenus sont reportés
au tableau 3
(
)
(Fetter, 2001)
où le flux
le gradient du charge hydraulique
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 24
IV. RESULTATS ET DISCUSSION
4.1. RESULTATS
4.1.1. Caractérisation des propriétés hydrauliques de surface
Les propriétés hydrodynamiques ont été déterminées avec la méthode du double anneau
(infiltromètre Muntz).
Les valeurs de conductivité hydraulique à saturation sont reportées dans le tableau 1.
L’examen de ce tableau montre une nette différence de comportement entre les parcelles. En
effet, certaines parcelles (3, 4, 5, 6, 7, 12, 15) présentent des valeurs de Ks élevées tandis que
d’autres parcelles (16, 18, 19, 22, 23 et 24) ont une capacité d’infiltration faible.
Tableau 2: Valeurs de la conductivité hydraulique à saturation Ks sur les différentes parcelles
BLOC 1
Parcelle 1 2 3 4 5 6
Ks (cm/h) 5.6 4.9 6.1 8.8 6.8 7.1
BLOC2
Parcelle 7 8 9 10 11 12
Ks (cm/h) 10.3 4.4 4.65 4.6 2.85 8
BLOC 3
Parcelle 13 14 15 16 17 18
Ks (cm/h) 4 4.1 8.6 1.6 3.2 2.15
BLOC 4
Parcelle 19 20 21 22 23 24
Ks (cm/h) 2 4.05 4.8 2.5 1.7 2.45
4.1.2. Variables d’état
L’étude des variables d’état du sol a consisté à suivre en même temps l’évolution spatio-
temporelle de la teneur en eau et de la charge de pression.
A) Teneur en eau du sol
Cette partie regroupe l’étude des humidités volumiques sur quelques profondeurs, des profils
hydriques secs et humides, de l’évolution spatio-temporelle du stock d’eau du sol disponible
de la surface à la profondeur 280 cm.
Variation spatio-temporelle de la teneur en eau à différentes profondeurs
La figure 7 montre l’évolution de la teneur en eau à différentes profondeurs (20, 60, 100, 160
et 280 cm) sur huit parcelles (deux parcelles par bloc et les autres graphiques de cette
évolution de l’humidité du sol par profondeur sont reportés en Annexes). Sur l’ensemble des
parcelles, nous remarquons que la valeur minimale obtenue tourne autour de 3 % alors que la
valeur maximale est de 27%. Au niveau des différentes profondeurs, l’évolution est différente
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 25
et les humidités en profondeur (à 280 cm par exemple) sont importantes. Ceci est
certainement dû à une capacité de rétention très importante des particules du sol à cette
profondeur. La figure 16 montre également de très grandes différences entre les parcelles. En
effet sur les parcelles 21 et 23 du bloc 4, la gamme de variation des humidités est très
importante contrairement à celle de plusieurs parcelles (par exemple les parcelles 5, 9, 11, 13
et 15). Ceci est certainement lié à des taux d’infiltration différents à la surface des parcelles.
0
40
80
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Parcelle 1
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100cm 160cm 280cm
0
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80
120
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200
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10
20
30
40
50
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m)
Hu
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Parcelle 5
pluie(mm) 20cm 60cm
100cm 160cm 280cm
0
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10
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40
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Hu
mid
ité v
olu
miq
ue(%
)
Parcelle 9
pluie(mm) 20cm 60cm
100cm 160cm 280cm
0
40
80
120
160
200
2400
10
20
30
40
50
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Hu
mid
ité v
olu
miq
ue(%
)
Parcelle 11
pluie(mm) 20cm 60cm
100cm 160cm 280cm
0
40
80
120
160
200
2400
10
20
30
40
50
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Hu
mid
ité v
olu
miq
ue(%
)
Parcelle 13
pluie(mm) 20cm 60cm
100cm 160cm 280cm
0
40
80
120
160
200
2400
10
20
30
40
50
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Hu
mid
ité v
olu
miq
ue(%
)
Parcelle 15
pluie(mm) 20cm 60cm
100cm 160cm 280cm
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 26
Figure 16: Evolution temporelle de la teneur en eau à différentes profondeurs sur quelques
parcelles
Etude des profils hydriques
La figure 17 montre l’évolution des profils hydriques sur les huit parcelles selon quatre dates
choisies lors des séquences sèches et humides (les autres graphiques sont disponibles en
Annexes).
0
40
80
120
160
200
2400
10
20
30
40
50
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Hu
mid
ité v
olu
miq
ue(%
) Parcelle 21
pluie(mm) 20cm 60cm
100cm 160cm 280cm
0
40
80
120
160
200
2400
10
20
30
40
50
Plu
vio
métr
ie (
mm
)
Hu
mid
ité v
olu
miq
ue(%
) Parcelle 23
pluie(mm) 20cm 60cm
100cm 160cm 280cm
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 1
11/2/2014 31/3/2014
16/7/2014 7/10/2014
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 5
11/2/2014 31/3/2014
16/7/2014 7/10/2014
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 9
11/2/2014 31/3/2014
16/7/2014 7/10/2014
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 11
11/2/2014 31/3/201416/7/2014 7/10/2014
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 27
Figure 17: Profils secs et humides sur quelques parcelles
Nous remarquons que sur l’ensemble des parcelles, les variations d’humidité sont plus
importantes en surface qu’en profondeur. En observant cette figure 17, il ressort deux types
de parcelles. En effet, nous avons un premier exemple constitué des parcelles 1, 5, 9 et 11 où
nous remarquons des variations d’humidité très importantes en profondeur ce qui laisse
présager d’éventuels processus de drainage en dessous de 3 mètres. Par contre pour les
parcelles 13,15, 21 et 23, les variations de l’humidité du sol se manifestent essentiellement
dans les horizons supérieurs (50 premiers centimètres). En dessous de cette profondeur,
l’humidité reste pratiquement constante et se situe à 0,15 cm3/cm
3. Ceci laisse à penser que
les précipitations ont un effet limité au-delà de cette profondeur et que le drainage en dessous
de 50 cm peut être négligé.
Etude du stock d’eau entre la surface et 280 cm de profondeur
La figure 18 décrit l’évolution du stock d’eau disponible entre la surface et la profondeur 280
cm sur les huit parcelles choisies précédemment (les autres graphiques sont reportés en
Annexes). Sur l’ensemble des parcelles le stock d’eau du sol fluctue entre 280 et 750 mm
avec des comportements très différents entre les parcelles. Par exemple, les parcelles 9 et 23
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 13
11/2/2014 31/3/2014
16/7/2014 7/10/2014
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 15
11/2/2014 31/3/2014
16/7/2014 7/10/2014
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 21
11/2/2014 31/3/2014
16/7/2014 7/10/2014
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40
Profo
nd
eu
r(c
m)
Humidité volumique(%)
Parcelle 23
11/2/2014 31/3/2014
16/7/2014 7/10/2014
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 28
sont très différentes en ce sens sur la parcelle 9, le stock reste très faible par rapport à celui de
la 23. Sur l’ensemble de la période d’observation les quantités d’eau disponibles sont
importantes par rapport à l’apport pluviométrique car dans certaines régions du Sahel,
généralement le maximum de stock d’eau disponible ne dépasse guère les 250 mm (Niang,
2006). Cette disponibilité est certainement due à la présence du mulch et du zaï qui
améliorent considérablement la capacité d’infiltration de ces sols.
040801201602002400
200400600800
10001200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Parcelle 1
pluie(mm) Stock(mm)
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
1200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Parcelle 5
pluie(mm) Stock(mm)
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
1200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Parcelle 9
pluie(mm) Stock(mm)
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
1200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Parcelle 11
pluie(mm) Stock(mm)
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
1200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Parcelle 13
pluie(mm) Stock(mm)
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
1200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Parcelle 15
pluie(mm) Stock(mm)
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 29
Figure 18: Stock d’eau du sol entre la surface et 280 cm de profondeur sur quelques parcelles
B) Charge de pression
La figure 19 révèle un comportement analogue des charges de pression par rapport à la teneur
en eau. En effet, lorsque le sol est humide, nous avons des variations assez faibles aussi en
surface qu’en profondeurs avec des différences selon les parcelles. Lorsque le sol s’assèche
les variations deviennent de plus en plus importantes jusqu'à d’accrochage quelque fois de
tensiomètre.
La figure 19 présente l’évolution des succions pour une parcelle par bloc.
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
1200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
) Parcelle 21
pluie(mm) Stock(mm)
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
1200
Plu
vio
métr
ie(m
m)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Parcelle 23
pluie(mm) Stock(mm)
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
Profo
nd
eu
r (
cm
)
Succion (cm)
Bloc 1 parcelle 2
14/08/2014 9/8/2014
1/9/2014 25/8/2014
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
Profo
nd
eu
r (
cm
)
Succion (cm)
Bloc 3 parcelle 17
14/08/2014 9/8/2014
1/9/2014 25/8/2014
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 30
Figure 19: Evolution des tensiomètres au niveau de quelques parcelles
4.1.3. Bilan hydrique
Tous les termes du bilan ont été déterminés expérimentalement (variation de stock ΔS, pluie
P et drainage D), à l’exception de l’évapotranspiration réelle ETR estimée à partir de
l’équation du bilan. Les valeurs des termes du bilan hydrique de la période du 23 octobre
2013 au 7 octobre 2014 sont reportées au tableau 2 et représentées à la figure 20.
Tableau 3: Composantes du bilan hydrique (mm) sur les différentes parcelles
Composantes
du bilan
BLOC 1 BLOC 2 BLOC 3 BLOC 4
Parcelle
1
Z-NS
Parcelle
5
Z-HSD
Parcelle
9
Z-NS
Parcelle
11
Z-LSD
Parcelle
13
Z-NS
Parcelle
15
Z-HSD
Parcelle
21
NT-LSD
Parcelle
23
Z-NS
P 860.1 860.1 860.1 860.1 860.1 860.1 860.1 860.1
ΔS 118.01 83.18 82.16 65.25 16.21 29.85 18.91 60.53
D 28 30 29 33 0 0 0 0
ETR 714 747 749 762 844 830 841 800
ETR/j 2.77 2.89 2.9 2.95 3.27 3.21 3.26 3.1
Pourcentage en termes de pluie
ΔS 13.72% 9.67% 9.55% 7.58% 1.88% 3.47% 2.19% 7.0%
D 3.25% 3.49% 3.37% 3.84% 0% 0% 0% 0%
ETR 83.03% 86.84% 87.08% 88.58% 98.12 % 96.53% 97.81% 93.0%
Les résultats du bilan hydrique nous montrent que l’évapotranspiration réelle est très élevée
au niveau toutes les parcelles car elle de l’ordre de 83 à 98% de pluies. En terme journalier,
les valeurs obtenues sont environ 3mm/j. Ce sont des valeurs qui se rapprochent de celles
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
Profo
nd
eu
r (
cm
)
Succion (cm)
Bloc 2 parcelle 8
25/8/2014 14/08/2014
9/8/2014 1/9/2014
0
20
40
60
80
100
120
0 30 60 90 120 150
Profo
nd
eu
r (
cm
)
Succion (cm)
Bloc 4 parcelle 19
14/08/2014 9/8/2014
1/9/2014 25/8/2014
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 31
trouvées par (Niang 2006, Wallace et al., 1989) au sahel Burkinabè et au Niger. En effet ces
deux auteurs ont obtenu des valeurs de l’ETR se situant entre 1 et 3mm/j. Cependant Peugeot
(1995) a obtenu au Niger des valeurs de 5mm/j. Cette valeur nous semble la plus de la réalité
sur la zone sahélienne. C’est pourquoi la faiblesse de nos valeurs de l’ETR journalière (3mm)
proviendrait certainement par la longue durée de la saison sèche d’octobre 2013 à mai 2014.
En effet, le stock d’eau emmagasiné est très faible par rapport à la pluie et il a été repris
rapidement par les phénomènes d’évapotranspiration. Au niveau de certaines parcelles il
existe une quantité non négligeable par drainage.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 32
P P
P P
P P
P P
Figure 20: Bilan hydrique pour la période allant du 23octobre 2013 au 7octobre 2014 sur
quelques parcelles de mesures
ΔS : 13.72% P ΔS : 9.67%P
ΔS : 9.55%P ΔS : 7.58%P
ΔS : 1.88%P ΔS : 3.47%P
ΔS : 2.19%P ΔS : 7.0%P 105cm 105cm
105cm 105cm
105cm 105cm
105cm 105cm
ETR : 83.03%P
D : 3.25%P
ETR : 86.84%P
D : 3.49%P
ETR : 87.08%P ETR : 88.58%P
D : 3.37%P D : 3.84%P
ETR : 98.12 %P ETR : 96.53%P
ETR : 97.81%P ETR : 93.0%P
Parcelle 1 Parcelle 5
Parcelle 9 Parcelle 11
Parcelle 13 Parcelle 15
Parcelle 21 Parcelle 23
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 33
4.2. DISCUSSIONS
Les résultats obtenus lors de cette recherche montrent que les quantités d’eau stockées par le
sol des parcelles de Kamboinsé sont dépendantes de l’état et de la nature de la partie
superficielle du sol mais aussi de la densité des Piliostigma et de la présence du sorgho. Mais
cette quantité d’eau dépend aussi des propriétés intrinsèques du sol, lesquelles déterminent
une capacité potentielle de stockage en eau. De façon générale, nous avons sur cette
expérience Crop-News trois processus pour expliquer la dynamique du stock hydrique. Il
s’agit de la consommation par le système racinaire du sorgho et du Piliostigma
(transpiration), de l’évaporation directe par la surface (dynamique verticale ascendante) et le
drainage vers la base du sol (dynamique verticale descendante). En combinant leur action, ces
trois mécanismes provoquent une diminution progressive du stock hydrique initial jusqu’à ce
qu’un nouvel apport intervienne, soit par la surface, soit par remontée capillaire. Cette
évolution temporelle du stock reflète un mode de fonctionnement hydrique qui est
caractéristique du milieu d’étude et que l’on peut mettre en évidence par un suivi
diachronique. C’est la démarche que nous avons adoptée ici. Notre but n’était pas d’établir un
bilan hydrique journalier mais d’abord de déterminer ce qu’un événement pluvieux donné
permet au sol d’emmagasiner et ensuite de mesurer comment disparaît ce stock. De la sorte,
connaissant le comportement de l’ensemble de nos parcelles, c’est un bilan global du
fonctionnement hydrique qui pourra être établi au niveau du site de Kamboinsé. En effet, en
regardant le comportement de nos huit parcelles choisies deux par bloc, nous remarquons la
présence de deux ensembles. Le premier exemple regroupant les parcelles 1, 5, 9 et 11où
nous avons constaté d’importantes variations d’humidité aussi bien en surface qu’en
profondeur. Ceci témoigne de l’existence de conditions très favorables à la surface. En effet,
ces parcelles de façon générale disposent d’une bonne capacité d’infiltration où l’infiltration
prédomine alors que sur les parcelles 16, 18, 19, 22, 23 et 24 présentent une capacité
d’infiltration faible.
En se basant sur la classification de Calvet (2003), nous pouvons classer nos parcelles à partir
des valeurs consignées au tableau 4 :
- Très petite perméabilité,
- Petite perméabilité,
- Perméabilité moyenne,
- Grande perméabilité,
- Très grande perméabilité,
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 34
De cette classification, nous pouvons dire que l’essentiel de nos parcelles sont constitués de
sols à dominance argileuse avec la présence d’agrégats stables, d’un drainage moyen à bon, et
sont aptes pour l’agriculture.
Tableau 4: Conductivité hydraulique des sols saturés en eau et conséquences agronomiques et
environnementale
Ks ms-1
10-2
10-3
10-4
10-5
10-6
10-7
10-8
10-9
10-10
10-11
Qualification perméable Semi- perméable imperméable
Composition
granulométrique
approximative
Graviers Sables
grossiers à
sables fins
Sables très
fins limons
grossiers
Limons fins, argiles
Sols Sols à texture
grossière
Sols à texture
variée et sols
argileux avec des
agrégats stables
Sols à texture fine et possédant
une mauvaise stabilité
structurale
Conséquences Sols à faible
réserve en eau,
irrigation difficile,
risques de pollution
des eaux
souterraines
Drainage moyen à
bon ; pas de
contraintes pour
les cultures ;
irrigation possible
Drainage très mauvais ;
cultures limitées à des plantes à
enracinement peu profond,
risque de pollution des eaux de
surface par ruissellement
Source (Calvet, 2003)
La figure 21 montre que le stock d’eau du sol est plus important sur les parcelles où le zaï est
appliqué. Cela corrobore les résultats de (Roose et al., 1993, Lahmar et Yacouba, 2012) qui
ont montré que le zaï améliore le stockage d’eau et accroît sa disponibilité pour la plante. On
constate également quelques particularités surtout en saison sèche où le stock d’eau dans les
parcelles sans zaï est légèrement supérieur à celui des parcelles avec zaï, cela corrobore à ce
que (Fatoudji, 2002) a montré. En effet, les travaux de cet auteur révèlent que le zaï freine
l’effet de sécheresse durant deux à trois semaines lorsque la capacité de stockage en eau du
sol est suffisante.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 35
Figure 21: L’effet des pratiques culturales sur le stock d’eau
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
Plu
ie (
mm
)
Sto
ck
d'e
au
(m
m)
Bloc 1
pluie Z-HSD NT-HSD
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
Plu
ie (
mm
)
Sto
ck
d'e
au
(m
m)
Bloc 2
pluie Z-HSD NT-HSD
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
Plu
ie (
mm
)
Sto
ck d
'eau
(m
m)
Bloc 3
pluie NT-HSD Z-NS
0
40
80
120
160
200
2400
200
400
600
800
1000
Plu
ie (
mm
)
Sto
ck
d'e
au
(mm
)
Bloc 4
pluie NT-HSD Z-HSD
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 36
V. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Ce travail avait pour objectif une meilleure compréhension du fonctionnement hydrique des
sols du site expérimental Crop-News de Kamboinsé en fonction de deux pratiques culturales
(zaï +mulch et semis direct + mulch). Au niveau expérimental, nous nous sommes attachés à
suivre l’évolution des caractéristiques physiques des sols et l’évolution diachronique des
variables d’état et des différentes composantes du bilan hydrique.
L’expérimentation a permis de mettre en évidence une influence décisive des caractéristiques
hydrauliques de surface notamment la conductivité hydraulique non saturée sur les
différentes composantes du bilan hydrique. Les variations d’humidité sont plus importantes
en surface qu’en profondeur avec des comportements différents selon les parcelles. D’une
part, nous avons des parcelles très filtrantes avec d’éventuels processus de drainage en
profondeur (en dessous de 3 mètres). D’autre part, certaines parcelles présentent des
variations d’humidité uniquement au niveau des horizons supérieurs (50 premiers
centimètres). Ces différences de comportement sont liées pour l’essentiel aux réorganisations
des parties superficielles du sol. Les parcelles avec zaï disposent d’un stock d’eau plus
important par rapport à celles sans zaï.
Au stade actuel les piliostigma n’influencent pas sur les différentes composantes du bilan
hydrique quelques soit la densité car pour le moment le réseau racinaire n’est pas encore très
dense. II s’avère donc indispensable de poursuivre des recherches afin de mieux comprendre
la compétition entre les piliostigma et le sorgho dans l’utilisation du stock d’eau disponible
dans le sol.
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page 37
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fonction du système et des pratiques culturales
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Annexes
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fonction du système et des pratiques culturales
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LISTE DES ANNEXES
Annexe 1: Variation des humidités volumiques à 20, 60, 100, 160 et 280 cm ......................... I
Annexe 2: Profils hydriques secs et humides ....................................................................... III
Annexe 3: Stock d’eau ......................................................................................................... V
Annexe 4: Courbes d’étalonnage de la sonde à neutrons ..................................................... VII
Annexe 5: Conductivité hydraulique à saturation Ks ........................................................... IX
Annexe 6: Profil pédologique ............................................................................................... X
Annexe 7: Numéros et localisation des tubes d’accès humidimétrie du site expérimental .... XI
Etude du fonctionnement hydrique des sols du dispositif expérimental Crop-News de Kamboinsé en
fonction du système et des pratiques culturales
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Annexe 1: Variation des humidités volumiques à 20, 60, 100, 160 et 280 cm
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Parcelle 3
pluie(mm) 20cm 60cm
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Parcelle 7
pluie(mm) 20cm 60cm100cm 160cm 280cm
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pluie(mm) 20cm 60cm
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fonction du système et des pratiques culturales
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pluie(mm) 20cm 60cm
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pluie(mm) 20cm 60cm
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) Parcelle 24
pluie(mm) 20cm 60cm
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Annexe 2: Profils hydriques secs et humides
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Humidité volumique(%)
Parcelle 6
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Humidité volumique(%)
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Humidité volumique(%)
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Humidité volumique(%)
Parcelle 20
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Annexe 3: Stock d’eau
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Parcelle 2
pluie(mm) Stock(mm)
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Parcelle 3
pluie(mm) Stock(mm)
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Parcelle 6
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Parcelle 7
pluie(mm) Stock(mm)
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pluie(mm) Stock(mm)
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pluie(mm) Stock(mm)
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fonction du système et des pratiques culturales
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pluie(mm) Stock(mm)
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Parcelle 17
pluie(mm) Stock(mm)
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Parcelle 18
pluie(mm) Stock(mm)
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Parcelle 19
pluie(mm) Stock(mm)
0
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Sto
ck
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au
(mm
)
Parcelle 20
pluie(mm) Stock(mm)
0
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Sto
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(mm
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Parcelle 23
pluie(mm) Stock(mm)
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fonction du système et des pratiques culturales
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Annexe 4: Courbes d’étalonnage de la sonde à neutrons
y = 0.0334x - 22.829
R² = 0.9932
0
5
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15
20
25
0 300 600 900 1200 1500
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 1: 0-20 cm y = 0.0753x - 84.356
R² = 0.9621
0
5
10
15
20
25
0 300 600 900 1200 1500
θ (
%)
N/Ns
Parcelle1: 20-40 cm
y = 0.066x - 75.832
R² = 0.9238
0
5
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15
20
25
0 300 600 900 1200 1500
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 1: 40-60 cm y = 0.0238x - 9.1559
R² = 0.9376
0
5
10
15
20
25
0 500 1000 1500θ
(%
)
N/Ns
Parcelle 11: 0-20 cm
y = 0.0225x - 14.096
R² = 0.9681
0
5
10
15
20
25
30
0 500 1000 1500 2000
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 11: 20-40 cm
y = 0.0378x - 39.805
R² = 0.952
0
5
10
15
20
25
30
0 500 1000 1500 2000
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 11: 40-60 cm
y = 0.0277x - 17.139
R² = 0.9165
0
5
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15
20
25
0 500 1000 1500
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 17: 0-20 cm y = 0.039x - 37.188
R² = 0.9241
0
10
20
30
0 500 1000 1500 2000
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 17: 20-40 cm
y = 0.0461x - 47.806
R² = 0.9337
0
5
10
15
20
25
30
35
0 500 1000 1500 2000
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 17: 40-60 cm y = 0.0204x - 9.5902
R² = 0.9536
0
5
10
15
20
25
0 500 1000 1500
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 23: 0-20 cm
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page VIII
y = 0.0296x - 19.807
R² = 0.9279
0
10
20
30
40
0 300 600 900 1200 1500 1800
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 23: 20-40 cm y = 0.0392x - 31.763
R² = 0.9277
0
5
10
15
20
25
0 500 1000 1500
θ (
%)
N/Ns
Parcelle 23: 40-60 cm
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fonction du système et des pratiques culturales
DUSABIMANA Jean d’Amour 2014-2015 Page IX
Annexe 5: Conductivité hydraulique à saturation Ks
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 60 120 180 240
vit
ess
e d
'in
filt
rati
on
(cm
/h)
Temps moyen(min)
Parcelle 1/ bloc 1
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 60 120 180 240
vit
ess
e d
'in
filt
rati
on
(cm
/h)
Temps moyen(min)
Parcelle 11/bloc 2
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 60 120 180 240
vit
ess
e d
'in
filt
rati
on
(cm
/h)
Temps moyen(min)
Parcelle 17/bloc 3
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 60 120 180 240
vit
ess
e d
'in
filt
rati
on
(cm
/h)
Temps moyen(min)
Parcelle 23/bloc 4
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Annexe 6: Profil pédologique
Horizon de 0-20 cm : terre arable de couleur grisâtre
Horizon de 20-40 cm : terre arable et de latérite
Horizon supérieur à 40 : cuirasse latéritique.
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Annexe 7: Numéros et localisation des tubes d’accès humidimétrie du site expérimental
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