Pour quantifier les effets d'une pluie sur le sol selon la
nature de la couverture végétale, nous avons utilisé le
dispositif de simulation de pluie. Le simulateur de pluie (Figure 9) est un
outil de recherche destiné à l'application d'eau sous forme
semblable aux averses naturelles. Il est souvent utilisé pour quantifier
l'érosion et le ruissellement (Maaati, 2001; Charollais et Shaub, 1999
et Mahjoub, Bergaoui et Pontanier, 1992).
Les principaux avantages du simulateur de pluie sont la
rapidité, l'efficacité, la précision du contrôle des
mesures, une meilleure commodité du travail de recherche que celui
effectué sous la pluie naturelle. On peut, ainsi, mesurer la perte de
particules de sol ou l'efficacité des aménagements dans un temps
relativement limité. Les averses simulées peuvent être
appliquées pour des durées choisies à des conditions de
traitement sélectionnées. La préparation de la parcelle
qui précède l'application des averses, prend souvent moins de
temps que la préparation des études sous une pluie naturelle. Les
parcelles et l'équipement peuvent être contrôlés
immédiatement avant et durant la collecte des données. Le
simulateur de pluie est facilement adapté aux laboratoires
contrôlant l'infiltration, le ruissellement et les processus
d'érosion.
Rampe de pulvérisation
Fermeture de la rampe
Trépieds
Bocal de réception
Conduite
d'aspiration
Parcelle de réception
Gicleur
Sens de la pente
Réservoir
Pompe
mécanique
Manomètre
Conduite de
refoulement
Chronomètre
Figure 9. Représentation
schématique d'un simulateur de pluie (Slim et Ben Jeddi, 2011).
Le simulateur de pluie est composé de trois parties :
> Réservoir avec une alimentation en eau sous
pression
- Citerne de 5000 litres;
- Motopompe délivrant une eau sous pression constante par
un moteur à 4 temps, avec une capacité de 500 l/min;
- Manomètre de contrôle de pression fonctionnant
entre un intervalle de 0,6 à 10 bars, permettant la variation de la
pression à la sortie du pulvérisateur et par la suite la forme du
cône et de la taille des gouttes de pluie; et
- Conduite d'alimentation sous pression.
> Système de pulvérisation
- Rampe de pulvérisation avec 4 supports. Il s'agit de
conduites en fer galvanisé
(rampes) dont chacune contient deux gicleurs en bronze. Les
rampes ont un diamètre
intérieur de 24mm et un diamètre extérieur
de 32,5mm et une longueur de 2m; et - Deux gicleurs de type Spraying
systems co. Tee jet TG SS 14w, séparés de 1m.
> Système de délimitation de la
superficie de travail, d'évacuation et de collecte des
échantillons
- La parcelle de réception du simulateur est de
2m2 (2 x 1m) installée dans le sens de la pente;
- Trois plaquettes de Zinc galvanisé de hauteur 20cm pour
délimiter le haut et les côtés de la parcelle de
réception;
- Une trémie de réception des écoulements
située en bas de la parcelle;
- Un bocal de réception des échantillons
(récipient en plastique ayant un diamètre de 8cm et un volume de
1l); et
- Un chronomètre.
Le simulateur de pluies a été utilisé sous
trois types de couverture végétale (Slim et Ben Jeddi, 2011):
- Une culture de sulla (Hedysarum coronarium L.) de
deuxième année (variété Bikra 21) ;
- Une céréale de blé dur (Triticum
durum Desf.) ; et
- Une jachère non travaillée.
Ces parcelles sont installées dans trois niveaux de pente
4, 8, et 12% (Figure 10).
B
A
C
Figure 10. Simulateur de pluie installé
dans diverses conditions de culture.
A : culture de sulla; B :
jachère non travaillée et C : culture de blé dur (Slim et
Ben Jeddi, 2011).
Les pentes de chaque parcelle ont été
déterminées par un clinomètre optique portable (Figure
11).
Figure 11. Clinomètre optique
portable
Le même dispositif expérimental a
été installé dans les trois gouvernorats (Zaghouan,
Béja, et Siliana). Le simulateur de pluie a concerné des
superficies de 2m2 relatives à toutes les parcelles. Le temps
pluviométrique pour chaque essai a été de 60mn pour une
hauteur de pluie de 170mm. Chaque 20mn, la quantité totale d'eau
ruisselée a été collectée dans un collecteur se
trouvant à l'aval de la micro-parcelle. Le volume d'eau ruisselée
a été mesuré ensuite au laboratoire. Trois
échantillons de 0,08 l (Ve) chacun ont été
prélevés du volume d'eau total collecté de chaque parcelle
(Vt). Ces échantillons ont été placés dans une
étuve à 120°C pendant 48 h, pour déterminer le poids
de charge solide (Cs). La charge solide totale (Cst) se trouvant dans les eaux
de ruissellement a été déterminée comme suit:
Cst = %Cs x Vt
La quantité de sol érodé par hectare et par
heure (Qt) a été calculée selon: Qt = (Cst / 2)
10000
Le taux de ruissellement (Tr) est égal à:
Tr = (Vr / Vp) 100
Avec Vr est le volume d'eau ruisselée dans le temps et Vp
est le volume de pluie simulée dans le temps.
Le taux d'infiltration (Ti) est égal à:
Ti = (Vi / Vp) 100
La vitesse de ruissellement (VTr en litre/minute) est
égale à: VTr = (Vri - Vrj) / (ti - tj)
Avec ti et tj, les temps respectifs entre deux
prélèvements successifs.
3.1.2. Analyses physico-chimiques des charges solides
collectées dans les eaux de ruissellement
Les différentes analyses physico-chimiques des charges
solides ont été réalisées selon Naanaa et Susini
(1988).
· Dosage des matières humiques
L'humus contenu dans les charges solides collectées a
été extrait par le pyrophosphate de sodium qui en complexant le
fer et le calcium le libère de ces ions. Pour éviter une
néogénèse à pH>10, du chlorure de sodium a
été ajouté à la solution d'extraction afin
d'abaisser le pH. L'humus séparé subit ainsi une oxydation par le
bicarbonate de potassium en milieu sulfurique et le dosage de la forme
réduite a été réalisé par colorimètre
à une longueur d'onde de 500 nm.
· Mesure du pH
La mesure du pH a été effectuée sur une
suspension sol-eau par la méthode électrométrique au moyen
d'un pH mètre à lecture directe utilisant une électrode de
verre et une électrode de référence au calomel.
· Dosage de l'azote total Kjeldahl
La minéralisation de la matière organique
contenue dans 0,1g de terre a été réalisée par
attaque à l'acide sulfurique concentré à
l'ébullition en présence d'un catalyseur (sulfate de
Sélénium) rendant la réaction plus rapide. Dans ces
conditions la matière organique est entièrement détruite,
libérant ainsi l'azote sous forme d'ammonium (NH4+). Cette
minéralisation est effectuée à une température de
400°C. Cette opération est suivie par la distillation, avec ajout
au contenu du matras de 20ml d'eau distillée et 5ml d'une solution de
soude 1 N. L'azote est ensuite récupéré dans une solution
d'acide borique en présence d'un indicateur coloré. Enfin, la
titration de l'ion ammonium se fait avec l'acide chlorhydrique (0.1 N) jusqu'au
virage de l'indicateur du vert au rose.
· Dosage du phosphore total
Le phosphore total est extrait par une solution d'acide
perchlorique à 60% et dosé par colorimétrie du complexe
phospho-molybdique réduit par l'acide ascorbique. 2g de terre
tamisée à 2mm sont mis dans des erlenemeyers de 250 ml, on ajoute
30 ml d'acide perchlorique à 60%. On couvre avec un verre de montre et
on met sur bain de sable à ébullition douce jusqu'à
résidu blanc pendant 3h. On laisse refroidir, on ajoute de l'eau
distillée jusqu'à 100 ml. On filtre dans des fioles de 250 ml. On
lave le résidu et on complète à 250 ml. Le dosage est
effectué par photométrie de flamme.
· Dosage du potassium total
Le potassium total est extrait comme le phosphore total à
l'aide de l'acide perchlorique à 60% et dosé par
photométrie de flamme.
· Détermination de
l'humiditéL'humidité de la terre est
déterminée sur un échantillon fraichement
prélevé par
différence entre le poids de l'échantillon humide
et le poids de l'échantillon séché à l'étuve
à 105°C.
· Dosage du calcaire total
Les carbonates se décomposent sous l'action d'un acide
fort en sel et dégagent du gaz carbonique. On recueille le gaz et on
mesure le volume dégagé. La mise en oeuvre de ce dosage se fait
à l'aide du calcimètre de BERNARD.
· Dosage du calcaire actif
Dans le sol une partie plus ou moins importante du calcaire
total se trouve à l'état de fines particules actives pour les
végétaux et facilement solubilisées par les eaux riches en
gaz carbonique. A finesse égale, la solubilité n'est souvent pars
la même selon l'origine du calcaire et sa structure, les formes amorphes
semblent être plus facilement attaquables. La méthode ne convient
qu'aux sols contenant moins de 2% de matière organique. Le calcium se
combine à oxalate pour donner de l'oxalate de calcium insoluble.
L'excès de solution d'oxalate est ensuite dosé par une solution
de permanganate.
Par différence de l'oxalate en excès, on
déduit l'oxalate ayant réagi, ce qui permet de calculer la
quantité de carbonate de calcium actif. Le pH d'extraction est de 9 pour
éviter que l'oxalate d'ammonium ne dissolve le calcaire des nodules.
· Analyse granulométrique
Le principe de la méthode d'analyse
granulométrique à la pipette Robinson se base sur la destruction
de la matière organique qui stabilise les argiles et les limons fins par
l'eau oxygénée. Un échantillon de terre est mis en
suspension dans de l'eau additionnée d'hexametaphosphate de sodium, un
dispersant puissant qui neutralise l'action floculante des colloïdes, des
ions minéraux, principalement le calcium. Les argiles et les limons sont
mesurés dans cette suspension de terre selon le temps de chute qui
dépend des diamètres des particules. Les sables sont eux
déposés très rapidement. Ils sont séparés
après lavage et séchage en fractions 0,05 - 0,2 et 0,2 - 2 mm.
Pour les besoins de classement et d'interprétation,
une répartition des dimensions a été établie par
ATTERBERG (Tableau 7) et est adopté par l'association internationale des
sciences du sol.
Tableau 7. Répartition des dimensions
des particules de sol par ATTERBERG
Fractions Ø des particules (mm)
Noms
I X < 0,002 Argiles
II 0,002 < X < 0,02 Limons fins
III 0,02 < X < 0,05 Limons grossières
IV 0,05 < X < 0,2 Sables fins
V 0,2 < X < 2 Sables grossières
VI 2 < X < 20 Graviers
